Tinkamas laikas ir tinkama vieta, o visos Kinijos elektromobilių įmonės yra užimtos. Panašu, kad Kinija tapo pasaulio elektromobilių pramonės centru.
Tiesą sakant, Vokietijoje, jei jūsų įrenginys nepateikia įkrovimo polių, gali tekti juos įsigyti patiems. ant slenksčio. Tačiau nuolat diskutuojame, kodėl tiek daug puikių Vokietijos automobilių kompanijų negali pagaminti „Tesla“, ir dabar nesunku rasti priežastis.
2014 m. Miuncheno technikos universiteto profesorius Lienkampas išleido naują nemokamą ir visuomenei atvirą knygą „Elektrinio mobilumo būklė 2014“ ir pasakė: „Nors elektromobiliai turi įvairių defektų, aš niekada nemačiau automobilio, kuris jau turi elektrinį mobilumą. Automobilio vairuotojas, vėl įeikite į tradicinio automobilio glėbį. Net ir labiausiai paplitęs elektromobilis suteikia vairavimo džiaugsmą, kuriam neprilygsta benzininis automobilis. Toks automobilis tikrai gali priversti automobilio savininką neatsinaujinti Mesti atgal į tradicinių automobilių glėbį?
Kaip visi žinome, elektromobilio širdis yra akumuliatorius.
Įprastos elektrinės transporto priemonės pagal Europos standarto testą energijos sąnaudos 100 kilometrų yra apie 17 kWh, tai yra, 17 kWh. Dr. Thomas Pesce ištyrė optimalios konfigūracijos kompaktinių transporto priemonių energijos sąnaudas. Neatsižvelgiant į sąnaudas, optimalus energijos suvartojimas 100 kilometrų, gaunamas naudojant esamą turimą technologiją, yra šiek tiek daugiau nei 15 kWh. Tai reiškia, kad trumpuoju laikotarpiu, stengiantis sumažinti energijos sąnaudas optimizuojant paties automobilio efektyvumą, net ir neįvertinus papildomų sąnaudų, energijos taupymo efektas yra palyginti mažas.
Kaip pavyzdį paimkite „Tesla“ 85 kWh akumuliatorių. Nominalus važiavimo atstumas yra 500 km. Įvairiomis pastangomis sumažinus energijos sąnaudas iki 15 kWh/100 km, nuvažiuojamą atstumą galima padidinti iki 560 km. Todėl galima teigti, kad automobilio akumuliatoriaus veikimo laikas yra proporcingas akumuliatoriaus talpai, o proporcinis koeficientas yra santykinai fiksuotas. Šiuo požiūriu didesnio energijos tankio akumuliatorių naudojimas (reikia atsižvelgti ir į energijos Wh/kg vienam svorio vienetui, ir į energijos Wh/L tūrio vienetui) yra labai svarbus siekiant pagerinti elektromobilių veikimą, nes elektromobilių, akumuliatorius užima didelę viso svorio dalį.
Visų rūšių ličio jonų baterijos yra laukiamiausios ir plačiausiai naudojamos baterijos. Automobiliuose naudojamos ličio baterijos daugiausia yra nikelio kobalto ličio manganato trinarė baterija (NCM), nikelio kobalto ličio aliuminato baterija (NCA) ir ličio geležies fosfato baterija (LPF).
1. Nikelio-kobalto ličio manganato trijų dalių baterija NCMužsienyje naudoja daugelis elektromobilių dėl mažo šilumos gamybos greičio, gana gero stabilumo, ilgo tarnavimo laiko ir 150-220Wh/kg energijos tankio.
2. NCA nikelio-kobalto aliuminato ličio baterija
Tesla naudoja šią bateriją. Energijos tankis yra didelis, 200–260 Wh/kg, ir tikimasi, kad netrukus pasieks 300 Wh/kg. Pagrindinė bėda ta, kad šiuo metu šį akumuliatorių gali pagaminti tik „Panasonic“, kaina didelė, o saugumas – pats prasčiausias iš trijų ličio baterijų, todėl reikalinga itin efektyvi šilumos išsklaidymo ir baterijų valdymo sistema.
3. LPF ličio geležies fosfato akumuliatorius Galiausiai pažvelkime į LPF akumuliatorių, dažniausiai naudojamą buitinėse elektrinėse transporto priemonėse. Didžiausias šio tipo baterijų trūkumas yra labai mažas energijos tankis, kuris gali siekti tik 100-120Wh/kg. Be to, LPF taip pat pasižymi dideliu savaiminio išsikrovimo rodikliu. EV gamintojai to nenori. Plačiai paplitęs LPF pritaikymas Kinijoje labiau primena vietinių gamintojų kompromisą dėl brangių baterijų valdymo ir aušinimo sistemų – LPF akumuliatoriai pasižymi itin dideliu stabilumu ir saugumu, gali užtikrinti stabilų veikimą net ir esant prastai akumuliatoriaus valdymo sistemoms bei ilgesniam baterijų veikimo laikui. Kitas šios funkcijos pranašumas yra tas, kad kai kurie LPF akumuliatoriai turi ypač didelį iškrovos galios tankį, o tai gali pagerinti transporto priemonės dinamiškumą. Be to, LPF akumuliatorių kaina yra gana žema, todėl tinka dabartinei buitinių elektromobilių žemos klasės ir žemų kainų strategijai. Tačiau ar ji bus energingai plėtojama kaip ateities baterijų technologija, vis dar yra klaustukas.
