Убакыт туура жана орун туура, жана бардык кытайлык электр унаа компаниялары ээлеген. Кытай дүйнөдөгү электр унаа индустриясынын борборуна айлангандай.
Чынында, Германияда, эгерде сиздин агрегатыңыз заряддоо үймөктөрүн камсыз кылбаса, анда сиз өзүңүз сатып алышыңыз керек болот. босогодо. Бирок, биз ар дайым эмне үчүн мынчалык көп немис унаа компаниялары Tesla жасай алышпай турганын талкуулап келебиз жана анын себептерин азыр табуу кыйын эмес.
2014-жылы Мюнхен техникалык университетинин профессору Лиенкамп коом үчүн бекер жана ачык болгон “Электрдик мобилдүүлүктүн абалы 2014” аттуу жаңы китебин басып чыгарып, мындай деген: “Электр унааларында ар кандай мүчүлүштүктөр бар болсо да, мен эч качан мындай унааны көргөн эмесмин. электр мобилдүүлүккө ээ. Автоунаанын айдоочусу, салттуу машинанын кучагына кайра кирди. Атүгүл эң кеңири тараган электр унаасы да сизге айдоо кубанычын тартуулайт, бул бензин менен иштеген машинага тең келбейт». Мындай унаа чындап эле унаанын ээсин жаңыртпашы мүмкүнбү?
Баарыбызга белгилүү болгондой, электр унаасынын жүрөгү батарея болуп саналат.
Кадимки электр унаасы үчүн европалык стандарттын сыноосу боюнча 100 километрге энергия керектөө болжол менен 17 кВт саатты түзөт, башкача айтканда, 17 кВт саат. Доктор Томас Песче оптималдуу конфигурация боюнча компакттуу унаалардын энергия керектөөсүн изилдеген. Баасын эске албаганда, колдо болгон технологияны колдонуу менен алынган 100 километрге оптималдуу энергия керектөө 15 кВт сааттан бир аз көбүрөөк. Бул кыска мөөнөттө, ал тургай, кошумча чыгымдарды эске албаганда, унаанын натыйжалуулугун оптималдаштыруу менен энергия керектөөнү азайтуу үчүн аракет кылып, энергия үнөмдөө таасири салыштырмалуу аз экенин билдирет.
Мисал катары Tesla компаниясынын 85 кВт/саат батарея топтомун алалы. Номиналдуу айдоо аралыгы 500 км. Ар кандай аракеттер менен энергияны керектөө 15 кВт/100 кмге чейин кыскарса, айдоо аралыкты 560 кмге чейин көбөйтүүгө болот. Демек, унаанын батареянын иштөө мөөнөтү аккумулятордун кубаттуулугуна пропорционалдуу, ал эми пропорционалдык коэффициент салыштырмалуу туруктуу деп айтууга болот. Бул көз караштан алганда, энергиянын тыгыздыгы жогору болгон аккумуляторлорду колдонуунун (салмак бирдигине энергия Вт/кг жана көлөм бирдигине Вт/л энергияны эске алуу керек) электрдик унаалардын иштешин жакшыртуу үчүн чоң мааниге ээ, анткени электр унаалар, батарея жалпы салмагынын көп бөлүгүн ээлейт.
Литий-иондук батарейкалардын бардык түрлөрү эң күтүлгөн жана эң көп колдонулган батарейкалар. Автоунааларда колдонулган литий батарейкалар, негизинен, никель кобальт литий манганат үчтүк батареяны (NCM), никель кобальт литий алюминат батареясын (NCA) жана литий темир фосфат батареясын (LPF) камтыйт.
1. Никель-кобальт литий манганат үчтүк батарея NCMжылуулук өндүрүү ылдамдыгы төмөн, салыштырмалуу жакшы туруктуулугу, узак өмүрү жана 150-220Wh / кг энергия тыгыздыгы үчүн чет өлкөлөрдө көптөгөн электр унаалар тарабынан колдонулат.
