Waktunya tepat dan tempatnya tepat, dan semua perusahaan kendaraan listrik China sudah terisi. China nampaknya sudah menjadi pusat industri kendaraan listrik dunia.
Faktanya, di Jerman, jika unit Anda tidak menyediakan tiang pengisi daya, Anda mungkin perlu membelinya sendiri. di ambang pintu. Namun, kami selalu membahas mengapa begitu banyak perusahaan mobil Jerman yang hebat tidak dapat membuat Tesla, dan sekarang tidak sulit untuk menemukan alasannya.
Pada tahun 2014, Profesor Lienkamp dari Universitas Teknik Munich menerbitkan buku baru “Status mobilitas listrik 2014”, yang gratis dan terbuka untuk masyarakat, dan berkata: “Meskipun kendaraan listrik memiliki berbagai cacat, saya belum pernah melihat mobil yang sudah memiliki mobilitas listrik. Pengemudi mobil, kembali masuk ke pelukan mobil tradisional. Bahkan mobil listrik paling umum pun memberi Anda kenikmatan berkendara, yang tak tertandingi oleh mobil berbahan bakar bensin.” Mobil seperti itu benar-benar bisa membuat pemilik mobil tidak memperbaharui Kembali ke pelukan mobil tradisional?
Seperti yang kita ketahui bersama, jantung dari kendaraan listrik adalah baterai.
Untuk kendaraan listrik biasa, berdasarkan pengujian standar Eropa, konsumsi energi per 100 kilometer adalah sekitar 17kWh, yaitu 17 kWh. Dr Thomas Pesce mempelajari konsumsi energi kendaraan kompak dalam konfigurasi optimal. Tanpa mempertimbangkan biaya, konsumsi energi optimal per 100 kilometer yang diperoleh dengan menggunakan teknologi yang tersedia saat ini adalah sedikit lebih dari 15kWh. Artinya, dalam jangka pendek, upaya mengurangi konsumsi energi dengan mengoptimalkan efisiensi mobil itu sendiri, meski tanpa mempertimbangkan biaya tambahan, efek penghematan energinya relatif kecil.
Ambil contoh baterai Tesla 85kWh. Jarak berkendara nominal adalah 500km. Jika konsumsi energi dikurangi menjadi 15kWh/100km melalui berbagai upaya, jarak berkendara dapat ditingkatkan hingga 560km. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa masa pakai baterai mobil sebanding dengan kapasitas baterai, dan koefisien proporsionalnya relatif tetap. Dari sudut pandang ini, penggunaan baterai dengan kepadatan energi yang lebih tinggi (energi Wh/kg per satuan berat dan energi Wh/L per satuan volume perlu dipertimbangkan) sangat penting untuk meningkatkan kinerja kendaraan listrik, karena dalam kendaraan listrik, baterai menempati sebagian besar dari total berat.
Semua jenis baterai lithium-ion adalah baterai yang paling dinanti dan paling banyak digunakan. Baterai litium yang digunakan dalam mobil terutama mencakup baterai ternary nikel kobalt litium manganat (NCM), baterai litium aluminat nikel kobalt (NCA), dan baterai litium besi fosfat (LPF).
1. Baterai ternary nikel-kobalt litium manganat NCMdigunakan oleh banyak kendaraan listrik di luar negeri karena tingkat produksi panasnya yang rendah, stabilitas yang relatif baik, umur yang panjang, dan kepadatan energi 150-220Wh/kg.
2. Baterai lithium nikel-kobalt aluminat NCA
Tesla menggunakan baterai ini. Kepadatan energinya tinggi, yaitu 200-260Wh/kg, dan diperkirakan akan segera mencapai 300Wh/kg. Masalah utamanya adalah saat ini hanya Panasonic yang dapat memproduksi baterai ini, harganya tinggi, dan keamanannya adalah yang terburuk di antara ketiga baterai litium, yang memerlukan pembuangan panas berkinerja tinggi dan sistem manajemen baterai.
3. Baterai LPF lithium iron phosphate Terakhir, mari kita lihat baterai LPF yang paling banyak digunakan pada kendaraan listrik domestik. Kerugian terbesar dari baterai jenis ini adalah kepadatan energinya yang sangat rendah, yaitu hanya bisa mencapai 100-120Wh/kg. Selain itu LPF juga memiliki tingkat self-discharge yang tinggi. Semua hal ini tidak diinginkan oleh pembuat kendaraan listrik. Penerapan LPF secara luas di Tiongkok lebih seperti kompromi yang dibuat oleh produsen dalam negeri terhadap manajemen baterai dan sistem pendingin yang mahal – baterai LPF memiliki stabilitas dan keamanan yang sangat tinggi, dan dapat memastikan pengoperasian yang stabil bahkan dengan sistem manajemen baterai yang buruk dan masa pakai baterai yang lebih lama. Manfaat lain yang dibawa oleh fitur ini adalah beberapa baterai LPF memiliki kepadatan daya pelepasan yang sangat tinggi, sehingga dapat meningkatkan performa dinamis kendaraan. Selain itu, harga baterai LPF yang relatif murah sehingga cocok untuk strategi kendaraan listrik dalam negeri yang low-end dan harga murah saat ini. Namun apakah akan dikembangkan secara gencar sebagai teknologi baterai masa depan, masih ada tanda tanya.
