El moment és adequat i el lloc és adequat, i totes les empreses xineses de vehicles elèctrics estan ocupades. La Xina sembla que s'ha convertit en el centre de la indústria mundial del vehicle elèctric.
De fet, a Alemanya, si la vostra unitat no ofereix piles de càrrega, potser haureu de comprar-ne una. a la porta. Tanmateix, sempre estem discutint per què tantes companyies d'automòbils alemanyes excel·lents no poden fabricar Tesla, i ara no és difícil trobar-ne els motius.
El 2014, el professor Lienkamp de la Universitat Tècnica de Munic va publicar un nou llibre "Estat de la mobilitat elèctrica 2014", que és gratuït i obert a la societat, i va dir: "Tot i que els vehicles elèctrics tenen diversos defectes, mai he vist un cotxe que ja té una mobilitat elèctrica. El conductor del cotxe, torna a entrar en l'abraçada del cotxe tradicional. Fins i tot el cotxe elèctric més comú t'aporta l'alegria de conduir, que és incomparable amb un cotxe de gasolina". Un cotxe així pot realment fer que el propietari del cotxe no es renovi Tornant als braços dels cotxes tradicionals?
Com tots sabem, el cor d'un vehicle elèctric és la bateria.
Per a un vehicle elèctric normal, segons la prova estàndard europea, el consum d'energia per cada 100 quilòmetres és d'uns 17 kWh, és a dir, 17 kWh. El Dr. Thomas Pesce va estudiar el consum d'energia dels vehicles compactes sota la configuració òptima. Sense tenir en compte el cost, el consum òptim d'energia per cada 100 quilòmetres que s'obté mitjançant l'ús de la tecnologia disponible existent és lleugerament superior als 15 kWh. Això vol dir que a curt termini, intentant reduir el consum d'energia optimitzant l'eficiència del propi cotxe, fins i tot sense tenir en compte el cost addicional, l'efecte d'estalvi d'energia és relativament petit.
Preneu com a exemple la bateria de 85 kWh de Tesla. La distància nominal de conducció és de 500 km. Si el consum d'energia es redueix a 15 kWh/100 km mitjançant diversos esforços, la distància de conducció es pot augmentar a 560 km. Per tant, es pot dir que la durada de la bateria del cotxe és proporcional a la capacitat de la bateria i el coeficient proporcional és relativament fix. Des d'aquest punt de vista, l'ús de bateries amb una densitat energètica més alta (tant d'energia Wh/kg per unitat de pes com d'energia Wh/L per unitat de volum s'ha de tenir en compte) és de gran importància per millorar el rendiment dels vehicles elèctrics, perquè en vehicles elèctrics, la bateria ocupa gran part del pes total.
Tot tipus de bateries d'ions de liti són les més esperades i les més utilitzades. Les bateries de liti utilitzades als automòbils inclouen principalment la bateria ternària de manganat de liti de níquel-cobalt (NCM), la bateria d'aluminat de liti de níquel-cobalt (NCA) i la bateria de fosfat de ferro de liti (LPF).
1. Bateria ternària de manganat de liti de níquel-cobalt NCMés utilitzat per molts vehicles elèctrics a l'estranger a causa de la seva baixa taxa de producció de calor, relativament bona estabilitat, llarga vida i densitat d'energia de 150-220 Wh/kg.
2. Bateria de liti d'aluminat de níquel-cobalt NCA
Tesla utilitza aquesta bateria. La densitat d'energia és alta, entre 200 i 260 Wh/kg, i s'espera que aviat arribi als 300 Wh/kg. El principal problema és que només Panasonic pot produir aquesta bateria actualment, el preu és alt i la seguretat és la pitjor entre les tres bateries de liti, que requereix un sistema de gestió de la bateria i dissipació de calor d'alt rendiment.