Kokio dydžio turėtų būti vidutinio elektromobilio baterija? Ar tai akumuliatorių paketas su tūkstančiais nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtų „Tesla“ baterijų, ar akumuliatorių paketas, pagamintas iš kelių didelių BYD baterijų? Šis klausimas yra nepakankamai ištirtas, ir šiuo metu nėra aiškaus atsakymo. Čia pateikiamos tik iš didelių ir mažų elementų sudaryto akumuliatoriaus charakteristikos.
Kai akumuliatorius yra mažas, bendras akumuliatoriaus šilumos išsklaidymo plotas bus palyginti didelis, o viso akumuliatoriaus paketo temperatūrą galima efektyviai kontroliuoti naudojant pagrįstą šilumos išsklaidymo konstrukciją, kad aukšta temperatūra nepadidėtų ir nesumažėtų akumuliatoriaus tarnavimo laikas. Paprastai mažesnės vienos talpos baterijų galia ir energijos tankis bus didesni. Galiausiai, ir dar svarbiau, bendrai kalbant, kuo mažiau energijos turi vienas akumuliatorius, tuo didesnis visos transporto priemonės saugumas. Akumuliatoriaus paketas, sudarytas iš daugybės mažų elementų, net jei sugenda vienas elementas, tai nesukels per daug problemų. Tačiau jei didelės talpos akumuliatoriaus viduje yra problemų, pavojus saugai yra daug didesnis. Todėl dideliems elementams reikia daugiau apsaugos įtaisų, o tai dar labiau sumažina baterijų bloko, sudaryto iš didelių elementų, energijos tankį.
Tačiau su „Tesla“ sprendimu akivaizdūs ir trūkumai. Tūkstančiams baterijų reikia itin sudėtingos baterijų valdymo sistemos, o papildomų išlaidų negalima neįvertinti. BMS (Battery Management System), naudojama Volkswagen E-Golf, submodulyje, galinčiame valdyti 12 akumuliatorių, kainuoja 17 USD. Remiantis „Tesla“ naudojamų baterijų skaičiumi, net jei pačių sukurtų BMS kaina yra maža, „Tesla“ investicijos į BMS kainuoja daugiau nei 5 000 JAV dolerių, o tai sudaro daugiau nei 5 proc. visa transporto priemonė. Šiuo požiūriu negalima sakyti, kad didelė baterija nėra gerai. Tuo atveju, jei BMS kaina nebuvo žymiai sumažinta, akumuliatoriaus paketo dydis turėtų būti nustatomas pagal automobilio padėtį.
Kaip dar viena pagrindinė elektrinių transporto priemonių technologija, variklis dažnai tampa diskusijų šerdimi, ypač Tesla arbūzo dydžio variklis su sportinio automobilio veikimu, kuris yra dar stulbinantis (didžiausia Model S variklio galia gali siekti daugiau nei 300 kW, maksimalus sukimo momentas yra 600 Nm, o didžiausia galia yra artima vieno didelio greičio EMU variklio galiai). Kai kurie Vokietijos automobilių pramonės tyrėjai komentavo taip:
Tesla nenaudoja beveik nieko, išskyrus įprastus komponentus (aliuminio korpusą,asinchroninis variklis, įprastinė važiuoklės technologija su orupakaba, ESP ir įprastinė stabdžių sistema su elektriniu vakuuminiu siurbliu, nešiojamojo kompiuterio elementais ir kt.)
Tesla naudoja visas įprastas dalis, aliuminio korpusą, asinchroninius variklius, įprastą automobilio konstrukciją, stabdžių sistemą ir nešiojamojo kompiuterio akumuliatorių ir kt.
Vienintelė tikroji naujovė yra baterijos sujungimo technologijaelementų, kuriuose naudojami jungiamieji laidai, kuriuos patentavo Tesla, taip pat baterijavaldymo sistema, kurią galima paleisti „per orą“, o tai reiškia, kadtransporto priemonei nebereikia važiuoti į dirbtuves, kad gautų programinės įrangos naujinimus.
Vienintelis genialus „Tesla“ išradimas yra baterijos valdymas. Jie naudoja specialų akumuliatoriaus kabelį ir BMS, kuris įgalina tiesioginį belaidį tinklą, nereikia grįžti į gamyklą atnaujinti programinės įrangos.
