Nastal správný čas a správné místo a všechny čínské společnosti vyrábějící elektrická vozidla jsou obsazeny. Zdá se, že Čína se stala centrem světového průmyslu elektrických vozidel.
Ve skutečnosti v Německu, pokud vaše jednotka neposkytuje nabíjecí hromady, možná budete muset koupit sami. na prahu. Stále však diskutujeme o tom, proč tolik vynikajících německých automobilek nemůže vyrábět Teslu a není těžké nyní najít důvody.
Profesor Lienkamp z Technické univerzity v Mnichově vydal v roce 2014 novou knihu „Stav elektrické mobility 2014“, která je zdarma a otevřená společnosti, a řekl: „Ačkoli elektrická vozidla mají různé závady, nikdy jsem neviděl auto, které by již vlastní elektromobil. Řidiči vozu, znovu vstoupí do objetí tradičního vozu. I ten nejběžnější elektromobil vám přináší radost z jízdy, které se benzinový vůz nevyrovná.“ Takové auto může opravdu přimět majitele vozu neobnovit Vhodit zpět do náruče tradičních aut?
Jak všichni víme, srdcem elektromobilu je baterie.
U běžného elektromobilu je podle testu evropské normy spotřeba energie na 100 kilometrů asi 17 kWh, tedy 17 kWh. Dr. Thomas Pesce studoval spotřebu energie kompaktních vozidel při optimální konfiguraci. Bez ohledu na náklady je optimální spotřeba energie na 100 kilometrů získaná s využitím stávající dostupné technologie o něco více než 15 kWh. To znamená, že z krátkodobého hlediska je efekt úspory energie při snaze o snížení spotřeby energie optimalizací účinnosti samotného vozu, a to i bez ohledu na dodatečné náklady, relativně malý.
Vezměte si jako příklad 85kWh baterii od Tesly. Jmenovitá dojezdová vzdálenost je 500 km. Pokud se spotřeba energie různým úsilím sníží na 15 kWh/100 km, lze dojezd prodloužit na 560 km. Dá se tedy říci, že životnost baterie automobilu je úměrná kapacitě baterie a proporcionální koeficient je relativně pevný. Z tohoto pohledu má pro zlepšení výkonu elektromobilů velký význam použití baterií s vyšší hustotou energie (je třeba uvažovat jak energii Wh/kg na jednotku hmotnosti, tak energii Wh/L na jednotku objemu), protože v elektromobilů zabírá baterie velkou část celkové hmotnosti.
Všechny druhy lithium-iontových baterií jsou nejočekávanější a nejpoužívanější baterie. Lithiové baterie používané v automobilech zahrnují hlavně nikl-kobalt lithium-manganátovou ternární baterii (NCM), nikl-kobalt lithium-hlinitou baterii (NCA) a lithium-železo fosfátovou baterii (LPF).
1. Nikl-kobalt lithium-manganátová ternární baterie NCMje používán mnoha elektrickými vozidly v zahraničí kvůli nízké produkci tepla, relativně dobré stabilitě, dlouhé životnosti a energetické hustotě 150-220 Wh/kg.
2. NCA nikl-kobalt aluminátová lithiová baterie
Tesla používá tuto baterii. Hustota energie je vysoká, 200-260 Wh/kg, a očekává se, že brzy dosáhne 300 Wh/kg. Hlavním problémem je, že tuto baterii může v současné době vyrábět pouze Panasonic, cena je vysoká a bezpečnost je nejhorší ze tří lithiových baterií, které vyžadují vysoce výkonný systém pro odvod tepla a správu baterií.
