Vrijeme je pravo i mjesto je pravo, a sve kineske kompanije za električna vozila su zauzete. Čini se da je Kina postala centar svjetske industrije električnih vozila.
U stvari, u Njemačkoj, ako vaša jedinica ne nudi gomile za punjenje, možda ćete morati sami kupiti jedan. na pragu. Međutim, mi stalno raspravljamo zašto toliko odličnih njemačkih automobilskih kompanija ne može proizvesti Teslu, a razloge za to nije teško pronaći.
Profesor Lienkamp sa Tehničkog univerziteta u Minhenu je 2014. godine objavio novu knjigu „Status električne mobilnosti 2014″, koja je besplatna i otvorena za društvo, i rekao: „Iako električna vozila imaju razne kvarove, nikada nisam video automobil koji već posjeduje električnu mobilnost. Vozač automobila, ponovo uđite u zagrljaj tradicionalnog automobila. Čak i najobičniji električni automobil donosi vam užitak vožnje, koji nema premca s benzinskim automobilom.” Takav automobil zaista može natjerati vlasnika automobila da ne obnovi. Vratiti se u zagrljaj tradicionalnih automobila?
Kao što svi znamo, srce električnog vozila je baterija.
Za obično električno vozilo, prema evropskom standardnom testu, potrošnja energije na 100 kilometara iznosi oko 17 kWh, odnosno 17 kWh. Dr. Thomas Pesce proučavao je potrošnju energije kompaktnih vozila u optimalnoj konfiguraciji. Bez uzimanja u obzir cijene, optimalna potrošnja energije na 100 kilometara dobivena korištenjem postojeće dostupne tehnologije iznosi nešto više od 15 kWh. To znači da je u kratkom roku, pokušavajući smanjiti potrošnju energije optimizacijom efikasnosti samog automobila, čak i bez uzimanja u obzir dodatnih troškova, efekat uštede energije je relativno mali.
Uzmimo Teslinu bateriju od 85 kWh kao primjer. Nominalna udaljenost vožnje je 500 km. Ako se različitim naporima potrošnja energije smanji na 15kWh/100km, udaljenost vožnje može se povećati na 560km. Stoga se može reći da je vijek trajanja baterije automobila proporcionalan kapacitetu baterije, a koeficijent proporcionalnosti je relativno fiksan. Sa ove tačke gledišta, upotreba baterija veće gustine energije (treba uzeti u obzir i energiju Wh/kg po jedinici težine i energiju Wh/L po jedinici zapremine) od velikog je značaja za poboljšanje performansi električnih vozila, jer u električnih vozila, baterija zauzima veliki dio ukupne težine.
Sve vrste litijum-jonskih baterija su najiščekivanije i najčešće korišćene baterije. Litijumske baterije koje se koriste u automobilima uglavnom uključuju nikl-kobalt-litijum-manganat ternarnu bateriju (NCM), nikl-kobalt-litijum-aluminatnu bateriju (NCA) i litijum-željezo-fosfatnu bateriju (LPF).
1. Nikl-kobalt litijum manganat ternarna baterija NCMkoriste ga mnoga električna vozila u inostranstvu zbog niske stope proizvodnje toplote, relativno dobre stabilnosti, dugog veka trajanja i gustine energije od 150-220Wh/kg.
2. NCA nikl-kobalt aluminat litijum baterija
Tesla koristi ovu bateriju. Gustina energije je visoka, 200-260Wh/kg, a očekuje se da će uskoro dostići 300Wh/kg. Glavni problem je što samo Panasonic trenutno može proizvesti ovu bateriju, cijena je visoka, a sigurnost je najgora među tri litijumske baterije, što zahtijeva visokoučinkovito odvođenje topline i sistem upravljanja baterijom.
