બેટરી અને મોટરને એસેમ્બલ કરવા જેટલી જ સરળ ઇલેક્ટ્રિક કાર છે

સમય યોગ્ય છે અને સ્થળ યોગ્ય છે, અને તમામ ચાઇનીઝ ઇલેક્ટ્રિક વાહન કંપનીઓનો કબજો છે. એવું લાગે છે કે ચીન વિશ્વના ઇલેક્ટ્રિક વાહન ઉદ્યોગનું કેન્દ્ર બની ગયું છે.

વાસ્તવમાં, જર્મનીમાં, જો તમારું એકમ ચાર્જિંગ પાઈલ્સ પ્રદાન કરતું નથી, તો તમારે જાતે એક ખરીદવું પડશે. દરવાજા પર. જો કે, અમે હંમેશા ચર્ચા કરીએ છીએ કે શા માટે ઘણી બધી શ્રેષ્ઠ જર્મન કાર કંપનીઓ ટેસ્લા બનાવી શકતી નથી, અને હવે કારણો શોધવાનું મુશ્કેલ નથી.

2014 માં, મ્યુનિકની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર લિએનકેમ્પે એક નવું પુસ્તક "સ્ટેટસ ઑફ ઇલેક્ટ્રિકલ મોબિલિટી 2014" પ્રકાશિત કર્યું, જે સમાજ માટે મફત અને ખુલ્લું છે, અને કહ્યું: "જો કે ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં વિવિધ ખામીઓ હોય છે, મેં ક્યારેય એવી કાર જોઈ નથી કે પહેલેથી જ ઇલેક્ટ્રિક ગતિશીલતા ધરાવે છે. કારનો ડ્રાઇવર, પરંપરાગત કારના આલિંગનમાં ફરી દાખલ થયો. સૌથી સામાન્ય ઇલેક્ટ્રિક કાર પણ તમને ડ્રાઇવિંગનો આનંદ લાવે છે, જે ગેસોલિન કારથી અજોડ છે. આવી કાર ખરેખર કારના માલિકને નવીકરણ ન કરી શકે છે પરંપરાગત કારના હાથમાં પાછા ફેંકવું?

જેમ આપણે બધા જાણીએ છીએ, ઇલેક્ટ્રિક વાહનનું હૃદય બેટરી છે.

સામાન્ય ઇલેક્ટ્રિક વાહન માટે, યુરોપિયન સ્ટાન્ડર્ડ ટેસ્ટ હેઠળ, 100 કિલોમીટર દીઠ ઉર્જાનો વપરાશ લગભગ 17kWh છે, એટલે કે, 17 kWh. ડો. થોમસ પેસે શ્રેષ્ઠ રૂપરેખાંકન હેઠળ કોમ્પેક્ટ વાહનોના ઊર્જા વપરાશનો અભ્યાસ કર્યો. ખર્ચને ધ્યાનમાં લીધા વિના, હાલની ઉપલબ્ધ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત કરેલ 100 કિલોમીટર દીઠ શ્રેષ્ઠ ઉર્જા વપરાશ 15kWh કરતાં થોડો વધારે છે. આનો અર્થ એ છે કે ટૂંકા ગાળામાં, વધારાના ખર્ચને ધ્યાનમાં લીધા વિના પણ, કારની કાર્યક્ષમતાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને ઊર્જા વપરાશ ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરવો, ઊર્જા બચત અસર પ્રમાણમાં ઓછી છે.

ઉદાહરણ તરીકે ટેસ્લાના 85kWh બેટરી પેકને લો. નજીવા ડ્રાઇવિંગ અંતર 500km છે. જો વિવિધ પ્રયાસો દ્વારા ઉર્જાનો વપરાશ 15kWh/100km સુધી ઘટાડવામાં આવે, તો ડ્રાઇવિંગ અંતર 560km સુધી વધારી શકાય છે. તેથી, એવું કહી શકાય કે કારની બેટરી જીવન બેટરી પેકની ક્ષમતાના પ્રમાણસર છે, અને પ્રમાણસર ગુણાંક પ્રમાણમાં નિશ્ચિત છે. આ દૃષ્ટિકોણથી, ઈલેક્ટ્રિક વાહનોના પ્રદર્શનને સુધારવા માટે ઊંચી ઉર્જા ઘનતા (ઉર્જા Wh/kg પ્રતિ યુનિટ વજન અને ઊર્જા Wh/L બંને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે) સાથે બેટરીનો ઉપયોગ ખૂબ જ મહત્ત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રિક વાહનો, બેટરી કુલ વજનનો મોટો ભાગ રોકે છે.