Seberapa besar seharusnya baterai rata-rata mobil listrik? Apakah itu paket baterai dengan ribuan baterai Tesla secara seri dan paralel, atau paket baterai yang dibuat dengan beberapa baterai besar dari BYD? Ini adalah pertanyaan yang masih dalam penelitian, dan saat ini belum ada jawaban pasti. Hanya karakteristik baterai yang terdiri dari sel besar dan sel kecil yang diperkenalkan di sini.
Ketika baterai kecil, total area pembuangan panas baterai akan relatif besar, dan suhu seluruh baterai dapat dikontrol secara efektif melalui desain pembuangan panas yang wajar untuk mencegah suhu tinggi semakin cepat dan mengurangi suhu. umur baterai. Umumnya daya dan kepadatan energi baterai dengan kapasitas tunggal yang lebih kecil akan lebih tinggi. Yang terakhir, dan yang lebih penting, secara umum, semakin sedikit energi yang dimiliki sebuah baterai, semakin tinggi keamanan keseluruhan kendaraan. Sebuah baterai yang terdiri dari sejumlah besar sel kecil, meskipun satu sel rusak, tidak akan menimbulkan banyak masalah. Namun jika ada masalah di dalam baterai berkapasitas besar, maka bahaya keselamatannya jauh lebih besar. Oleh karena itu, sel besar memerlukan lebih banyak perangkat perlindungan, yang selanjutnya mengurangi kepadatan energi paket baterai yang terdiri dari sel besar.
Namun, dengan solusi Tesla, kerugiannya juga terlihat jelas. Ribuan baterai memerlukan sistem manajemen baterai yang sangat kompleks, dan biaya tambahannya tidak dapat dianggap remeh. BMS (Sistem Manajemen Baterai) yang digunakan pada Volkswagen E-Golf, sub-modul yang mampu mengelola 12 baterai, berharga $17. Menurut perkiraan jumlah baterai yang digunakan oleh Tesla, meskipun biaya BMS yang dikembangkan sendiri rendah, biaya investasi Tesla di BMS lebih dari 5.000 dolar AS, yang mencakup lebih dari 5% biaya baterai. seluruh kendaraan. Dari sudut pandang ini, tidak bisa dikatakan bahwa baterai yang besar itu tidak bagus. Apabila harga BMS belum mengalami penurunan yang signifikan, maka ukuran baterai harus ditentukan sesuai dengan posisi mobil.
Sebagai teknologi inti lainnya pada kendaraan listrik, motor kerap menjadi inti perbincangan, apalagi motor seukuran semangka milik Tesla dengan performa mobil sport yang bahkan lebih mencengangkan (tenaga puncak motor Model S bisa mencapai lebih dari 300kW, Maksimal torsinya 600Nm, dan tenaga puncaknya mendekati tenaga motor tunggal EMU berkecepatan tinggi). Beberapa peneliti di industri otomotif Jerman berkomentar sebagai berikut:
Tesla hampir tidak menggunakan apa pun kecuali komponen konvensional (bodi aluminium,motor asinkron untuk penggerak, teknologi sasis konvensional dengan udarasuspensi, ESP dan sistem rem konvensional dengan pompa vakum listrik, sel laptop, dll.)
Tesla menggunakan semua suku cadang konvensional, bodi aluminium, motor asinkron, struktur mobil konvensional, sistem rem dan baterai laptop, dll.
Satu-satunya inovasi sejati terletak pada teknologi yang menghubungkan bateraisel, yang menggunakan kabel pengikat yang telah dipatenkan Tesla, serta bateraisistem manajemen yang dapat di-flash “over the air”, artinyakendaraan tidak perlu lagi pergi ke bengkel untuk menerima pembaruan perangkat lunak.
Satu-satunya penemuan jenius Tesla adalah penanganan baterainya. Mereka menggunakan kabel baterai khusus, dan BMS yang memungkinkan jaringan nirkabel langsung tanpa perlu kembali ke pabrik untuk memperbarui perangkat lunak.