3. LPF litijum-gvozdeno-fosfatna baterija Na kraju, pogledajmo LPF bateriju koja se najčešće koristi u domaćim električnim vozilima. Najveći nedostatak ovog tipa baterija je što je gustoća energije vrlo mala, koja može doseći samo 100-120Wh/kg. Pored toga, LPF takođe ima visoku stopu samopražnjenja. Ništa od ovoga ne žele proizvođači električnih vozila. Široko rasprostranjeno usvajanje LPF-a u Kini više liči na kompromis domaćih proizvođača za skupo upravljanje baterijama i sisteme hlađenja – LPF baterije imaju vrlo visoku stabilnost i sigurnost i mogu osigurati stabilan rad čak i sa lošim sistemima upravljanja baterijama i dužim vijekom trajanja baterije. Još jedna prednost koju donosi ova karakteristika je da neke LPF baterije imaju izuzetno visoku gustinu snage pražnjenja, što može poboljšati dinamičke performanse vozila. Osim toga, cijena LPF baterija je relativno niska, pa je pogodna za trenutnu low-end i niskocjenovnu strategiju domaćih električnih vozila. Ali da li će se energično razvijati kao baterijska tehnologija budućnosti, i dalje je pod znakom pitanja.
Kolika bi trebala biti baterija prosječnog električnog automobila? Da li je to baterija sa hiljadama Teslinih baterija u seriji i paralelno, ili baterija napravljena od nekoliko velikih baterija iz BYD-a? Ovo je nedovoljno istraženo pitanje i trenutno nema definitivnog odgovora. Ovdje su predstavljene samo karakteristike baterijskog paketa koji se sastoji od velikih i malih ćelija.
Kada je baterija mala, ukupna površina disipacije topline baterije će biti relativno velika, a temperatura cijelog baterijskog paketa može se učinkovito kontrolirati razumnim dizajnom odvođenja topline kako bi se spriječilo da se visoka temperatura ubrza i smanji od vijek trajanja baterije. Generalno, snaga i gustina energije baterija sa manjim pojedinačnim kapacitetom biće veće. Konačno, što je još važnije, općenito govoreći, što manje energije ima jedna baterija, to je veća sigurnost cijelog vozila. Baterija koja se sastoji od velikog broja malih ćelija, čak i ako pokvari jedna ćelija, neće uzrokovati prevelike probleme. Ali ako postoji problem unutar baterije velikog kapaciteta, sigurnosni rizik je mnogo veći. Stoga velike ćelije zahtijevaju više zaštitnih uređaja, što dodatno smanjuje gustinu energije baterije sastavljene od velikih ćelija.
Međutim, kod Teslinog rješenja očigledni su i nedostaci. Hiljade baterija zahteva izuzetno složen sistem upravljanja baterijama, a dodatni trošak se ne može potceniti. BMS (Battery Management System) koji se koristi na Volkswagen E-Golfu, podmodulu koji može upravljati 12 baterija, košta 17 dolara. Prema procjeni broja baterija koje Tesla koristi, čak i ako je cijena samorazvijenog BMS-a niska, cijena Tesline investicije u BMS iznosi više od 5.000 američkih dolara, što čini više od 5% cijene samog BMS-a. cijelo vozilo. Sa ove tačke gledišta, ne može se reći da velika baterija nije dobra. U slučaju da cijena BMS-a nije značajno smanjena, veličinu baterije treba odrediti prema pozicioniranju automobila.
Kao još jedna osnovna tehnologija u električnim vozilima, motor često postaje srž diskusije, posebno Teslin motor veličine lubenice sa performansama sportskog automobila, što je još zapanjujuće (vršna snaga motora modela S može doseći više od 300 kW, maksimalna obrtni moment je 600 Nm, a vršna snaga je blizu snazi jednog motora brze EMU). Neki istraživači u njemačkoj automobilskoj industriji komentirali su sljedeće:
Tesla ne koristi gotovo ništa osim konvencionalnih komponenti (aluminijsko kućište,asinhroni motor za pogon, konvencionalna tehnologija šasije sa zrakomovjes, ESP i konvencionalni kočioni sistem sa električnom vakuum pumpom, laptop ćelijama itd.)
Tesla koristi sve konvencionalne dijelove, aluminijsku karoseriju, asinhrone motore, konvencionalnu strukturu automobila, kočioni sistem i bateriju laptopa itd.
Jedina prava inovacija leži u tehnologiji povezivanja baterijećelije, koja koristi vezivne žice koje je Tesla patentirao, kao i baterijusistem upravljanja koji se može bljesnuti "preko zraka", što znači davozilo više ne mora voziti u radionicu da bi primilo ažuriranja softvera.
Jedini Teslin genijalni izum je u njihovom rukovanju baterijom. Koriste poseban kabl baterije i BMS koji omogućava direktno bežično umrežavanje bez potrebe da se vraćaju u fabriku radi ažuriranja softvera.