તમામ પ્રકારની લિથિયમ-આયન બેટરીઓ સૌથી અપેક્ષિત અને સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી બેટરી છે. ઓટોમોબાઈલમાં વપરાતી લિથિયમ બેટરીઓમાં મુખ્યત્વે નિકલ કોબાલ્ટ લિથિયમ મેંગેનેટ ટર્નરી બેટરી (NCM), નિકલ કોબાલ્ટ લિથિયમ એલ્યુમિનેટ બેટરી (NCA) અને લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ બેટરી (LPF)નો સમાવેશ થાય છે.

1. નિકલ-કોબાલ્ટ લિથિયમ મેંગેનેટ ટર્નરી બેટરી NCMવિદેશમાં ઘણા ઈલેક્ટ્રિક વાહનો દ્વારા તેનો ઉપયોગ થાય છે કારણ કે તેની ઓછી ગરમી ઉત્પાદન દર, પ્રમાણમાં સારી સ્થિરતા, લાંબુ આયુષ્ય અને 150-220Wh/kg ની ઉર્જા ઘનતા.

2. NCA નિકલ-કોબાલ્ટ એલ્યુમિનેટ લિથિયમ બેટરી

ટેસ્લા આ બેટરીનો ઉપયોગ કરે છે. ઉર્જા ઘનતા ઊંચી છે, 200-260Wh/kg પર, અને ટૂંક સમયમાં 300Wh/kg સુધી પહોંચવાની અપેક્ષા છે. મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે હાલમાં ફક્ત પેનાસોનિક જ આ બેટરીનું ઉત્પાદન કરી શકે છે, કિંમત ઊંચી છે, અને ત્રણ લિથિયમ બેટરીઓમાં સલામતી સૌથી ખરાબ છે, જેને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ગરમીનું વિસર્જન અને બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમની જરૂર છે.

3. LPF લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ બેટરી છેલ્લે, ચાલો ઘરેલુ ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી LPF બેટરી જોઈએ. આ પ્રકારની બેટરીનો સૌથી મોટો ગેરલાભ એ છે કે ઊર્જા ઘનતા ખૂબ ઓછી છે, જે માત્ર 100-120Wh/kg સુધી પહોંચી શકે છે. આ ઉપરાંત, એલપીએફમાં ઉચ્ચ સ્વ-ડિસ્ચાર્જ દર પણ છે. EV નિર્માતાઓ દ્વારા આમાંથી કંઈપણ ઇચ્છિત નથી. ચીનમાં LPF નો વ્યાપક સ્વીકાર એ ઘરેલું ઉત્પાદકો દ્વારા ખર્ચાળ બેટરી મેનેજમેન્ટ અને કૂલિંગ સિસ્ટમ્સ માટે કરવામાં આવેલા સમાધાન જેવું છે - LPF બેટરીઓ ખૂબ ઊંચી સ્થિરતા અને સલામતી ધરાવે છે, અને નબળી બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સ અને લાંબી બેટરી જીવન સાથે પણ સ્થિર કામગીરીની ખાતરી કરી શકે છે. આ સુવિધા દ્વારા લાવવામાં આવેલો બીજો ફાયદો એ છે કે કેટલીક LPF બેટરીઓમાં અત્યંત ઊંચી ડિસ્ચાર્જ પાવર ડેન્સિટી હોય છે, જે વાહનની ગતિશીલ કામગીરીને સુધારી શકે છે. વધુમાં, LPF બેટરીની કિંમત પ્રમાણમાં ઓછી છે, તેથી તે સ્થાનિક ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની વર્તમાન લો-એન્ડ અને ઓછી કિંમતની વ્યૂહરચના માટે યોગ્ય છે. પરંતુ તેને ભવિષ્યની બેટરી ટેક્નોલોજી તરીકે જોરશોરથી વિકસાવવામાં આવશે કે કેમ તે અંગે હજુ પણ પ્રશ્નાર્થ ચિહ્ન છે.

સરેરાશ ઇલેક્ટ્રિક કારની બેટરી કેટલી મોટી હોવી જોઈએ? શું તે શ્રેણીમાં અને સમાંતરમાં હજારો ટેસ્લા બેટરીઓ સાથેનું બેટરી પેક છે અથવા BYD ની થોડી મોટી બેટરીઓ સાથે બનેલ બેટરી પેક છે? આ એક અન્ડર-રિસર્ચ પ્રશ્ન છે, અને હાલમાં કોઈ ચોક્કસ જવાબ નથી. મોટા કોષો અને નાના કોષોથી બનેલા બેટરી પેકની માત્ર વિશેષતાઓ અહીં રજૂ કરવામાં આવી છે.