Faktanya, motor asinkron kepadatan daya tinggi Tesla bukanlah hal baru. Model Roadster paling awal Tesla menggunakan produk Tomita Electric Taiwan, dan parameternya tidak terlalu berbeda dengan parameter yang diumumkan oleh Model S. Dalam penelitian saat ini, para sarjana di dalam dan luar negeri memiliki desain untuk biaya rendah dan daya tinggi. motor yang dapat dengan cepat dimasukkan ke dalam produksi. Jadi ketika melihat bidang ini, hindari Tesla yang mistis – Motor Tesla cukup bagus, tapi tidak terlalu bagus sehingga tidak ada orang lain yang bisa membuatnya.
Di antara sekian banyak jenis motor, yang umum digunakan pada kendaraan listrik terutama adalah motor asinkron (disebut juga motor induksi), motor sinkron tereksitasi eksternal, motor sinkron magnet permanen, dan motor sinkron hibrid. Mereka yang percaya bahwa tiga motor pertama memiliki pengetahuan tentang kendaraan listrik akan memiliki beberapa konsep dasar. Motor asinkron memiliki biaya rendah dan keandalan yang tinggi, motor sinkron magnet permanen memiliki kepadatan dan efisiensi daya yang tinggi, ukuran kecil tetapi harga tinggi, dan kontrol bagian kecepatan tinggi yang kompleks. .
Anda mungkin jarang mendengar tentang motor sinkron hibrida, namun belakangan ini, banyak pemasok motor Eropa mulai menyediakan motor semacam itu. Kepadatan dan efisiensi dayanya sangat tinggi, serta kapasitas beban berlebihnya kuat, namun pengendaliannya tidak sulit sehingga sangat cocok untuk kendaraan listrik.
Tidak ada yang istimewa dari motor ini. Dibandingkan dengan motor sinkron magnet permanen, selain magnet permanen, rotor juga menambahkan belitan eksitasi serupa dengan motor sinkron tradisional. Motor semacam itu tidak hanya memiliki kerapatan daya tinggi yang dibawa oleh magnet permanen, tetapi juga dapat mengatur medan magnet sesuai kebutuhan melalui belitan eksitasi, yang dapat dengan mudah dikontrol pada setiap bagian kecepatan. Contoh tipikalnya adalah motor seri HSM1 yang diproduksi oleh BRUSA di Swiss. Kurva karakteristik HSM1-10.18.22 seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Tenaga maksimalnya 220kW dan torsi maksimal 460Nm, namun volumenya hanya 24L (diameter 30 cm dan panjang 34 cm) dengan bobot sekitar 76kg. Kepadatan tenaga dan kepadatan torsi pada dasarnya sebanding dengan produk Tesla. Tentu saja harganya tidak murah. Motor ini dilengkapi konverter frekuensi dan harganya sekitar 11.000 euro.
Untuk permintaan kendaraan listrik, akumulasi teknologi motor sudah cukup matang. Yang kurang saat ini adalah motor yang dirancang khusus untuk kendaraan listrik, bukan teknologi untuk membuat motor tersebut. Dipercaya bahwa dengan kematangan dan perkembangan pasar secara bertahap, motor dengan kepadatan daya tinggi akan menjadi semakin populer, dan harganya akan semakin dekat dengan masyarakat.
Untuk kebutuhan kendaraan listrik, saat ini masih kekurangan motor yang dirancang khusus untuk kendaraan listrik. Dipercaya bahwa dengan kematangan dan perkembangan pasar secara bertahap, motor dengan kepadatan daya tinggi akan menjadi semakin populer, dan harganya akan semakin dekat dengan masyarakat.
Penelitian tentang kendaraan listrik perlu kembali ke esensinya. Inti dari kendaraan listrik adalah transportasi yang aman dan terjangkau, bukan laboratorium teknologi bergerak, dan tidak harus menggunakan teknologi tercanggih dan modis. Pada analisa akhir, hal tersebut harus direncanakan dan dirancang sesuai dengan kebutuhan daerah.
Kemunculan Tesla telah menunjukkan kepada masyarakat bahwa masa depan harus dimiliki oleh kendaraan listrik. Seperti apa masa depan kendaraan listrik dan posisi apa yang akan ditempati Tiongkok dalam industri kendaraan listrik di masa depan masih belum diketahui. Ini juga merupakan daya tarik dari pekerjaan industri: tidak seperti ilmu pengetahuan alam, bahkan hasil yang tak terelakkan yang ditunjukkan oleh hukum ilmu sosial mengharuskan manusia untuk mencapainya melalui eksplorasi dan upaya yang sulit!
(Penulis: Kandidat PhD di bidang teknik kendaraan listrik di Universitas Teknik Munich)
Waktu posting: 24 Maret 2022