Die tyd is reg en die plek is reg, en alle Chinese elektriese voertuigmaatskappye is beset. Dit lyk asof China die middelpunt van die wêreld se elektriese voertuigbedryf geword het.
Trouens, in Duitsland, as jou eenheid nie laaistapels verskaf nie, moet jy dalk self een koop. op die drumpel. Ons bespreek egter altyd hoekom soveel uitstekende Duitse motormaatskappye nie Tesla kan maak nie, en dit is nie moeilik om nou die redes te vind nie.
In 2014 het professor Lienkamp van die Tegniese Universiteit van München 'n nuwe boek "Status of electrical mobility 2014" gepubliseer, wat gratis en oop is vir die samelewing, en gesê: "Alhoewel elektriese voertuie verskeie defekte het, het ek nog nooit 'n motor gesien wat besit reeds 'n elektriese mobiliteit. Die bestuurder van die motor, betree weer die omhelsing van die tradisionele motor. Selfs die mees algemene elektriese motor bring jou die vreugde van bestuur, wat ongeëwenaard is met 'n petrolmotor." So 'n motor kan regtig maak dat die motor eienaar nie hernu Gooi terug in die arms van tradisionele motors?
Soos ons almal weet, is die hart van 'n elektriese voertuig die battery.
Vir 'n gewone elektriese voertuig, onder die Europese standaardtoets, is die energieverbruik per 100 kilometer ongeveer 17kWh, dit wil sê 17 kWh. Dr. Thomas Pesce het die energieverbruik van kompakte voertuie onder die optimale konfigurasie bestudeer. Sonder om die koste in ag te neem, is die optimale energieverbruik per 100 kilometer wat verkry word deur die bestaande beskikbare tegnologie te gebruik, effens meer as 15kWh. Dit beteken dat op kort termyn, om energieverbruik te probeer verminder deur die doeltreffendheid van die motor self te optimaliseer, selfs sonder om die bykomende koste in ag te neem, die energiebesparingseffek relatief klein is.
Neem Tesla se 85kWh-batterypak as 'n voorbeeld. Die nominale ryafstand is 500km. As die energieverbruik deur verskeie pogings tot 15kWh/100km verminder word, kan die ryafstand tot 560km verhoog word. Daarom kan gesê word dat die batterylewe van die motor eweredig is aan die kapasiteit van die batterypak, en die proporsionele koëffisiënt is relatief vas. Vanuit hierdie oogpunt is die gebruik van batterye met hoër energiedigtheid (beide energie Wh/kg per eenheid gewig en energie Wh/L per eenheid volume moet oorweeg word) van groot belang om die werkverrigting van elektriese voertuie te verbeter, want in elektriese voertuie, beslaan die battery 'n groot deel van die totale gewig.
Alle soorte litium-ioon batterye is die mees verwagte en die mees gebruikte batterye. Die litiumbatterye wat in motors gebruik word, sluit hoofsaaklik nikkelkobalt-litiummanganaat-ternêre battery (NCM), nikkelkobalt-litiumaluminaatbattery (NCA) en litium-ysterfosfaatbattery (LPF) in.
1. Nikkel-kobalt-litium-manganaat-ternêre battery NCMword deur baie elektriese voertuie in die buiteland gebruik vanweë sy lae hitteproduksietempo, relatief goeie stabiliteit, lang lewe en energiedigtheid van 150-220Wh/kg.
2. NCA nikkel-kobalt-aluminaat litiumbattery
Tesla gebruik hierdie battery. Die energiedigtheid is hoog, teen 200-260Wh/kg, en sal na verwagting binnekort 300Wh/kg bereik. Die grootste probleem is dat slegs Panasonic hierdie battery tans kan vervaardig, die prys is hoog, en die veiligheid is die ergste onder die drie litiumbatterye, wat hoëprestasie-hitteafvoer en batterybestuurstelsel vereis.
3. LPF litium-ysterfosfaatbattery Laastens, kom ons kyk na die LPF-battery wat die meeste in huishoudelike elektriese voertuie gebruik word. Die grootste nadeel van hierdie tipe battery is dat die energiedigtheid baie laag is, wat net 100-120Wh/kg kan bereik. Daarbenewens het LPF ook 'n hoë selfontladingstempo. Niks hiervan word deur EV-vervaardigers verlang nie. Die wydverspreide aanvaarding van LPF in China is meer soos 'n kompromie wat deur plaaslike vervaardigers gemaak word vir duur batterybestuur en verkoelingstelsels - LPF-batterye het baie hoë stabiliteit en veiligheid, en kan stabiele werking verseker selfs met swak batterybestuurstelsels en langer batterylewe. Nog 'n voordeel wat hierdie kenmerk meebring, is dat sommige LPF-batterye uiters hoë ontladingskragdigtheid het, wat voertuigdinamiese werkverrigting kan verbeter. Daarbenewens is die prys van LPF-batterye relatief laag, so dit is geskik vir die huidige lae-end en lae-prys strategie van huishoudelike elektriese voertuie. Maar of dit kragtig ontwikkel gaan word as die batterytegnologie van die toekoms, daar is steeds 'n vraagteken.