U stvari, Teslin asinhroni motor velike gustine snage nije previše nov. U Teslinom najranijem modelu Roadstera korišćeni su proizvodi tajvanske kompanije Tomita Electric, a parametri se ne razlikuju previše od parametara koje je najavio Model S. U trenutnom istraživanju, naučnici u zemlji i inostranstvu imaju dizajne za jeftine, velike snage motori koji se brzo mogu pustiti u proizvodnju. Dakle, kada gledate ovo polje, izbjegavajte mitsku Teslu – Teslini motori su dovoljno dobri, ali ne toliko dobri da ih niko drugi ne može napraviti.
Među brojnim tipovima motora, oni koji se obično koriste u električnim vozilima su uglavnom asinhroni motori (koji se nazivaju i indukcijski motori), sinhroni motori s vanjskim uzbuđenjem, sinhroni motori s permanentnim magnetima i hibridni sinhroni motori. Oni koji vjeruju da prva tri motora imaju određena znanja o električnim vozilima imat će neke osnovne koncepte. Asinhroni motori imaju nisku cijenu i visoku pouzdanost, sinhroni motori s trajnim magnetima imaju veliku gustoću snage i efikasnost, male veličine, ali visoku cijenu i složenu kontrolu sekcija velike brzine. .
Možda ste manje čuli o hibridnim sinhronim motorima, ali nedavno su mnogi evropski dobavljači motora počeli da obezbeđuju takve motore. Gustina snage i efikasnost su vrlo visoki, a kapacitet preopterećenja je jak, ali kontrola nije teška, što je vrlo pogodno za električna vozila.
Nema ništa posebno u vezi ovog motora. U poređenju sa sinhronim motorom sa trajnim magnetom, pored trajnih magneta, rotor takođe dodaje pobudni namotaj sličan tradicionalnom sinhronom motoru. Takav motor ne samo da ima veliku gustoću snage koju donosi trajni magnet, već može i podesiti magnetsko polje prema potrebama kroz pobudni namotaj, koji se može lako kontrolisati na svakom dijelu brzine. Tipičan primjer je motor serije HSM1 koji proizvodi BRUSA u Švicarskoj. Karakteristična kriva HSM1-10.18.22 je kao što je prikazano na donjoj slici. Maksimalna snaga je 220kW i maksimalni obrtni moment je 460Nm, ali njegova zapremina je samo 24L (30cm u prečniku i 34cm u dužini) i teži oko 76kg. Gustina snage i gustina obrtnog momenta su u osnovi uporedivi sa Teslinim proizvodima. Naravno, cijena nije jeftina. Ovaj motor je opremljen frekventnim pretvaračem, a cijena mu je oko 11.000 eura.
Za potražnju za električnim vozilima, akumulacija motorne tehnologije je dovoljno zrela. Ono što trenutno nedostaje je motor dizajniran posebno za električna vozila, a ne tehnologija za izradu takvog motora. Vjeruje se da će s postepenim sazrevanjem i razvojem tržišta, motori velike gustine snage postati sve popularniji, a cijena će biti sve bliža ljudima.
Za potražnju za električnim vozilima trenutno nedostaju samo motori posebno dizajnirani za električna vozila. Vjeruje se da će s postepenim sazrevanjem i razvojem tržišta, motori velike gustine snage postati sve popularniji, a cijena će biti sve bliža ljudima.
Istraživanje električnih vozila mora se vratiti na suštinu. Suština električnih vozila je siguran i pristupačan transport, a ne mobilna tehnološka laboratorija i ne mora nužno koristiti najnapredniju i najmoderniju tehnologiju. U krajnjoj liniji, treba ga planirati i dizajnirati prema potrebama regiona.
Pojava Tesle pokazala je ljudima da budućnost mora pripadati električnim vozilima. Kako će izgledati buduća električna vozila i kakvu će poziciju Kina u budućnosti zauzeti u industriji električnih vozila još uvijek nije poznato. U tome je i čar industrijskog rada: za razliku od prirodnih nauka, čak i neizbježni rezultat na koji ukazuju zakoni društvenih znanosti zahtijeva od ljudi da ga postignu kroz mukotrpno istraživanje i napor!
(Autor: doktorand iz oblasti elektrotehničkih vozila na Tehničkom univerzitetu u Minhenu)
Vrijeme objave: Mar-24-2022