2. NCA никель-кобальт алюминат литий батареясы
Тесла бул батареяны колдонот. Энергиянын тыгыздыгы жогору, 200-260Wh/kg жана жакын арада 300Wh/kg жетиши күтүлүүдө. Негизги көйгөй - бул батареяны азыр Panasonic гана чыгара алат, баасы жогору жана коопсуздугу үч литий батарейканын ичинен эң начары болуп саналат, бул жогорку натыйжалуу жылуулукту таркатууну жана батареяны башкаруу тутумун талап кылат.
3. LPF литий темир фосфат батареясы Акырында, ата мекендик электр унааларында эң көп колдонулган LPF батареясын карап көрөлү. Батареянын бул түрүнүн эң чоң кемчилиги - бул энергиянын тыгыздыгы өтө төмөн, ал болгону 100-120 Вт/кгга жетет. Мындан тышкары, LPF да өзүн-өзү разряддын жогорку ылдамдыгына ээ. Мунун эч кимиси EV жасоочуларга каалабайт. Кытайда LPFтин кеңири жайылуусу кымбат батарейканы башкаруу жана муздатуу системалары үчүн ата мекендик өндүрүүчүлөр тарабынан жасалган компромисске окшош - LPF батарейкалары абдан жогорку туруктуулукка жана коопсуздукка ээ, ал тургай, начар батареяны башкаруу системалары жана батареянын иштөө мөөнөтү узак болсо да, туруктуу иштешин камсыздай алат. Бул өзгөчөлүктүн дагы бир пайдасы, кээ бир LPF батарейкаларынын өтө жогорку разряд кубаттуулугуна ээ болушу, бул унаанын динамикалык иштешин жакшыртышы мүмкүн. Мындан тышкары, LPF батарейкаларынын баасы салыштырмалуу төмөн, ошондуктан ал ата мекендик электр унааларынын учурдагы төмөн жана арзан баа стратегиясына ылайыктуу. Бирок ал келечектеги аккумулятордук технология катары күчтүү түрдө иштелип чыгабы, дагы эле суроо белгиси бар.
Орточо электр унаасынын батареясы канча болушу керек? Бул миңдеген сериялуу жана параллелдүү Tesla батарейкалары бар батарейкабы же BYD компаниясынын бир нече чоң батареялары менен курулган батарейкабы? Бул азыраак изилденген суроо жана учурда так жооп жок. Бул жерде чоң клеткалардан жана кичинекей клеткалардан турган батарейка пакетинин мүнөздөмөлөрү гана киргизилген.
Батарея кичинекей болгондо, батареянын жалпы жылуулук таркатуучу аянты салыштырмалуу чоң болот жана жогорку температуранын тездетүүсүнө жана төмөндөшүнө жол бербөө үчүн бүтүндөй батарея топтомунун температурасын эффективдүү башкарууга болот. батареянын иштөө мөөнөтү. Жалпысынан алганда, бир аз кубаттуулугу бар батареялардын күчү жана энергия тыгыздыгы жогору болот. Акыр-аягы, жана андан да маанилүүсү, жалпысынан айтканда, бир батареянын энергиясы канчалык аз болсо, бүт унаанын коопсуздугу ошончолук жогору болот. Көп сандаган кичинекей клеткалардан турган батарейка, бир клетка иштебей калса да, өтө көп көйгөй жаратпайт. Бирок кубаттуулугу чоң батареянын ичинде көйгөй болсо, коопсуздук коркунучу алда канча чоң. Ошондуктан, чоң клеткалар көбүрөөк коргоо түзүлүштөрүн талап кылат, бул дагы чоң клеткалардан турган батарея пакетинин энергия тыгыздыгын азайтат.