3. Lithium-železofosfátová baterie LPF Nakonec se podívejme na baterii LPF nejpoužívanější v domácích elektrických vozidlech. Největší nevýhodou tohoto typu baterií je velmi nízká energetická hustota, která může dosáhnout pouze 100-120Wh/kg. Kromě toho má LPF také vysokou rychlost samovybíjení. Nic z toho si výrobci elektromobilů nepřejí. Široké přijetí LPF v Číně je spíše kompromisem domácích výrobců pro drahé systémy pro správu a chlazení baterií – baterie LPF mají velmi vysokou stabilitu a bezpečnost a mohou zajistit stabilní provoz i se špatnými systémy správy baterií a delší životností baterií. Další výhodou této funkce je, že některé baterie LPF mají extrémně vysokou hustotu vybíjecího výkonu, což může zlepšit dynamický výkon vozidla. Navíc cena LPF baterií je poměrně nízká, takže se hodí pro současnou low-end a low-cenovou strategii tuzemských elektromobilů. Zda však bude energicky vyvíjen jako bateriová technologie budoucnosti, je stále otazníkem.
Jak velká by měla být baterie průměrného elektromobilu? Je to baterie s tisíci bateriemi Tesla v sérii a paralelně, nebo baterie postavená s několika velkými bateriemi od BYD? Toto je podprůzkumná otázka a v současné době neexistuje jednoznačná odpověď. Zde jsou uvedeny pouze charakteristiky bateriového bloku složeného z velkých článků a malých článků.
Když je baterie malá, celková plocha pro odvod tepla z baterie bude relativně velká a teplotu celé sady baterií lze účinně regulovat pomocí rozumného návrhu rozptylu tepla, aby se zabránilo zrychlování a snižování vysoké teploty. životnost baterie. Obecně platí, že výkon a hustota energie baterií s menší jednotlivou kapacitou bude vyšší. A konečně, a co je důležitější, obecně řečeno, čím méně energie má jedna baterie, tím vyšší je bezpečnost celého vozidla. Baterie složená z velkého počtu malých článků, i když jeden článek selže, nezpůsobí příliš velké problémy. Pokud je ale problém uvnitř baterie s velkou kapacitou, je bezpečnostní riziko mnohem větší. Velké články proto vyžadují více ochranných zařízení, což dále snižuje energetickou hustotu baterie složené z velkých článků.
U řešení Tesly jsou však zřejmé i nevýhody. Tisíce baterií vyžadují extrémně složitý systém správy baterií a dodatečné náklady nelze podceňovat. BMS (Battery Management System) použitý na Volkswagen E-Golf, dílčí modul schopný spravovat 12 baterií, stojí 17 dolarů. Podle odhadu počtu baterií používaných Teslou, i když jsou náklady na vlastní vyvinuté BMS nízké, náklady na investici Tesly do BMS jsou více než 5 000 amerických dolarů, což představuje více než 5 % nákladů celé vozidlo. Z tohoto pohledu nelze říci, že by velká baterie nebyla dobrá. V případě, že nedošlo k výraznému snížení ceny BMS, je třeba velikost akumulátoru určit podle umístění vozu.
Jako další klíčová technologie v elektrických vozidlech se motor často stává jádrem diskuse, zejména Teslaův motor velikosti melounu s výkonem sportovního vozu, který je ještě ohromující (špičkový výkon motoru Model S může dosáhnout více než 300 kW, maximální točivý moment je 600 Nm a špičkový výkon se blíží výkonu jednoho motoru vysokorychlostní EMU). Někteří výzkumníci v německém automobilovém průmyslu komentovali takto:
Tesla nepoužívá téměř nic kromě konvenčních komponent (hliníkové tělo,asynchronní motor pro pohon, konvenční technologie podvozku se vzduchemodpružení, ESP a konvenční brzdový systém s elektrickou vakuovou pumpou, články pro notebooky atd.)
Tesla používá všechny konvenční díly, hliníkové tělo, asynchronní motory, konvenční konstrukci vozu, brzdový systém a baterii notebooku atd.
Jediná skutečná inovace spočívá v technologii propojení bateriečlánků, který využívá spojovací dráty, které má Tesla patentovanou, a také bateriisystém řízení, který lze přenést „vzduchem“, což znamená, ževozidlo již nemusí zajíždět do servisu, aby obdrželo aktualizace softwaru.
Jediný geniální vynález Tesly je v zacházení s baterií. Používají speciální bateriový kabel a BMS, který umožňuje přímé bezdrátové připojení k síti bez nutnosti vracet se do továrny a aktualizovat software.
