O momento é o lugar e o lugar, e todas as empresas chinesas de vehículos eléctricos están ocupadas. China parece converterse no centro da industria mundial de vehículos eléctricos.
De feito, en Alemaña, se a túa unidade non proporciona pilas de carga, é posible que teñas que mercar unha ti mesmo. na porta. Non obstante, sempre estamos discutindo por que tantas excelentes compañías de automóbiles alemás non poden fabricar Tesla, e agora non é difícil atopar as razóns.
En 2014, o profesor Lienkamp da Universidade Técnica de Múnic publicou un novo libro "Estado da mobilidade eléctrica 2014", que é gratuíto e aberto á sociedade, e dixo: "Aínda que os vehículos eléctricos teñen varios defectos, nunca vin un coche que xa posúe unha mobilidade eléctrica. O condutor do coche, volve entrar no abrazo do coche tradicional. Incluso o coche eléctrico máis común dáche a alegría de conducir, que non ten comparación con un coche de gasolina". Un coche deste tipo pode realmente facer que o propietario do coche non se renove Botar de volta aos brazos dos coches tradicionais?
Como todos sabemos, o corazón dun vehículo eléctrico é a batería.
Para un vehículo eléctrico común, segundo a proba estándar europea, o consumo de enerxía por cada 100 quilómetros é duns 17 kWh, é dicir, 17 kWh. O doutor Thomas Pesce estudou o consumo de enerxía dos vehículos compactos baixo a configuración óptima. Sen ter en conta o custo, o consumo enerxético óptimo por cada 100 quilómetros obtido mediante a utilización da tecnoloxía dispoñible existente é de algo máis de 15 kWh. Isto significa que a curto prazo, tentando reducir o consumo de enerxía optimizando a eficiencia do propio coche, aínda sen ter en conta o custo adicional, o efecto de aforro enerxético é relativamente pequeno.
Tome como exemplo a batería de 85 kWh de Tesla. A distancia nominal de conducción é de 500 km. Se o consumo de enerxía redúcese a 15 kWh/100 km mediante diversos esforzos, a distancia de conducción pódese aumentar a 560 km. Polo tanto, pódese dicir que a duración da batería do coche é proporcional á capacidade da batería e que o coeficiente proporcional é relativamente fixo. Desde este punto de vista, o uso de baterías con maior densidade enerxética (hai que considerar tanto enerxía Wh/kg por unidade de peso como enerxía Wh/L por unidade de volume) é de gran importancia para mellorar o rendemento dos vehículos eléctricos, porque en vehículos eléctricos, a batería ocupa gran parte do peso total.
Todo tipo de baterías de ión-litio son as máis esperadas e as máis utilizadas. As baterías de litio utilizadas nos automóbiles inclúen principalmente a batería ternaria de níquel-cobalto-litio manganato (NCM), a batería de níquel-cobalto-aluminato de litio (NCA) e a batería de litio-fosfato de ferro (LPF).
1. Batería ternaria de manganato de litio de níquel-cobalto NCMé usado por moitos vehículos eléctricos no estranxeiro debido á súa baixa taxa de produción de calor, estabilidade relativamente boa, longa vida útil e densidade de enerxía de 150-220 Wh/kg.
2. Batería de litio de aluminato de níquel-cobalto NCA
Tesla usa esta batería. A densidade de enerxía é alta, de 200 a 260 Wh/kg, e espérase que alcance os 300 Wh/kg en breve. O principal problema é que só Panasonic pode producir esta batería na actualidade, o prezo é alto e a seguridade é a peor entre as tres baterías de litio, o que require un sistema de xestión de batería e disipación de calor de alto rendemento.