Бирок, Тесланын чечими менен кемчиликтер да ачык көрүнүп турат. Миңдеген батарейкалар өтө татаал батареяны башкаруу тутумун талап кылат жана кошумча чыгымды баалабай коюуга болбойт. Volkswagen E-Golf унаасында колдонулган BMS (Батареяны башкаруу системасы) 12 батарейканы башкарууга жөндөмдүү суб-модуль 17 доллар турат. Тесла колдонгон батарейкалардын санын эсептөөгө ылайык, өз алдынча иштеп чыккан BMSтин баасы төмөн болсо да, Тесланын BMSге салган инвестициясынын баасы 5000 АКШ долларынан ашат, бул 5% дан ашыгын түзөт. бүт унаа. Бул жагынан алып караганда, чоң батарея жакшы эмес деп айтууга болбойт. BMS баасы олуттуу төмөндөтүлгөн жок болгон учурда, аккумулятордук топтомунун өлчөмү машиненин жайгашуусуна жараша аныкталышы керек.
Электр унааларындагы дагы бир негизги технология катары мотор көбүнчө талкуунун өзөгү болуп калат, айрыкча Тесланын спорттук унаанын иштеши менен дарбыз өлчөмүндөгү мотору, бул андан да таң калыштуу (Model S моторунун эң жогорку кубаттуулугу 300 кВттан ашат, максималдуу момент 600Нм, ал эми эң жогорку кубаттуулугу жогорку ылдамдыктагы EMUнун бир моторунун кубаттуулугуна жакын). Германиянын автомобиль өнөр жайынын кээ бир изилдөөчүлөрү төмөнкүчө комментарий беришкен:
Тесла кадимки компоненттерден башка дээрлик эч нерсе колдонбойт (алюминий корпусу,кыймылдаткыч үчүн асинхрондуу мотор, аба менен кадимки шасси технологиясысуспензия, ESP жана электрдик вакуумдук насосу бар кадимки тормоз системасы, ноутбуктун клеткалары ж.б.)
Тесла бардык кадимки тетиктерди, алюминий корпусун, асинхрондук кыймылдаткычтарды, кадимки унаа түзүмүн, тормоз системасын жана ноутбуктун батареясын ж.б. колдонот.
Жалгыз чыныгы инновация батареяны бириктирген технологиядаклеткалар, алар Tesla патенттеген бириктирүүчү зымдарды, ошондой эле батареяны колдонотбашкаруу системасы "аба аркылуу" жаркылдай алат, дегенди билдиретпрограммалык камсыздоо жаңыртууларын алуу үчүн унаа мындан ары устаканага барбашы керек.
Тесланын бирден-бир гений ойлоп табуусу - алардын батареяны иштетүү. Алар атайын батарея кабелин жана программалык камсыздоону жаңыртуу үчүн фабрикага кайра барбастан түз зымсыз байланышты камсыз кылган BMS колдонушат.
Чынында, Тесланын жогорку кубаттуулуктагы асинхрондук кыймылдаткычы өтө жаңы эмес. Тесланын эң алгачкы Roadster моделинде Тайвандын Tomita Electric компаниясынын продукциялары колдонулат жана параметрлери Model S жарыялаган параметрлерден анча деле айырмаланбайт. Учурдагы изилдөөдө үйдөгү жана чет элдик окумуштуулар арзан баада, жогорку кубаттуулуктагы моделдерге ээ. тез вндурушке киргизе турган моторлор. Андыктан бул талааны карап жатканда, мифтик Тесладан качыңыз – Тесланын моторлору жетиштүү, бирок аларды башка эч ким кура албагандай жакшы эмес.
Көптөгөн мотор түрлөрүнүн арасында, адатта, электр унааларында колдонулгандар, негизинен, асинхрондук кыймылдаткычтар (ошондой эле асинхрондук кыймылдаткычтар деп аталат), сырттан козголгон синхрондук кыймылдаткычтар, туруктуу магнит синхрондук кыймылдаткычтар жана гибриддик синхрондук кыймылдаткычтар. Алгачкы үч мотордун электрдик унаалар жөнүндө бир аз билими бар деп эсептегендер кээ бир негизги түшүнүккө ээ болушат. Асинхрондук кыймылдаткычтар арзан баага жана жогорку ишенимдүүлүккө ээ, туруктуу магниттик синхрондук кыймылдаткычтар кубаттуулуктун тыгыздыгы жана эффективдүүлүгү, кичинекей өлчөмү, бирок баасы жогору жана татаал жогорку ылдамдыктагы бөлүмдү башкарууга ээ. .