જ્યારે બેટરી નાની હોય, ત્યારે બેટરીનો કુલ હીટ ડિસીપેશન એરિયા પ્રમાણમાં મોટો હશે, અને સમગ્ર બેટરી પેકના તાપમાનને વાજબી હીટ ડિસીપેશન ડીઝાઇન દ્વારા અસરકારક રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે જેથી ઊંચા તાપમાનને વેગથી અટકાવી શકાય. બેટરીનું જીવન. સામાન્ય રીતે, નાની સિંગલ ક્ષમતા ધરાવતી બેટરીની શક્તિ અને ઉર્જા ઘનતા વધારે હશે. છેલ્લે, અને વધુ અગત્યનું, સામાન્ય રીતે કહીએ તો, એક બેટરીમાં જેટલી ઓછી ઉર્જા હશે, તેટલી આખા વાહનની સલામતી વધારે છે. મોટી સંખ્યામાં નાના કોષોથી બનેલું બેટરી પેક, જો એક કોષ નિષ્ફળ જાય તો પણ તે વધારે સમસ્યા ઊભી કરશે નહીં. પરંતુ જો મોટી ક્ષમતા ધરાવતી બેટરીની અંદર કોઈ સમસ્યા હોય, તો સલામતીનું જોખમ ઘણું વધારે છે. તેથી, મોટા કોષોને વધુ રક્ષણાત્મક ઉપકરણોની જરૂર પડે છે, જે મોટા કોષોથી બનેલા બેટરી પેકની ઊર્જા ઘનતાને વધુ ઘટાડે છે.

જો કે, ટેસ્લાના ઉકેલ સાથે, ગેરફાયદા પણ સ્પષ્ટ છે. હજારો બેટરીઓને અત્યંત જટિલ બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમની જરૂર હોય છે, અને વધારાના ખર્ચને ઓછો અંદાજ ન કરી શકાય. ફોક્સવેગન ઇ-ગોલ્ફ પર ઉપયોગમાં લેવાતી BMS (બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ) 12 બેટરીઓનું સંચાલન કરવા સક્ષમ સબ-મોડ્યુલની કિંમત $17 છે. ટેસ્લા દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી બેટરીઓની સંખ્યાના અંદાજ મુજબ, જો સ્વ-વિકસિત BMS ની કિંમત ઓછી હોય તો પણ, BMS માં ટેસ્લાના રોકાણની કિંમત 5,000 US ડોલરથી વધુ છે, જે તેની કિંમતના 5% થી વધુ હિસ્સો ધરાવે છે. આખું વાહન. આ દૃષ્ટિકોણથી, એવું કહી શકાય નહીં કે મોટી બેટરી સારી નથી. એવા કિસ્સામાં કે BMS ની કિંમતમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો નથી, કારની સ્થિતિ અનુસાર બેટરી પેકનું કદ નક્કી કરવું જોઈએ.

ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં અન્ય મુખ્ય ટેક્નોલોજી તરીકે, મોટર ઘણીવાર ચર્ચાનું કેન્દ્ર બની જાય છે, ખાસ કરીને ટેસ્લાની સ્પોર્ટ્સ કારના પ્રદર્શન સાથે તરબૂચના કદની મોટર, જે વધુ આશ્ચર્યજનક છે (મોડલ S મોટરની ટોચની શક્તિ 300kW કરતાં વધુ સુધી પહોંચી શકે છે, મહત્તમ ટોર્ક 600Nm છે, અને પીક પાવર હાઇ-સ્પીડ EMUની એક મોટરની શક્તિની નજીક છે). જર્મન ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગના કેટલાક સંશોધકોએ નીચે મુજબ ટિપ્પણી કરી:

ટેસ્લા પરંપરાગત ઘટકો (એલ્યુમિનિયમ બોડી,પ્રોપલ્શન માટે અસુમેળ મોટર, હવા સાથે પરંપરાગત ચેસિસ ટેકનોલોજીસસ્પેન્શન, ESP અને ઇલેક્ટ્રિકલ વેક્યૂમ પંપ, લેપટોપ કોષો વગેરે સાથેની પરંપરાગત બ્રેક સિસ્ટમ.)