3. Batería de fosfato de ferro de litio LPF Por último, vexamos a batería LPF máis utilizada nos vehículos eléctricos domésticos. A maior desvantaxe deste tipo de batería é que a densidade de enerxía é moi baixa, que só pode alcanzar os 100-120Wh/kg. Ademais, LPF tamén ten unha alta taxa de autodescarga. Nada diso é desexado polos fabricantes de vehículos eléctricos. A adopción xeneralizada de LPF en China é máis como un compromiso feito polos fabricantes nacionais para sistemas de xestión e refrixeración de baterías caros: as baterías LPF teñen unha estabilidade e seguridade moi altas e poden garantir un funcionamento estable mesmo con sistemas de xestión de batería deficientes e unha maior duración da batería. Outro beneficio que ofrece esta función é que algunhas baterías LPF teñen unha densidade de potencia de descarga extremadamente alta, o que pode mellorar o rendemento dinámico do vehículo. Ademais, o prezo das baterías LPF é relativamente baixo, polo que é adecuado para a estratexia actual de prezos baixos e baixos dos vehículos eléctricos domésticos. Pero se se desenvolverá vigorosamente como a tecnoloxía de batería do futuro, aínda hai un signo de interrogación.
Canto debe ser a batería dun coche eléctrico medio? É unha batería con miles de baterías de Tesla en serie e paralelo, ou unha batería construída cunhas poucas baterías grandes de BYD? Esta é unha pregunta pouco investigada e actualmente non hai unha resposta definitiva. Só se introducen aquí as características do paquete de batería composto por celas grandes e pequenas.
Cando a batería é pequena, a área total de disipación de calor da batería será relativamente grande e a temperatura de todo o paquete de batería pódese controlar de forma eficaz mediante un deseño de disipación de calor razoable para evitar que a alta temperatura se acelere e impida vida útil da batería. Xeralmente, a potencia e a densidade de enerxía das baterías con menor capacidade única será maior. Finalmente, e o máis importante, en xeral, canta menos enerxía teña unha soa batería, maior será a seguridade de todo o vehículo. Unha batería composta por un gran número de celas pequenas, aínda que falle unha única cela, non causará demasiados problemas. Pero se hai un problema dentro dunha batería de gran capacidade, o perigo de seguridade é moito maior. Polo tanto, as células grandes requiren máis dispositivos de protección, o que reduce aínda máis a densidade de enerxía do paquete de baterías composto por células grandes.
Non obstante, coa solución de Tesla, as desvantaxes tamén son obvias. Miles de baterías requiren un sistema de xestión de baterías extremadamente complexo e o custo adicional non se pode subestimar. O BMS (Battery Management System) usado no Volkswagen E-Golf, un submódulo capaz de xestionar 12 baterías, custa 17 dólares. Segundo a estimación do número de baterías utilizadas por Tesla, aínda que o custo do BMS de desenvolvemento propio sexa baixo, o custo do investimento de Tesla en BMS é de máis de 5.000 dólares estadounidenses, o que supón máis do 5% do custo do BMS. vehículo enteiro. Dende este punto de vista, non se pode dicir que unha batería grande non sexa boa. No caso de que o prezo do BMS non se reducise significativamente, o tamaño da batería debe determinarse segundo a posición do coche.
Como outra tecnoloxía básica nos vehículos eléctricos, o motor convértese a miúdo no núcleo da discusión, especialmente o motor do tamaño dunha sandía de Tesla con rendemento de coches deportivos, que é aínda máis sorprendente (a potencia máxima do motor Modelo S pode alcanzar máis de 300 kW, o máximo torque é de 600 Nm e a potencia máxima é próxima á potencia dun só motor dunha UEM de alta velocidade). Algúns investigadores da industria automotriz alemá comentaron o seguinte:
Tesla non usa case nada excepto compoñentes convencionais (corpo de aluminio,motor asíncrono para propulsión, tecnoloxía de chasis convencional con airesuspensión, ESP e un sistema de freos convencional con bomba de baleiro eléctrica, células portátiles, etc.)
Tesla usa todas as pezas convencionais, o corpo de aluminio, os motores asíncronos, a estrutura do coche convencional, o sistema de freos e a batería do portátil, etc.
A única innovación xenuína reside na tecnoloxía que conecta a bateríacélulas, que usa fíos de unión que Tesla patentou, así como bateríasistema de xestión que pode ser mostrado "polo aire", o que significa que oo vehículo xa non precisa dirixirse a un taller para recibir actualizacións de software.
O único invento xenial de Tesla está no manexo da batería. Usan un cable de batería especial e un BMS que permite unha rede sen fíos directa sen necesidade de volver á fábrica para actualizar o software.