Сиз гибриддик синхрондуу кыймылдаткычтар жөнүндө аз уккандырсыз, бирок жакында эле көптөгөн европалык мотор берүүчүлөр мындай моторлорду бере башташты. электр жыштыгы жана натыйжалуулугу абдан жогору, жана ашыкча жүк кубаттуулугу күчтүү, бирок электр унаалар үчүн абдан ылайыктуу болгон башкаруу кыйын эмес.
Бул мотор жөнүндө өзгөчө эч нерсе жок. Туруктуу магниттик синхрондуу кыймылдаткыч менен салыштырганда, туруктуу магниттерден тышкары, ротор салттуу синхрондук кыймылдаткычка окшош дүүлүктүрүүчү орамды кошот. Мындай мотор туруктуу магнит алып келген жогорку кубаттуулук тыгыздыгына гана ээ болбостон, ошондой эле ар бир ылдамдык бөлүгүндө оңой башкарыла турган дүүлүктүрүүчү орам аркылуу магнит талаасын муктаждыктарга жараша тууралай алат. Кадимки мисал Швейцариядагы BRUSA тарабынан чыгарылган HSM1 сериясындагы мотор. HSM1-10.18.22 мүнөздүү ийри төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Максималдуу кубаттуулугу 220kW жана максималдуу момент 460Nm, бирок анын көлөмү болгону 24L (диаметри 30 см жана узундугу 34 см) жана болжол менен 76 кг салмакты түзөт. Кубаттын тыгыздыгы жана моментинин тыгыздыгы негизинен Тесланын өнүмдөрү менен салыштырууга болот. Албетте, баасы арзан эмес. Бул мотор жыштык конвертору менен жабдылган жана баасы 11 000 евронун тегерегинде.
Электр унааларына болгон суроо-талап үчүн мотор технологиясын топтоо жетишээрлик жетилген. Азыркы учурда мындай моторду жасоо технологиясы эмес, атайын электр унаалары үчүн иштелип чыккан мотор жетишпейт. Рыноктун акырындык менен жетилүүсү жана өнүгүшү менен кубаттуулугу жогору моторлор барган сайын популярдуу болуп, баасы дагы элге жакындай берет деп ишенишет.
Электр унааларына болгон суроо-талап үчүн учурда электромобилдер үчүн атайын иштелип чыккан моторлор гана жетишсиз. Рыноктун акырындык менен жетилүүсү жана өнүгүшү менен кубаттуулугу жогору моторлор барган сайын популярдуу болуп, баасы дагы элге жакындай берет деп ишенишет.
Электр унаалары боюнча изилдөөнүн маңызына кайтуу керек. Электр унааларынын маңызы мобилдик технология лабораториясы эмес, коопсуз жана арзан ташуу болуп саналат жана ал сөзсүз түрдө эң алдыңкы жана модалуу технологияны колдонууну талап кылбайт. Акыркы талдоодо ал аймактын муктаждыктарына ылайык пландаштырылып, иштелип чыгышы керек.
Тесланын пайда болушу адамдарга келечек электр унааларына таандык болушу керектигин көрсөттү. Келечектеги электр унаалары кандай болот жана Кытай келечекте электр унаа тармагында кандай позицияны ээлей турганы азырынча белгисиз. Өндүрүштүк эмгектин сүйкүмдүүлүгү да мына ушунда: табият таануудан айырмаланып, коомдук илимдин мыйзамдары көрсөткөн сөзсүз натыйжа да адамдардан ага талыкпай изденүү жана күч-аракет менен жетишүүнү талап кылат!
(Автор: Мюнхен Техникалык Университетинин электр унаа инженериясынын кандидаты)
Посттун убактысы: 24-март-2022