Aeg on õige ja koht on õige ning kõik Hiina elektrisõidukite ettevõtted on hõivatud. Tundub, et Hiinast on saanud maailma elektrisõidukite tööstuse keskus.
Tegelikult, kui teie seadmel pole Saksamaal laadimisvaiusid, peate võib-olla need ise ostma. ukselävel. Arutame aga pidevalt, miks nii paljud suurepärased Saksa autofirmad Teslat teha ei saa ja põhjuseid pole praegu raske leida.
2014. aastal avaldas Müncheni Tehnikaülikooli professor Lienkamp uue tasuta ja ühiskonnale avatud raamatu “Status of Electric Mobility 2014” ning ütles: “Kuigi elektrisõidukitel on mitmesuguseid defekte, pole ma kunagi näinud autot, mis omab juba elektrilist mobiilseadet. Autojuht, astuge uuesti traditsioonilise auto embusse. Ka kõige tavalisem elektriauto toob sulle sõidurõõmu, millele bensiiniautol pole võrrelda.” Selline auto võib tõesti panna autoomaniku mitte uuendama Heitke tagasi traditsiooniliste autode haardesse?
Nagu me kõik teame, on elektrisõiduki südameks aku.
Tavalise elektrisõiduki puhul on Euroopa standardi testi kohaselt energiakulu 100 kilomeetri kohta umbes 17 kWh ehk 17 kWh. Dr Thomas Pesce uuris kompaktsete sõidukite energiatarbimist optimaalse konfiguratsiooni korral. Ilma kuludega arvestamata on olemasolevat tehnikat kasutades optimaalne energiakulu 100 kilomeetri kohta veidi üle 15kWh. See tähendab, et lühiajaliselt, püüdes auto enda efektiivsust optimeerides energiakulu vähendada, on isegi lisakulu arvestamata energiasäästuefekt suhteliselt väike.
Võtke näiteks Tesla 85 kWh aku. Nominaalne sõidukaugus on 500 km. Kui erinevate jõupingutuste abil vähendada energiatarbimist 15 kWh/100 km-ni, saab sõidukaugust pikendada 560 km-ni. Seetõttu võib öelda, et auto aku tööiga on võrdeline akupaki mahutavusega ning proportsionaalsuskoefitsient on suhteliselt fikseeritud. Sellest vaatenurgast on elektrisõidukite jõudluse parandamisel väga oluline kasutada suurema energiatihedusega akusid (arvestada tuleb nii energiat Wh/kg massiühiku kohta kui ka energiat Wh/L mahuühiku kohta), kuna elektrisõidukitel võtab aku kogukaalust suure osa.
Kõikvõimalikud liitiumioonakud on enim oodatud ja enim kasutatavad akud. Autodes kasutatavad liitiumakud hõlmavad peamiselt nikkel-koobalt-liitiummanganaadi kolmekomponentset akut (NCM), nikkel-koobalt-liitium-aluminaatpatarei (NCA) ja liitium-raudfosfaadi akut (LPF).
1. Nikkel-koobalt-liitiummanganaadi kolmekomponentne aku NCMkasutatakse paljudes elektrisõidukites välismaal, kuna see on madal soojustootmise kiirus, suhteliselt hea stabiilsus, pikk kasutusiga ja energiatihedus 150-220Wh/kg.
2. NCA nikkel-koobalt-aluminaat liitiumaku
Tesla kasutab seda akut. Energiatihedus on kõrge, 200–260 Wh/kg ja peaks varsti jõudma 300 Wh/kg-ni. Peamine probleem seisneb selles, et praegu suudab seda akut toota ainult Panasonic, hind on kõrge ja ohutus on kolme liitiumaku seas halvim, mis nõuab suure jõudlusega soojuse hajutamist ja akuhaldussüsteemi.
3. LPF-liitium-raudfosfaat-aku Lõpetuseks vaatame kodumaistes elektrisõidukites enim kasutatavat LPF-akut. Seda tüüpi akude suurim miinus on väga madal energiatihedus, mis võib ulatuda vaid 100-120Wh/kg. Lisaks on LPF-il ka kõrge isetühjenemise määr. Midagi sellest ei soovi EV-tegijad. LPF-i laialdane kasutuselevõtt Hiinas on pigem kodumaiste tootjate tehtud kompromiss kallite akuhaldus- ja jahutussüsteemide osas – LPF-akud on väga kõrge stabiilsuse ja ohutusega ning suudavad tagada stabiilse töö ka kehvade akuhaldussüsteemide ja pikema aku kasutusea korral. Selle funktsiooni eeliseks on ka see, et mõnel LPF-akul on äärmiselt suur tühjenemisvõimsus, mis võib parandada sõiduki dünaamilist jõudlust. Lisaks on LPF-akude hind suhteliselt madal, seega sobib see kodumaiste elektrisõidukite praeguse odava ja odava hinnastrateegiaga. Kuid kas seda jõuliselt arendatakse tuleviku akutehnoloogiana, on veel küsimärk.