Hoe groot moet die battery van 'n gemiddelde elektriese motor wees? Is dit 'n batterypak met duisende Tesla-batterye in serie en parallel, of 'n batterypak wat met 'n paar groot batterye van BYD gebou is? Dit is 'n onder-navorsingsvraag, en daar is tans geen definitiewe antwoord nie. Slegs die kenmerke van die batterypak wat uit groot selle en klein selle bestaan, word hier bekendgestel.
Wanneer die battery klein is, sal die totale hitte-afvoer-area van die battery relatief groot wees, en die temperatuur van die hele batterypak kan effektief beheer word deur 'n redelike hitte-afvoer-ontwerp om te verhoed dat die hoë temperatuur versnel en afbreuk doen aan die lewe van die battery. Oor die algemeen sal die krag en energiedigtheid van batterye met kleiner enkelkapasiteit hoër wees. Ten slotte, en meer belangrik, oor die algemeen, hoe minder energie 'n enkele battery het, hoe hoër is die veiligheid van die hele voertuig. 'n Batterypak wat uit 'n groot aantal klein selle bestaan, selfs al faal 'n enkele sel, sal dit nie te veel probleme veroorsaak nie. Maar as daar 'n probleem binne 'n battery met 'n groot kapasiteit is, is die veiligheidsgevaar baie groter. Daarom benodig groot selle meer beskermingstoestelle, wat die energiedigtheid van die batterypak wat uit groot selle bestaan verder verminder.
Met Tesla se oplossing is die nadele egter ook duidelik. Duisende batterye benodig 'n uiters komplekse batterybestuurstelsel, en die bykomende koste kan nie onderskat word nie. Die BMS (Battery Management System) wat op die Volkswagen E-Golf gebruik word, 'n sub-module wat in staat is om 12 batterye te bestuur, kos $17. Volgens die skatting van die aantal batterye wat deur Tesla gebruik word, selfs al is die koste van self-ontwikkelde BMS laag, is die koste van Tesla se belegging in BMS meer as 5 000 Amerikaanse dollar, wat meer as 5% van die koste van die hele voertuig. Vanuit hierdie oogpunt kan daar nie gesê word dat 'n groot battery nie goed is nie. In die geval dat die prys van BMS nie aansienlik verminder is nie, moet die grootte van die batterypak bepaal word volgens die posisionering van die motor.
As nog 'n kerntegnologie in elektriese voertuie, word die motor dikwels die kern van bespreking, veral Tesla se waatlemoengrootte motor met sportmotorverrigting, wat selfs meer verstommend is (die piekkrag van die Model S-motor kan meer as 300kW bereik, Die maksimum wringkrag is 600Nm, en die piekkrag is naby aan die krag van 'n enkele motor van 'n hoëspoed EMU). Sommige navorsers in die Duitse motorbedryf het soos volg kommentaar gelewer:
Tesla gebruik byna niks behalwe konvensionele komponente (aluminium liggaam,asinchrone motor vir aandrywing, konvensionele ondersteltegnologie met lugvering, ESP en 'n konvensionele remstelsel met elektriese vakuumpomp, skootrekenaarselle ens.)
Tesla gebruik alle konvensionele onderdele, aluminiumbak, asinchroniese motors, konvensionele motorstruktuur, remstelsel en skootrekenaarbattery, ens.
Die enigste ware innovasie lê in die tegnologie wat die battery verbindselle, wat bindingsdrade gebruik wat Tesla gepatenteer het, asook batterybestuurstelsel wat “oor die lug” geflits kan word, wat beteken dat dievoertuig hoef nie meer na 'n werkswinkel te ry om sagteware-opdaterings te ontvang nie.
Tesla se enigste geniale uitvinding is in hul hantering van die battery. Hulle gebruik 'n spesiale batterykabel en 'n BMS wat direkte draadlose netwerke moontlik maak sonder dat dit nodig is om terug te gaan na die fabriek om die sagteware op te dateer.
