Garaia eta lekua egokia da, eta Txinako ibilgailu elektrikoen konpainia guztiak okupatuta daude. Txina munduko ibilgailu elektrikoen industriaren erdigune bihurtu dela dirudi.
Izan ere, Alemanian, zure unitateak kargatzeko pilarik ematen ez badu, baliteke zuk zeuk erosi behar izatea. atarian. Hala ere, beti ari gara eztabaidatzen zergatik Alemaniako hainbeste auto konpainia bikainek ezin duten Tesla egin, eta ez da zaila orain arrazoiak aurkitzea.
2014an, Municheko Unibertsitate Teknikoko Lienkamp irakasleak “Mugikortasun elektrikoaren egoera 2014” liburu berri bat argitaratu zuen, doakoa eta gizarteari irekia, eta esan zuen: “Ibilgailu elektrikoek hainbat akats izan arren, ez dut inoiz ikusi autorik. dagoeneko mugikortasun elektriko bat dauka. Autoaren gidaria, berriro sartu ohi den autoaren besarkadan. Auto elektriko arruntenak ere gidatzeko poza dakar, gasolinazko auto batek pareko ez duena». Horrelako auto batek benetan egin dezake autoaren jabea ez berritzea Auto tradizionalen besoetara botatzea?
Denok dakigunez, ibilgailu elektriko baten bihotza bateria da.
Ibilgailu elektriko arrunt baterako, Europako proba estandarraren arabera, 100 kilometroko energia-kontsumoa 17 kWh ingurukoa da, hau da, 17 kWh. Thomas Pesce doktoreak ibilgailu trinkoen energia-kontsumoa konfigurazio optimoan aztertu zuen. Kostua kontuan hartu gabe, eskuragarri dagoen teknologia erabiliz lortzen den 100 kilometroko energia-kontsumo optimoa 15 kWh baino apur bat gehiago da. Horrek esan nahi du epe laburrean, autoaren beraren eraginkortasuna optimizatuz energia-kontsumoa murrizten saiatuz, kostu gehigarria kontuan hartu gabe ere, energia aurrezteko efektua nahiko txikia dela.
Hartu Teslaren 85 kWh-ko bateria-paketea adibide gisa. Gidatzeko distantzia nominala 500 km-koa da. Hainbat ahaleginen bidez energia-kontsumoa 15 kWh/100 km-ra murrizten bada, gidatze-distantzia 560 km-ra igo daiteke. Hori dela eta, esan daiteke autoaren bateriaren iraupena bateria paketearen ahalmenarekiko proportzionala dela eta proportzionala koefizientea nahiko finkoa dela. Ikuspegi honetatik, energia dentsitate handiagoko baterien erabilerak (bai energia Wh/kg pisu-unitateko eta energia Wh/L-ko bolumen-unitateko kontuan hartu behar dira) garrantzi handia du ibilgailu elektrikoen errendimendua hobetzeko, izan ere, ibilgailu elektrikoak, bateriak pisu osoaren zati handi bat hartzen du.
Litio-ioizko bateria mota guztiak dira esperoenak eta gehien erabiltzen diren bateriak. Automobiletan erabiltzen diren litiozko bateriak, batez ere, nikel kobalto litio manganato bateria ternarioa (NCM), nikel kobalto litio aluminato bateria (NCA) eta litio burdina fosfato bateria (LPF) dira.
1. Nikel-kobalto litio manganatozko bateria ternarioa NCMibilgailu elektriko askok erabiltzen dute atzerrian, bero ekoizteko tasa baxuagatik, egonkortasun nahiko onagatik, bizitza luzeagatik eta 150-220Wh/kg-ko energia-dentsitateagatik.
2. NCA nikel-kobalto aluminato litiozko bateria
Teslak bateria hau erabiltzen du. Energia-dentsitatea handia da, 200-260Wh/kg-koa, eta laster 300Wh/kg-ra iristea espero da. Arazo nagusia da Panasonic-ek bakarrik ekoitzi dezakeela bateria hau gaur egun, prezioa altua da eta segurtasuna hiru litiozko baterien artean okerrena da, eta horrek errendimendu handiko beroa xahutzeko eta bateria kudeatzeko sistema behar du.
3. LPF litio-burdina fosfatoko bateria Azkenik, ikus dezagun etxeko ibilgailu elektrikoetan gehien erabiltzen den LPF bateria. Bateria mota honen desabantailarik handiena energia-dentsitatea oso baxua dela da, 100-120Wh/kg-ra bakarrik irits daitekeela. Horrez gain, LPF-k autodeskarga tasa handia du. Horietako bat ere ez dute nahi EV ekoizleek. Txinan LPF-ren harrera hedatua etxeko fabrikatzaileek bateria kudeatzeko eta hozteko sistema garestietarako egindako konpromisoaren antzekoa da - LPF-ko bateriek egonkortasun eta segurtasun oso handiak dituzte, eta funtzionamendu egonkorra berma dezakete bateria kudeatzeko sistema eskasekin eta bateriaren iraupen luzeagoarekin ere. Ezaugarri honek dakarren beste onura bat LPF bateria batzuek deskarga-potentzia-dentsitate oso handia dutela da, eta horrek ibilgailuen errendimendu dinamikoa hobe dezake. Horrez gain, LPF baterien prezioa nahiko baxua da, beraz, etxeko ibilgailu elektrikoen egungo gama baxuko eta prezio baxuko estrategiarako egokia da. Baina etorkizuneko bateria-teknologia gisa indartsu garatuko den ala ez, galdera-ikur bat dago oraindik.