ટેસ્લા તમામ પરંપરાગત ભાગો, એલ્યુમિનિયમ બોડી, અસિંક્રોનસ મોટર્સ, પરંપરાગત કાર માળખું, બ્રેક સિસ્ટમ અને લેપટોપ બેટરી વગેરેનો ઉપયોગ કરે છે.

બેટરીને જોડતી ટેક્નોલોજીમાં જ સાચી નવીનતા રહેલી છેકોષો, જે ટેસ્લાએ પેટન્ટ કરેલા બોન્ડિંગ વાયર તેમજ બેટરીનો ઉપયોગ કરે છેમેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ કે જે "હવા પર" ફ્લેશ કરી શકાય છે, જેનો અર્થ છે કેસૉફ્ટવેર અપડેટ્સ મેળવવા માટે વાહનને હવે વર્કશોપમાં જવાની જરૂર નથી.

ટેસ્લાની એકમાત્ર પ્રતિભાશાળી શોધ તેમની બેટરીના સંચાલનમાં છે. તેઓ ખાસ બેટરી કેબલ અને BMS નો ઉપયોગ કરે છે જે સોફ્ટવેરને અપડેટ કરવા માટે ફેક્ટરીમાં પાછા જવાની જરૂર વગર ડાયરેક્ટ વાયરલેસ નેટવર્કિંગને સક્ષમ કરે છે.

હકીકતમાં, ટેસ્લાની હાઇ પાવર ડેન્સિટી અસિંક્રોનસ મોટર બહુ નવી નથી. ટેસ્લાના સૌથી જૂના રોડસ્ટર મોડલમાં, તાઈવાનના ટોમિટા ઈલેક્ટ્રિકના ઉત્પાદનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને મોડલ એસ દ્વારા જાહેર કરાયેલા પરિમાણો કરતાં પરિમાણો બહુ અલગ નથી. વર્તમાન સંશોધનમાં, દેશ-વિદેશના વિદ્વાનોએ ઓછા ખર્ચે, ઉચ્ચ-પાવર માટે ડિઝાઇન તૈયાર કરી છે. મોટર્સ કે જે ઝડપથી ઉત્પાદનમાં મૂકી શકાય છે. તેથી આ ક્ષેત્રને જોતી વખતે, પૌરાણિક ટેસ્લાને ટાળો – ટેસ્લાની મોટરો પૂરતી સારી છે, પરંતુ એટલી સારી નથી કે અન્ય કોઈ તેને બનાવી શકે નહીં.

મોટરના ઘણા પ્રકારો પૈકી, સામાન્ય રીતે ઈલેક્ટ્રિક વાહનોમાં ઉપયોગમાં લેવાતી મોટર્સ મુખ્યત્વે અસુમેળ મોટર્સ (જેને ઇન્ડક્શન મોટર્સ પણ કહેવાય છે), બાહ્ય રીતે ઉત્તેજિત સિંક્રનસ મોટર્સ, કાયમી મેગ્નેટ સિંક્રનસ મોટર્સ અને હાઇબ્રિડ સિંક્રનસ મોટર્સ છે. જેઓ માને છે કે પ્રથમ ત્રણ મોટરમાં ઈલેક્ટ્રિક વાહનો વિશે થોડું જ્ઞાન છે તેઓને કેટલાક મૂળભૂત ખ્યાલો હશે. અસુમેળ મોટર્સમાં ઓછી કિંમત અને ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા હોય છે, કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર્સમાં ઉચ્ચ પાવર ઘનતા અને કાર્યક્ષમતા હોય છે, નાના કદના પરંતુ ઊંચી કિંમત હોય છે અને જટિલ હાઇ-સ્પીડ સેક્શન કંટ્રોલ હોય છે. .

તમે હાઇબ્રિડ સિંક્રનસ મોટર્સ વિશે ઓછું સાંભળ્યું હશે, પરંતુ તાજેતરમાં, ઘણા યુરોપિયન મોટર સપ્લાયર્સે આવી મોટર્સ આપવાનું શરૂ કર્યું છે. પાવર ઘનતા અને કાર્યક્ષમતા ખૂબ ઊંચી છે, અને ઓવરલોડ ક્ષમતા મજબૂત છે, પરંતુ નિયંત્રણ મુશ્કેલ નથી, જે ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે ખૂબ જ યોગ્ય છે.