Trouens, Tesla se hoë kragdigtheid asinchroniese motor is nie te nuut nie. In Tesla se vroegste Roadster-model word die produkte van Taiwan se Tomita Electric gebruik, en die parameters verskil nie te veel van die parameters wat deur Model S aangekondig is nie. In die huidige navorsing het geleerdes by die huis en in die buiteland ontwerpe vir laekoste, hoëkrag motors wat vinnig in produksie geplaas kan word. As jy dus na hierdie veld kyk, vermy die mitiese Tesla – Tesla se motors is goed genoeg, maar nie so goed dat niemand anders dit kan bou nie.
Onder die baie motortipes is die wat algemeen in elektriese voertuie gebruik word hoofsaaklik asinchrone motors (ook genoem induksiemotors), ekstern aangespanne sinchrone motors, permanente magneet sinchrone motors en hibriede sinchrone motors. Diegene wat glo dat die eerste drie motors 'n bietjie kennis oor elektriese voertuie het, sal 'n paar basiese konsepte hê. Asinchroniese motors het lae koste en hoë betroubaarheid, permanente magneet-sinchroniese motors het hoë drywingsdigtheid en doeltreffendheid, klein grootte maar hoë prys, en komplekse hoëspoed seksiebeheer. .
Jy het dalk minder gehoor van hibriede sinchrone motors, maar onlangs het baie Europese motorverskaffers sulke motors begin verskaf. Die kragdigtheid en doeltreffendheid is baie hoog, en die oorlaaivermoë is sterk, maar die beheer is nie moeilik nie, wat baie geskik is vir elektriese voertuie.
Daar is niks besonders aan hierdie motor nie. In vergelyking met die permanente magneet-sinchrone motor, voeg die rotor benewens die permanente magnete ook 'n opwekkingswikkeling by wat soortgelyk is aan die tradisionele sinchrone motor. So 'n motor het nie net die hoë drywingsdigtheid wat deur die permanente magneet gebring word nie, maar kan ook die magnetiese veld volgens die behoeftes aanpas deur die opwekkingswikkeling, wat maklik by elke spoedafdeling beheer kan word. 'n Tipiese voorbeeld is die HSM1-reeksmotor wat deur BRUSA in Switserland vervaardig word. Die HSM1-10.18.22 kenmerkende kurwe is soos getoon in die figuur hieronder. Die maksimum drywing is 220kW en die maksimum wringkrag is 460Nm, maar sy volume is net 24L (30 cm in deursnee en 34 cm in lengte) en weeg sowat 76kg. Die kragdigtheid en wringkragdigtheid is basies vergelykbaar met Tesla se produkte. Die prys is natuurlik nie goedkoop nie. Hierdie motor is toegerus met 'n frekwensie-omsetter, en die prys is ongeveer 11 000 euro.
Vir die vraag na elektriese voertuie is die opeenhoping van motortegnologie volwasse genoeg. Wat tans kort, is 'n motor wat spesifiek vir elektriese voertuie ontwerp is, nie die tegnologie om so 'n motor te maak nie. Daar word geglo dat met die geleidelike volwassenheid en ontwikkeling van die mark, motors met 'n hoë kragdigtheid meer en meer gewild sal word, en die prys sal meer en meer naby die mense word.
Vir die vraag na elektriese voertuie is daar tans net 'n gebrek aan motors wat spesiaal vir elektriese voertuie ontwerp is. Daar word geglo dat met die geleidelike volwassenheid en ontwikkeling van die mark, motors met 'n hoë kragdigtheid meer en meer gewild sal word, en die prys sal meer en meer naby die mense word.
Die navorsing oor elektriese voertuie moet terugkeer na die essensie. Die essensie van elektriese voertuie is veilige en bekostigbare vervoer, nie 'n mobiele tegnologie-laboratorium nie, en dit hoef nie noodwendig die mees gevorderde en modieuse tegnologie te gebruik nie. Op die ou end moet dit volgens die behoeftes van die streek beplan en ontwerp word.
Die opkoms van Tesla het mense gewys dat die toekoms aan elektriese voertuie moet behoort. Hoe die toekomstige elektriese voertuie gaan lyk en watter posisie China in die toekoms in die elektriese voertuigbedryf gaan beklee, is nog onbekend. Dit is ook die bekoring van industriële werk: anders as die natuurwetenskap, vereis selfs die onvermydelike resultaat wat deur die wette van die sosiale wetenskap aangedui word dat mense dit bereik deur moeisame verkenning en moeite!
(Outeur: PhD-kandidaat in elektriese voertuigingenieurswese aan die Tegniese Universiteit van München)
Postyd: 24 Maart 2022