Tiesą sakant, „Tesla“ didelio galios tankio asinchroninis variklis nėra per daug naujas. Ankstyviausiame Tesla Roadster modelyje naudojami Taivano Tomita Electric gaminiai, o parametrai per daug nesiskiria nuo parametrų, kuriuos paskelbė Model S. Šiuo metu atliekami tyrimai, mokslininkai namuose ir užsienyje turi pigių ir didelės galios modelių. varikliai, kuriuos galima greitai pradėti gaminti. Taigi žvelgdami į šią sritį venkite mitinės Teslos – Teslos varikliai yra pakankamai geri, bet ne tokie geri, kad niekas kitas negalėtų jų sukurti.
Tarp daugelio variklių tipų, dažniausiai elektrinėse transporto priemonėse naudojami asinchroniniai varikliai (taip pat vadinami asinchroniniais varikliais), išorinio sužadinimo sinchroniniai varikliai, nuolatinio magneto sinchroniniai varikliai ir hibridiniai sinchroniniai varikliai. Tie, kurie mano, kad pirmieji trys varikliai turi šiek tiek žinių apie elektrines transporto priemones, turės keletą pagrindinių sąvokų. Asinchroniniai varikliai pasižymi mažomis sąnaudomis ir dideliu patikimumu, nuolatinių magnetų sinchroniniai varikliai turi didelį galios tankį ir efektyvumą, mažą dydį, bet didelę kainą ir sudėtingą didelės spartos sekcijų valdymą. .
Galbūt mažiau girdėjote apie hibridinius sinchroninius variklius, tačiau pastaruoju metu daugelis Europos variklių tiekėjų pradėjo tiekti tokius variklius. Galios tankis ir efektyvumas yra labai dideli, o perkrovos pajėgumas yra stiprus, tačiau valdymas nėra sudėtingas, o tai labai tinka elektra varomoms transporto priemonėms.
Šiame variklyje nėra nieko ypatingo. Palyginti su nuolatinio magneto sinchroniniu varikliu, be nuolatinių magnetų, rotorius taip pat prideda sužadinimo apviją, panašią į tradicinį sinchroninį variklį. Toks variklis turi ne tik didelį galios tankį, kurį suteikia nuolatinis magnetas, bet ir gali reguliuoti magnetinį lauką pagal poreikius per sužadinimo apviją, kurią galima lengvai valdyti kiekviename greičio ruože. Tipiškas pavyzdys yra HSM1 serijos variklis, kurį gamina BRUSA Šveicarijoje. HSM1-10.18.22 charakteristikos kreivė yra tokia, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau. Didžiausia galia – 220kW, o maksimalus sukimo momentas – 460Nm, tačiau jo tūris – tik 24L (30 cm skersmens ir 34 cm ilgio) ir sveria apie 76 kg. Galios tankis ir sukimo momento tankis iš esmės yra palyginami su „Tesla“ gaminiais. Žinoma, kaina nėra pigi. Šiame variklyje sumontuotas dažnio keitiklis, jo kaina siekia apie 11 000 eurų.
Elektromobilių paklausai motorinių technologijų kaupimas yra pakankamai subrendęs. Šiuo metu trūksta variklio, sukurto specialiai elektrinėms transporto priemonėms, o ne technologijos tokiam varikliui pagaminti. Manoma, kad rinkai pamažu bręstant ir vystantis, vis labiau populiarės didelio galios tankio varikliai, o kaina vis labiau priartės prie žmonių.
Elektromobilių paklausai šiuo metu trūksta tik specialiai elektromobiliams skirtų variklių. Manoma, kad rinkai pamažu bręstant ir vystantis, vis labiau populiarės didelio galios tankio varikliai, o kaina vis labiau priartės prie žmonių.
Elektromobilių tyrimai turi grįžti prie esmės. Elektromobilių esmė – saugus ir įperkamas transportas, o ne mobili technologijų laboratorija, ir jai nebūtinai reikia naudoti pažangiausias ir madingiausias technologijas. Galutinėje analizėje jis turėtų būti planuojamas ir projektuojamas atsižvelgiant į regiono poreikius.
Teslos atsiradimas parodė žmonėms, kad ateitis turi priklausyti elektrinėms transporto priemonėms. Kaip atrodys ateities elektromobiliai ir kokią poziciją elektromobilių pramonėje ateityje užims Kinija, kol kas nežinoma. Tai ir yra pramoninio darbo žavesys: skirtingai nei gamtos mokslas, net ir socialinių mokslų dėsnių nurodytas neišvengiamas rezultatas reikalauja, kad žmonės jį pasiektų sunkiais tyrinėjimais ir pastangomis!
(Autorius: Miuncheno technikos universiteto elektromobilių inžinerijos mokslų daktaras)
Paskelbimo laikas: 2022-03-24