3. Bateria LPF de fosfat de ferro de liti Finalment, anem a veure la bateria LPF més utilitzada en els vehicles elèctrics domèstics. El major desavantatge d'aquest tipus de bateria és que la densitat d'energia és molt baixa, que només pot arribar als 100-120Wh/kg. A més, LPF també té una alta taxa d'autodescàrrega. Res d'això és desitjat pels fabricants de vehicles elèctrics. L'adopció generalitzada de LPF a la Xina s'assembla més a un compromís fet pels fabricants nacionals per a sistemes de gestió i refrigeració de bateries cars: les bateries LPF tenen una estabilitat i seguretat molt elevades i poden garantir un funcionament estable fins i tot amb sistemes de gestió de bateries deficients i una vida útil més llarga. Un altre avantatge d'aquesta característica és que algunes bateries LPF tenen una densitat de potència de descàrrega extremadament alta, cosa que pot millorar el rendiment dinàmic del vehicle. A més, el preu de les bateries LPF és relativament baix, de manera que és adequat per a l'estratègia actual de gamma baixa i de baix preu dels vehicles elèctrics domèstics. Però si es desenvoluparà vigorosament com la tecnologia de la bateria del futur, encara hi ha un signe d'interrogació.
Quina mida hauria de ser la bateria d'un cotxe elèctric mitjà? És un paquet de bateries amb milers de bateries Tesla en sèrie i paral·lel, o un paquet de bateries construït amb unes poques bateries grans de BYD? Aquesta és una pregunta poc investigada i actualment no hi ha una resposta definitiva. Aquí només s'introdueixen les característiques de la bateria composta per cèl·lules grans i cèl·lules petites.
Quan la bateria és petita, l'àrea total de dissipació de calor de la bateria serà relativament gran, i la temperatura de tot el paquet de bateries es pot controlar de manera eficaç mitjançant un disseny de dissipació de calor raonable per evitar que l'alta temperatura s'acceleri i disminueixi la temperatura. vida útil de la bateria. En general, la potència i la densitat d'energia de les bateries amb una capacitat única menor serà més alta. Finalment, i el que és més important, en termes generals, com menys energia tingui una sola bateria, més gran serà la seguretat de tot el vehicle. Un paquet de bateries format per un gran nombre de cèl·lules petites, fins i tot si falla una sola cel·la, no causarà massa problemes. Però si hi ha un problema dins d'una bateria amb una gran capacitat, el perill de seguretat és molt més gran. Per tant, les cèl·lules grans requereixen més dispositius de protecció, la qual cosa redueix encara més la densitat d'energia de la bateria composta per cèl·lules grans.
Tanmateix, amb la solució de Tesla, els desavantatges també són evidents. Milers de bateries requereixen un sistema de gestió de bateries extremadament complex, i el cost addicional no es pot subestimar. El BMS (Battery Management System) utilitzat al Volkswagen E-Golf, un submòdul capaç de gestionar 12 bateries, costa 17 dòlars. Segons l'estimació del nombre de bateries utilitzades per Tesla, fins i tot si el cost del BMS autodesenvolupat és baix, el cost de la inversió de Tesla en BMS és de més de 5.000 dòlars dels EUA, que representa més del 5% del cost del vehicle sencer. Des d'aquest punt de vista, no es pot dir que una bateria gran no sigui bona. En el cas que el preu del BMS no s'hagi reduït significativament, la mida de la bateria s'hauria de determinar segons la posició del cotxe.
Com una altra tecnologia bàsica en els vehicles elèctrics, el motor sovint es converteix en el nucli de la discussió, especialment el motor de la mida de la síndria de Tesla amb un rendiment de cotxe esportiu, que és encara més sorprenent (la potència màxima del motor Model S pot arribar a més de 300 kW, el màxim El parell motor és de 600 Nm i la potència màxima és propera a la potència d'un sol motor d'una UEM d'alta velocitat). Alguns investigadors de la indústria de l'automòbil alemanya van comentar el següent:
Tesla no utilitza gairebé res excepte components convencionals (cos d'alumini,motor asíncron per a propulsió, tecnologia de xassís convencional amb airesuspensió, ESP i un sistema de fre convencional amb bomba de buit elèctrica, cèl·lules portàtils, etc.)
Tesla utilitza totes les peces convencionals, carrosseria d'alumini, motors asíncrons, estructura de cotxe convencional, sistema de frens i bateria de portàtil, etc.
L'única innovació genuïna rau en la tecnologia que connecta la bateriacel·les, que utilitza cables de connexió que Tesla ha patentat, així com bateriasistema de gestió que es pot mostrar "a l'aire", és a dir, que elel vehicle ja no necessita anar a un taller per rebre actualitzacions de programari.