Zenbatekoa izan behar du batez besteko auto elektriko baten bateriak? Serie eta paraleloan dauden milaka Tesla bateria dituen bateria ala BYD-ren bateria handi batzuekin eraikitako bateria al da? Ikerketa gutxiko galdera bat da, eta gaur egun ez dago erantzun zehatzik. Zelula handiz eta zelula txikiz osatutako bateria-paketearen ezaugarriak bakarrik sartzen dira hemen.
Bateria txikia denean, bateriaren beroa xahutzeko eremu osoa nahiko handia izango da, eta bateria-pakete osoaren tenperatura modu eraginkorrean kontrolatu daiteke beroa xahutzeko arrazoizko diseinu baten bidez, tenperatura altua bizkortu eta kentzeko. bateriaren iraupena. Orokorrean, potentzia eta energia-dentsitatea handiagoa izango da ahalmen bakarra txikiagoa duten baterien. Azkenik, eta are garrantzitsuagoa dena, oro har, bateria bakar batek zenbat eta energia gutxiago izan, orduan eta segurtasun handiagoa izango du ibilgailu osoaren. Zelula txiki ugariz osatutako bateria-pakete batek, zelula bakar batek huts egiten badu ere, ez du arazo handiegirik sortuko. Baina edukiera handiko bateria baten barruan arazoren bat badago, segurtasun arriskua askoz handiagoa da. Beraz, zelula handiek babes-gailu gehiago behar dituzte, eta horrek are gehiago murrizten du zelula handiz osatutako bateria-paketearen energia-dentsitatea.
Hala ere, Teslaren irtenbidearekin, desabantailak ere nabariak dira. Milaka baterik bateria kudeatzeko sistema oso konplexua behar dute, eta kostu gehigarria ezin da gutxietsi. Volkswagen E-Golf-en erabiltzen den BMS (Bateria Kudeatzeko Sistema), 12 bateria kudeatzeko gai den azpimodulua, 17 dolar balio du. Teslak erabiltzen dituen bateria kopuruaren kalkuluen arabera, auto-garatutako BMSaren kostua baxua bada ere, Teslak BMSn egindako inbertsioaren kostua AEBetako 5.000 dolar baino gehiagokoa da, eta kostuaren % 5 baino gehiago hartzen du. ibilgailu osoa. Ikuspegi honetatik, ezin da esan bateria handi bat ona ez denik. BMSaren prezioa nabarmen murriztu ez bada, bateria-paketearen tamaina autoaren kokapenaren arabera zehaztu behar da.
Ibilgailu elektrikoetako beste teknologia nagusi bat den heinean, motorra izaten da eztabaidaren ardatza, batez ere Teslaren sandia-tamainako motorra kirol-autoen errendimendua duena, eta hori are harrigarriagoa da (S Model S motorren potentzia gailurra 300 kW baino gehiago irits daiteke, gehienez. momentua 600 Nm da, eta potentzia gailurra abiadura handiko EMU bateko motor bakar baten potentziatik gertu dago). Alemaniako automobilgintzako ikertzaile batzuek honako hau esan zuten:
Teslak ez du ia ezer erabiltzen ohiko osagaiak izan ezik (aluminiozko gorputza,Propultsiorako motor asinkronoa, xasisaren ohiko teknologia airearekinesekidura, ESP eta ohiko balazta-sistema bat huts-ponpa elektrikoarekin, ordenagailu eramangarriko zelulekin etab.)
Teslak ohiko pieza guztiak, aluminiozko gorputza, motor asinkronoak, ohiko autoaren egitura, balazta sistema eta ordenagailu eramangarriaren bateria eta abar erabiltzen ditu.
Benetako berrikuntza bakarra bateria lotzen duen teknologian datzazelulak, Teslak patentatu dituen lotura-hariak erabiltzen dituena, baita bateria ere"Airean" keinu daitekeen kudeaketa sistema, alegiaibilgailuak jada ez du tailer batera gidatu behar software eguneraketak jasotzeko.
Teslaren asmakizun jenial bakarra bateria maneiatzea da. Bateriaren kable berezi bat eta haririk gabeko sare zuzena ahalbidetzen duen BMS bat erabiltzen dute, softwarea eguneratzeko fabrikara itzuli beharrik gabe.