De feito, o motor asíncrono de alta densidade de potencia de Tesla non é demasiado novo. No modelo Roadster máis antigo de Tesla, utilízanse os produtos da Tomita Electric de Taiwán, e os parámetros non son demasiado diferentes dos parámetros anunciados polo Modelo S. Na investigación actual, os estudosos nacionais e estranxeiros teñen deseños para baixo custo e alta potencia. motores que se poden poñer en produción rapidamente. Entón, cando mire este campo, evite o mítico Tesla: os motores de Tesla son o suficientemente bos, pero non tan bos como para que ninguén poida construílos.
Entre os moitos tipos de motores, os que se usan habitualmente nos vehículos eléctricos son principalmente os motores asíncronos (tamén chamados de indución), os motores síncronos de excitación externa, os motores síncronos de imán permanente e os motores síncronos híbridos. Os que crean que os tres primeiros motores teñen algún coñecemento sobre vehículos eléctricos terán algúns conceptos básicos. Os motores asíncronos teñen un custo baixo e alta fiabilidade, os motores síncronos de imáns permanentes teñen unha densidade e eficiencia de potencia elevadas, un tamaño pequeno pero un prezo elevado e un control complexo de seccións de alta velocidade. .
Quizais teña escoitado menos falar dos motores síncronos híbridos, pero recentemente, moitos provedores europeos de motores comezaron a ofrecer tales motores. A densidade de enerxía e a eficiencia son moi altas e a capacidade de sobrecarga é forte, pero o control non é difícil, o que é moi axeitado para vehículos eléctricos.
Non hai nada especial neste motor. En comparación co motor síncrono de imáns permanentes, ademais dos imáns permanentes, o rotor tamén engade un enrolamento de excitación similar ao motor síncrono tradicional. Tal motor non só ten a alta densidade de potencia que trae o imán permanente, senón que tamén pode axustar o campo magnético segundo as necesidades a través do enrolamento de excitación, que se pode controlar facilmente en cada sección de velocidade. Un exemplo típico é o motor da serie HSM1 producido por BRUSA en Suíza. A curva característica HSM1-10.18.22 é a que se mostra na seguinte figura. A potencia máxima é de 220 kW e o par máximo de 460 Nm, pero o seu volume é de só 24 L (30 cm de diámetro e 34 cm de lonxitude) e pesa uns 76 kg. A densidade de potencia e a densidade de par son basicamente comparables aos produtos de Tesla. Por suposto, o prezo non é barato. Este motor está equipado cun convertidor de frecuencia, e o prezo rolda os 11.000 euros.
Para a demanda de vehículos eléctricos, a acumulación de tecnoloxía do motor é suficientemente madura. O que falta actualmente é un motor deseñado especificamente para vehículos eléctricos, non a tecnoloxía para fabricar tal motor. Crese que coa madurez e desenvolvemento gradual do mercado, os motores con alta densidade de potencia faranse cada vez máis populares e o prezo estará cada vez máis próximo á xente.
Para a demanda de vehículos eléctricos, actualmente só faltan motores deseñados especialmente para vehículos eléctricos. Crese que coa madurez e desenvolvemento gradual do mercado, os motores con alta densidade de potencia faranse cada vez máis populares e o prezo estará cada vez máis próximo á xente.
A investigación sobre vehículos eléctricos ten que volver á esencia. A esencia dos vehículos eléctricos é un transporte seguro e asequible, non un laboratorio de tecnoloxía móbil, e non necesita necesariamente utilizar a tecnoloxía máis avanzada e de moda. En definitiva, debe ser planificado e deseñado segundo as necesidades da comarca.
A aparición de Tesla demostrou á xente que o futuro debe pertencer aos vehículos eléctricos. Aínda se descoñece como serán os futuros vehículos eléctricos e que posición ocupará China no futuro no sector dos vehículos eléctricos. Este é tamén o encanto do traballo industrial: a diferenza das ciencias naturais, mesmo o resultado inevitable indicado polas leis da ciencia social require que as persoas o consigan mediante unha ardua exploración e esforzo!
(Autor: doutorando en enxeñaría de vehículos eléctricos na Universidade Técnica de Múnic)
Hora de publicación: 24-mar-2022