L'únic invent genial de Tesla és el maneig de la bateria. Utilitzen un cable de bateria especial i un BMS que permet la connexió sense fil directa sense necessitat de tornar a la fàbrica per actualitzar el programari.
De fet, el motor asíncron d'alta densitat de potència de Tesla no és massa nou. En el primer model Roadster de Tesla, s'utilitzen els productes de la Tomita Electric de Taiwan i els paràmetres no són massa diferents dels paràmetres anunciats pel Model S. En la investigació actual, els estudiosos nacionals i estrangers tenen dissenys de baix cost i alta potència. motors que es poden posar en producció ràpidament. Així, quan mireu aquest camp, eviteu el mític Tesla: els motors de Tesla són prou bons, però no tan bons com perquè ningú més els pugui construir.
Entre els molts tipus de motors, els que s'utilitzen habitualment en els vehicles elèctrics són principalment els motors asíncrons (també anomenats motors d'inducció), els motors síncrons excitats externament, els motors síncrons d'imants permanents i els motors síncrons híbrids. Aquells que creguin que els tres primers motors tenen coneixements sobre vehicles elèctrics tindran alguns conceptes bàsics. Els motors asíncrons tenen un baix cost i una alta fiabilitat, els motors síncrons d'imants permanents tenen una alta densitat de potència i eficiència, mida petita però alt preu i un control complex de seccions d'alta velocitat. .
Potser heu sentit menys parlar dels motors síncrons híbrids, però recentment, molts proveïdors europeus de motors han començat a oferir aquests motors. La densitat de potència i l'eficiència són molt altes i la capacitat de sobrecàrrega és forta, però el control no és difícil, cosa que és molt adequada per a vehicles elèctrics.
No hi ha res especial en aquest motor. En comparació amb el motor síncron d'imants permanents, a més dels imants permanents, el rotor també afegeix un bobinatge d'excitació similar al motor síncron tradicional. Aquest motor no només té l'alta densitat de potència aportada per l'imant permanent, sinó que també pot ajustar el camp magnètic segons les necessitats mitjançant el bobinatge d'excitació, que es pot controlar fàcilment a cada secció de velocitat. Un exemple típic és el motor de la sèrie HSM1 produït per BRUSA a Suïssa. La corba característica HSM1-10.18.22 és com es mostra a la figura següent. La potència màxima és de 220 kW i el parell màxim és de 460 Nm, però el seu volum és de només 24 L (30 cm de diàmetre i 34 cm de llarg) i pesa uns 76 kg. La densitat de potència i la densitat de parell són bàsicament comparables als productes de Tesla. Per descomptat, el preu no és barat. Aquest motor està equipat amb un convertidor de freqüència, i el preu ronda els 11.000 euros.
Per a la demanda de vehicles elèctrics, l'acumulació de tecnologia del motor és prou madura. El que falta actualment és un motor dissenyat específicament per a vehicles elèctrics, no la tecnologia per fer-lo. Es creu que amb la maduresa i el desenvolupament graduals del mercat, els motors amb alta densitat de potència seran cada cop més populars i el preu s'acostarà cada cop més a la gent.
Per a la demanda de vehicles elèctrics, actualment només falten motors dissenyats especialment per a vehicles elèctrics. Es creu que amb la maduresa i el desenvolupament graduals del mercat, els motors amb alta densitat de potència seran cada cop més populars i el preu s'acostarà cada cop més a la gent.
La investigació sobre vehicles elèctrics ha de tornar a l'essència. L'essència dels vehicles elèctrics és un transport segur i assequible, no un laboratori de tecnologia mòbil, i no necessàriament necessita utilitzar la tecnologia més avançada i de moda. En darrer terme, s'hauria de planificar i dissenyar d'acord amb les necessitats de la regió.
L'aparició de Tesla ha demostrat a la gent que el futur ha de pertànyer als vehicles elèctrics. Com seran els futurs vehicles elèctrics i quina posició ocuparà la Xina a la indústria del vehicle elèctric en el futur encara es desconeix. Aquest és també l'encant del treball industrial: a diferència de les ciències naturals, fins i tot el resultat inevitable indicat per les lleis de les ciències socials requereix que la gent ho assoleixi mitjançant una exploració i un esforç àrdues!
(Autor: doctorand en enginyeria de vehicles elèctrics a la Universitat Tècnica de Munic)
Hora de publicació: 24-mar-2022