Kui suur peaks olema keskmise elektriauto aku? Kas see on tuhandete järjestikuste ja paralleelsete Tesla akudega akuplokk või mõne suure BYD akuga ehitatud aku? See on alauuritud küsimus ja praegu pole kindlat vastust. Siin tutvustatakse ainult suurtest ja väikestest elementidest koosneva aku omadused.
Kui aku on väike, on aku kogu soojuse hajumise ala suhteliselt suur ja kogu aku temperatuuri saab tõhusalt reguleerida mõistliku soojuse hajumise konstruktsiooni abil, et vältida kõrge temperatuuri kiirenemist ja halvenemist. aku eluiga. Üldiselt on väiksema üksikmahutavusega akude võimsus ja energiatihedus suurem. Lõpuks ja mis veelgi olulisem, üldiselt öeldes, mida vähem energiat ühel akul on, seda suurem on kogu sõiduki ohutus. Aku, mis koosneb suurest hulgast väikestest elementidest, ei põhjusta see liiga palju probleeme isegi siis, kui üks element rikkis. Kui aga suure mahutavusega aku sees on probleem, on ohutuse oht palju suurem. Seetõttu vajavad suured elemendid rohkem kaitseseadmeid, mis vähendab veelgi suurtest elementidest koosneva aku energiatihedust.
Tesla lahenduse puhul on aga ka miinused ilmselged. Tuhanded akud nõuavad ülikeerulist akuhaldussüsteemi ning lisakulu ei saa alahinnata. BMS (Battery Management System), mida kasutatakse Volkswagen E-Golfi alammoodulis, mis suudab hallata 12 akut, maksab 17 dollarit. Tesla kasutatavate akude arvu hinnangul on isegi siis, kui isearendatud BMS-i maksumus on madal, Tesla BMS-i investeeringu maksumus üle 5000 USA dollari, mis moodustab enam kui 5% aku maksumusest. terve sõiduk. Sellest vaatenurgast ei saa öelda, et suur aku pole hea. Juhul, kui BMS-i hinda pole oluliselt langetatud, tuleks akupaki suurus määrata vastavalt auto asukohale.
Teise elektrisõidukite põhitehnoloogiana saab mootor sageli arutelude keskmeks, eriti Tesla arbuusisuurune mootor, millel on sportauto jõudlus, mis on veelgi hämmastavam (Model S mootori tippvõimsus võib ulatuda üle 300 kW, pöördemoment on 600 Nm ja tippvõimsus on lähedane suure kiirusega EMU ühe mootori võimsusele). Mõned Saksa autotööstuse teadlased kommenteerisid järgmist:
Tesla ei kasuta peaaegu midagi peale tavaliste komponentide (alumiiniumist korpus,asünkroonmootor tõukejõuks, tavaline šassiitehnoloogia õhugavedrustus, ESP ja tavaline pidurisüsteem koos elektrilise vaakumpumbaga, sülearvuti elemendid jne)
Tesla kasutab kõiki tavapäraseid osi, alumiiniumkere, asünkroonmootoreid, tavalist autokonstruktsiooni, pidurisüsteemi ja sülearvuti akut jne.
Ainus tõeline uuendus seisneb aku ühendavas tehnoloogiaselemente, mis kasutab Tesla patenteeritud ühendusjuhtmeid, aga ka akutjuhtimissüsteemi, mida saab "üle õhu" vilkuda, mis tähendab, etsõiduk ei pea enam tarkvarauuenduste saamiseks töökotta sõitma.
Tesla ainus geniaalne leiutis on aku käsitsemine. Nad kasutavad spetsiaalset akukaablit ja BMS-i, mis võimaldab otsest traadita võrku luua, ilma et oleks vaja tarkvara värskendamiseks tehasesse tagasi pöörduda.