Izan ere, Teslaren potentzia-dentsitate handiko motor asinkronoa ez da berriegia. Teslaren lehen Roadster modeloan, Taiwaneko Tomita Electric-en produktuak erabiltzen dira, eta parametroak ez dira Model S-ek iragarritako parametroetatik oso desberdinak. Gaur egungo ikerketetan, etxeko eta atzerriko jakintsuek kostu baxuko eta potentzia handiko diseinuak dituzte. azkar ekoizten diren motorrak. Beraz, eremu honi begira, saihestu Tesla mitikoa - Teslaren motorrak nahikoa onak dira, baina ez hain onak beste inork eraiki ezin ditzakeen.
Motor mota askoren artean, ibilgailu elektrikoetan erabili ohi direnak motor asinkronoak dira batez ere (indukzio motorrak ere deitzen direnak), kanpotik kitzikatutako motor sinkronoak, iman iraunkorreko motor sinkronoak eta motor sinkrono hibridoak. Lehenengo hiru motorrek ibilgailu elektrikoei buruzko ezagutzaren bat dutela uste dutenek oinarrizko kontzeptu batzuk izango dituzte. Motor asinkronoek kostu baxua eta fidagarritasun handia dute, iman iraunkorreko motor sinkronoek potentzia dentsitate eta eraginkortasun handia dute, tamaina txikia baina prezio altua eta abiadura handiko sekzioen kontrol konplexua. .
Motor sinkrono hibridoei buruz gutxiago entzun zenuten agian, baina duela gutxi, Europako motor hornitzaile asko hasi dira horrelako motorrak ematen. Potentzia-dentsitatea eta eraginkortasuna oso altuak dira eta gainkarga-gaitasuna handia da, baina kontrola ez da zaila, oso egokia da ibilgailu elektrikoetarako.
Motor honek ez du ezer berezirik. Iman iraunkorreko motor sinkronoarekin alderatuta, iman iraunkorrez gain, errotoreak ohiko motor sinkronoaren antzeko kitzikazio harilkatzea gehitzen du. Horrelako motor batek iman iraunkorrak ekarritako potentzia-dentsitate handia izateaz gain, eremu magnetikoa beharren arabera doitu dezake kitzikapen-harilaren bidez, abiadura atal bakoitzean erraz kontrola daitekeena. Adibide tipiko bat BRUSAk Suitzan ekoitzitako HSM1 serieko motorra da. HSM1-10.18.22 kurba ezaugarria beheko irudian ageri den bezala da. Gehienezko potentzia 220kW-koa da eta gehienezko momentua 460Nm-koa, baina bere bolumena 24L baino ez da (30 cm-ko diametroa eta 34 cm-ko luzera) eta 76 kg inguru pisatzen du. Potentzia-dentsitatea eta momentu-dentsitatea Teslaren produktuen parekoak dira funtsean. Jakina, prezioa ez da merkea. Motor honek maiztasun bihurgailu batez hornituta dago, eta prezioa 11.000 euro ingurukoa da.
Ibilgailu elektrikoen eskarirako, motorren teknologiaren metaketa nahikoa heldua da. Gaur egun falta dena ibilgailu elektrikoetarako bereziki diseinatutako motor bat da, ez halako motor bat egiteko teknologia. Uste da merkatuaren heldutasun eta garapen gradualarekin, potentzia dentsitate handiko motorrak gero eta ezagunagoak izango direla eta prezioa jendearengandik gero eta hurbilago egongo dela.
Ibilgailu elektrikoen eskariari dagokionez, gaur egun ibilgailu elektrikoetarako bereziki diseinatutako motorrak baino ez dira falta. Uste da merkatuaren heldutasun eta garapen gradualarekin, potentzia dentsitate handiko motorrak gero eta ezagunagoak izango direla eta prezioa jendearengandik gero eta hurbilago egongo dela.
Ibilgailu elektrikoei buruzko ikerketak funtsera itzuli behar du. Ibilgailu elektrikoen funtsa garraio segurua eta merkea da, ez teknologia mugikorren laborategi bat, eta ez du zertan teknologia aurreratuena eta modan dagoena erabili behar. Azken finean, eskualdeko beharren arabera planifikatu eta diseinatu behar da.
Teslaren sorrerak jendeari erakutsi dio etorkizuna ibilgailu elektrikoena izan behar dela. Etorkizuneko ibilgailu elektrikoak nolakoak izango diren eta Txinak etorkizunean ibilgailu elektrikoen industrian zer posizio izango duen oraindik ezezaguna da. Hau da industria-lanaren xarma ere: natur zientziak ez bezala, gizarte-zientzien legeek adierazten duten emaitza saihestezinak ere, jendeak esplorazio eta esfortzu neketsuaren bidez lor dezala eskatzen du!
(Egilea: Municheko Unibertsitate Teknikoko ibilgailu elektrikoen ingeniaritzan doktoregaia)
Argitalpenaren ordua: 2022-03-24