આ મોટરમાં કંઈ ખાસ નથી. કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટરની સરખામણીમાં, સ્થાયી ચુંબક ઉપરાંત, રોટર પરંપરાગત સિંક્રનસ મોટરની જેમ ઉત્તેજના વિન્ડિંગ પણ ઉમેરે છે. આવી મોટરમાં માત્ર સ્થાયી ચુંબક દ્વારા લાવવામાં આવતી ઉચ્ચ શક્તિની ઘનતા જ નથી, પણ તે ઉત્તેજના વિન્ડિંગ દ્વારા જરૂરિયાતો અનુસાર ચુંબકીય ક્ષેત્રને સમાયોજિત કરી શકે છે, જે દરેક ગતિ વિભાગ પર સરળતાથી નિયંત્રિત કરી શકાય છે. એક લાક્ષણિક ઉદાહરણ સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડમાં BRUSA દ્વારા ઉત્પાદિત HSM1 શ્રેણીની મોટર છે. HSM1-10.18.22 લાક્ષણિક વળાંક નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે છે. મહત્તમ પાવર 220kW છે અને મહત્તમ ટોર્ક 460Nm છે, પરંતુ તેનું વોલ્યુમ માત્ર 24L (30 સે.મી. વ્યાસ અને 34 સે.મી. લંબાઈ) છે અને તેનું વજન લગભગ 76kg છે. પાવર ડેન્સિટી અને ટોર્ક ડેન્સિટી મૂળભૂત રીતે ટેસ્લાના ઉત્પાદનો સાથે તુલનાત્મક છે. અલબત્ત, કિંમત સસ્તી નથી. આ મોટર ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરથી સજ્જ છે, અને તેની કિંમત લગભગ 11,000 યુરો છે.

ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની માંગ માટે, મોટર ટેકનોલોજીનો સંચય પૂરતો પરિપક્વ છે. હાલમાં જેની ઉણપ છે તે ખાસ કરીને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે રચાયેલ મોટર છે, આવી મોટર બનાવવા માટેની ટેક્નોલોજી નથી. એવું માનવામાં આવે છે કે બજારની ધીમે ધીમે પરિપક્વતા અને વિકાસ સાથે, ઉચ્ચ શક્તિની ઘનતા ધરાવતી મોટર્સ વધુને વધુ લોકપ્રિય બનશે, અને કિંમત લોકો માટે વધુને વધુ નજીક આવશે.

ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની માંગ માટે, હાલમાં ફક્ત ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે ખાસ ડિઝાઇન કરાયેલી મોટર્સની અછત છે. એવું માનવામાં આવે છે કે બજારની ધીમે ધીમે પરિપક્વતા અને વિકાસ સાથે, ઉચ્ચ શક્તિની ઘનતા ધરાવતી મોટર્સ વધુને વધુ લોકપ્રિય બનશે, અને કિંમત લોકો માટે વધુને વધુ નજીક આવશે.

ઇલેક્ટ્રિક વાહનો પરના સંશોધનને સારમાં પાછા ફરવાની જરૂર છે. ઈલેક્ટ્રિક વાહનોનો સાર સલામત અને સસ્તું પરિવહન છે, મોબાઈલ ટેક્નોલોજી લેબોરેટરી નથી અને તેમાં સૌથી અદ્યતન અને ફેશનેબલ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી નથી. અંતિમ વિશ્લેષણમાં, તે પ્રદેશની જરૂરિયાતો અનુસાર આયોજન અને ડિઝાઇન કરવું જોઈએ.

ટેસ્લાના ઉદભવે લોકોને બતાવ્યું છે કે ભવિષ્ય ઇલેક્ટ્રિક વાહનોનું હોવું જોઈએ. ભવિષ્યમાં ઇલેક્ટ્રિક વાહનો કેવા દેખાશે અને ભવિષ્યમાં ચીન ઇલેક્ટ્રિક વાહન ઉદ્યોગમાં શું સ્થાન મેળવશે તે હજી અજાણ છે. આ ઔદ્યોગિક કાર્યનું વશીકરણ પણ છે: કુદરતી વિજ્ઞાનથી વિપરીત, સામાજિક વિજ્ઞાનના નિયમો દ્વારા સૂચવવામાં આવેલા અનિવાર્ય પરિણામ માટે પણ લોકોએ તેને સખત સંશોધન અને પ્રયત્નો દ્વારા પ્રાપ્ત કરવાની જરૂર છે!

(લેખક: મ્યુનિકની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીમાં ઇલેક્ટ્રિક વાહન એન્જિનિયરિંગમાં પીએચડી ઉમેદવાર)