Ve skutečnosti není Teslov asynchronní motor s vysokou hustotou výkonu příliš nový. V nejstarším modelu Roadster od Tesly jsou použity produkty tchajwanské Tomita Electric a parametry se příliš neliší od parametrů oznámených Modelem S. V současném výzkumu mají vědci doma i v zahraničí návrhy pro levné a vysoce výkonné motory, které lze rychle uvést do výroby. Při pohledu na toto pole se tedy vyhněte bájné Tesle – Teslovy motory jsou dost dobré, ale ne tak dobré, aby je nikdo jiný nedokázal postavit.
Mezi mnoha typy motorů se běžně používají v elektrických vozidlech hlavně asynchronní motory (také nazývané indukční motory), externě buzené synchronní motory, synchronní motory s permanentními magnety a hybridní synchronní motory. Ti, kteří věří, že první tři motory mají nějaké znalosti o elektrických vozidlech, budou mít nějaké základní pojmy. Asynchronní motory mají nízkou cenu a vysokou spolehlivost, synchronní motory s permanentními magnety mají vysokou hustotu výkonu a účinnost, malé rozměry, ale vysokou cenu a složité vysokorychlostní řízení sekce. .
O hybridních synchronních motorech jste možná slyšeli méně, ale v poslední době mnoho evropských dodavatelů motorů začalo takové motory poskytovat. Hustota výkonu a účinnost jsou velmi vysoké a přetížitelnost je vysoká, ale ovládání není obtížné, což je velmi vhodné pro elektrická vozidla.
Na tomto motoru není nic zvláštního. Ve srovnání se synchronním motorem s permanentními magnety má rotor kromě permanentních magnetů také budicí vinutí podobné tradičnímu synchronnímu motoru. Takový motor má nejen vysokou hustotu výkonu přinášenou permanentním magnetem, ale také dokáže upravit magnetické pole podle potřeby prostřednictvím budícího vinutí, které lze snadno ovládat na každém rychlostním úseku. Typickým příkladem je motor řady HSM1 vyráběný firmou BRUSA ve Švýcarsku. Charakteristická křivka HSM1-10.18.22 je znázorněna na obrázku níže. Maximální výkon je 220kW a maximální točivý moment 460Nm, ale jeho objem je pouze 24L (30cm průměr a 34cm délka) a váží cca 76kg. Hustota výkonu a hustota točivého momentu jsou v zásadě srovnatelné s produkty Tesly. Cena samozřejmě není levná. Tento motor je vybaven frekvenčním měničem a jeho cena se pohybuje kolem 11 000 eur.
Pro poptávku po elektrických vozidlech je akumulace motorové technologie dostatečně zralá. V současnosti chybí motor navržený speciálně pro elektrická vozidla, nikoli technologie k výrobě takového motoru. Předpokládá se, že s postupnou vyspělostí a rozvojem trhu budou motory s vysokou hustotou výkonu stále populárnější a cena se bude lidem stále více blížit.
Pro poptávku po elektromobilech v současnosti chybí pouze motory speciálně navržené pro elektromobily. Předpokládá se, že s postupnou vyspělostí a rozvojem trhu budou motory s vysokou hustotou výkonu stále populárnější a cena se bude lidem stále více blížit.
Výzkum elektrických vozidel se musí vrátit k podstatě. Podstatou elektrických vozidel je bezpečná a cenově dostupná přeprava, nikoli mobilní technologická laboratoř, a nemusí nutně používat nejmodernější a nejmódnější technologie. V konečném důsledku by měla být naplánována a navržena podle potřeb regionu.
Vznik Tesly lidem ukázal, že budoucnost musí patřit elektromobilům. Jak budou vypadat budoucí elektromobily a jakou pozici bude Čína v budoucnu zaujímat v průmyslu elektrických vozidel, stále není známo. V tom je také kouzlo průmyslové práce: na rozdíl od přírodních věd i nevyhnutelný výsledek naznačený zákony společenských věd vyžaduje, aby ho lidé dosáhli namáhavým zkoumáním a úsilím!
(Autor: PhD kandidát v oboru inženýrství elektrických vozidel na Technické univerzitě v Mnichově)
Čas odeslání: 24. března 2022