Tegelikult pole Tesla suure võimsustihedusega asünkroonmootor liiga uus. Tesla kõige varasemas Roadsteri mudelis on kasutatud Taiwani Tomita Electricu tooteid ja parameetrid ei erine liiga palju Model S väljakuulutatud parameetritest. Praeguste uuringute kohaselt on nii kodu- kui ka välismaistel teadlastel disainilahendused odavad ja suure võimsusega. mootorid, mida saab kiiresti tootmisse panna. Seega väldi seda valdkonda vaadates müütilist Teslat – Tesla mootorid on küll piisavalt head, aga mitte nii head, et keegi teine neid ehitada ei saaks.
Paljude mootoritüüpide hulgas on elektrisõidukites tavaliselt kasutatavad peamiselt asünkroonmootorid (nimetatakse ka asünkroonmootoriteks), välise ergastusega sünkroonmootorid, püsimagnetiga sünkroonmootorid ja hübriidsünkroonmootorid. Need, kes usuvad, et kolmel esimesel mootoril on elektrisõidukite kohta teadmised, on mõned põhimõisted. Asünkroonmootoritel on madal hind ja kõrge töökindlus, püsimagnetitega sünkroonmootoritel on suur võimsustihedus ja tõhusus, väikesed mõõtmed, kuid kõrge hind ning keerukas kiire sektsiooni juhtimine. .
Võib-olla olete hübriidsünkroonmootoritest vähem kuulnud, kuid viimasel ajal on paljud Euroopa mootoritarnijad hakanud selliseid mootoreid pakkuma. Võimsustihedus ja efektiivsus on väga kõrged ning ülekoormusvõime on tugev, kuid juhtimine pole keeruline, mis sobib elektrisõidukitele väga hästi.
Selles mootoris pole midagi erilist. Võrreldes püsimagnetiga sünkroonmootoriga lisab rootor lisaks püsimagnetitele ka traditsioonilise sünkroonmootoriga sarnase ergutusmähise. Sellisel mootoril ei ole mitte ainult püsimagneti tekitatud suur võimsustihedus, vaid see suudab reguleerida ka magnetvälja vastavalt vajadustele läbi ergutusmähise, mida saab igal kiiruslõigus hõlpsasti juhtida. Tüüpiline näide on HSM1-seeria mootor, mida toodab BRUSA Šveitsis. HSM1-10.18.22 tunnuskõver on selline, nagu on näidatud alloleval joonisel. Maksimaalne võimsus on 220kW ja maksimaalne pöördemoment 460Nm, kuid selle maht on vaid 24L (läbimõõt 30 cm ja pikkus 34 cm) ning kaal ca 76kg. Võimsustihedus ja pöördemomendi tihedus on põhimõtteliselt võrreldavad Tesla toodetega. Hind pole muidugi odav. See mootor on varustatud sagedusmuunduriga ja hind jääb 11 000 euro kanti.
Elektrisõidukite nõudluse jaoks on mootoritehnoloogia akumulatsioon piisavalt küps. Praegu on puudu spetsiaalselt elektrisõidukite jaoks mõeldud mootorist, mitte sellise mootori valmistamise tehnoloogiast. Usutakse, et turu järkjärgulise küpsuse ja arenguga muutuvad suure võimsustihedusega mootorid üha populaarsemaks ning hind muutub inimestele üha lähedasemaks.
Elektrisõidukite nõudluse osas on praegu puudus vaid spetsiaalselt elektrisõidukite jaoks mõeldud mootoritest. Usutakse, et turu järkjärgulise küpsuse ja arenguga muutuvad suure võimsustihedusega mootorid üha populaarsemaks ning hind muutub inimestele üha lähedasemaks.
Elektrisõidukite uurimine peab naasma sisu juurde. Elektrisõidukite olemus on turvaline ja soodne transport, mitte mobiilne tehnoloogialabor ning see ei pea tingimata kasutama kõige arenenumat ja moodsamat tehnoloogiat. Lõppkokkuvõttes tuleks see planeerida ja kujundada vastavalt piirkonna vajadustele.
Tesla ilmumine on näidanud inimestele, et tulevik peab kuuluma elektrisõidukitele. Millised näevad välja tuleviku elektrisõidukid ja millise positsiooni Hiina tulevikus elektrisõidukite tööstuses hõivab, pole veel teada. Selles peitub ka tööstusliku töö võlu: erinevalt loodusteadustest nõuab isegi ühiskonnateaduse seaduste poolt näidatud vältimatu tulemus inimestelt selle saavutamist raske uurimise ja pingutusega!
(Autor: Müncheni Tehnikaülikooli elektrisõidukite inseneri doktorikandidaat)
Postitusaeg: 24. märts 2022