Времето е вистинското и местото е точно, а сите кинески компании за електрични возила се окупирани. Се чини дека Кина стана центар на светската индустрија за електрични возила.
Всушност, во Германија, ако вашата единица не обезбедува купови за полнење, можеби ќе треба сами да купите еден. на прагот. Сепак, ние секогаш разговараме зошто толку многу одлични германски автомобилски компании не можат да направат Tesla, и не е тешко да се најдат причините сега.
Во 2014 година, професорот Лиенкамп од Техничкиот универзитет во Минхен објави нова книга „Статус на електрична мобилност 2014“, која е бесплатна и отворена за општеството, и рече: „Иако електричните возила имаат различни дефекти, никогаш не сум видел автомобил кој веќе поседува електромобилност. Возачот на автомобилот, повторно влезе во прегратката на традиционалниот автомобил. Дури и најобичниот електричен автомобил ви ја носи радоста на возењето, која е неспоредлива со автомобил на бензин“. Таков автомобил навистина може да го натера сопственикот на автомобилот да не се обнови.
Како што сите знаеме, срцето на електричното возило е батеријата.
За обично електрично возило, според европскиот стандарден тест, потрошувачката на енергија на 100 километри е околу 17 kWh, односно 17 kWh. Д-р Томас Пеше ја проучувал потрошувачката на енергија на компактните возила под оптимална конфигурација. Без да се земат предвид трошоците, оптималната потрошувачка на енергија на 100 километри добиена со користење на постоечката достапна технологија е нешто повеќе од 15 kWh. Ова значи дека на краток рок, обидот да се намали потрошувачката на енергија преку оптимизирање на ефикасноста на самиот автомобил, дури и без да се земат предвид дополнителните трошоци, ефектот на заштеда на енергија е релативно мал.
Земете го како пример пакетот батерии на Tesla од 85 kWh. Номиналното растојание за возење е 500 км. Ако потрошувачката на енергија се намали на 15 kWh/100km со различни напори, растојанието на возење може да се зголеми на 560km. Затоа, може да се каже дека траењето на батеријата на автомобилот е пропорционално на капацитетот на батерискиот пакет, а пропорционалниот коефициент е релативно фиксен. Од оваа гледна точка, употребата на батерии со поголема енергетска густина (треба да се земат предвид и енергија Wh/kg по единица тежина и енергија Wh/L по единица волумен) е од големо значење за подобрување на перформансите на електричните возила, бидејќи во електрични возила, батеријата зазема голем дел од вкупната тежина.
Сите видови на литиум-јонски батерии се најочекуваните и најкористените батерии. Литиумските батерии што се користат во автомобилите главно вклучуваат тројна батерија од никел кобалт литиум манганат (NCM), никел кобалт литиум алуминат батерија (NCA) и литиум железо фосфат батерија (LPF).
1. Никел-кобалт литиум манганат тројна батерија NCMсе користи од многу електрични возила во странство поради ниската стапка на производство на топлина, релативно добрата стабилност, долгиот век и густината на енергија од 150-220 Wh/kg.
2. NCA никел-кобалт алуминат литиум батерија
Тесла ја користи оваа батерија. Густината на енергијата е висока, од 200-260Wh/kg и се очекува наскоро да достигне 300Wh/kg. Главниот проблем е што само Panasonic може да ја произведува оваа батерија во моментов, цената е висока, а безбедноста е најлоша меѓу трите литиумски батерии, што бара дисипација на топлина и систем за управување со батерии со високи перформанси.
3. LPF литиум железо фосфатна батерија Конечно, да ја погледнеме LPF батеријата која најмногу се користи во домашните електрични возила. Најголемиот недостаток на овој тип на батерија е што енергетската густина е многу мала, што може да достигне само 100-120 Wh/kg. Покрај тоа, LPF, исто така, има висока стапка на само-празнење. Ништо од ова не го посакуваат производителите на ЕВ. Широкото усвојување на LPF во Кина е повеќе како компромис направен од домашните производители за скапи системи за управување и ладење на батериите - LPF батериите имаат многу висока стабилност и безбедност и можат да обезбедат стабилна работа дури и со лоши системи за управување со батерии и подолг век на траење на батеријата. Друга придобивка што ја носи оваа карактеристика е тоа што некои LPF батерии имаат исклучително висока густина на моќта на празнење, што може да ги подобри динамичните перформанси на возилото. Покрај тоа, цената на LPF батериите е релативно ниска, така што е погодна за актуелната стратегија за ниска и ниска цена на домашните електрични возила. Но, дали енергично ќе се развива како технологија за батерии на иднината, сè уште постои знак прашалник.
Колку треба да биде голема батеријата на просечен електричен автомобил? Дали е тоа батериски пакет со илјадници Tesla батерии во серија и паралелни, или пакување батерии изградено со неколку големи батерии од BYD? Ова е недоволно истражено прашање и засега нема дефинитивен одговор. Овде се претставени само карактеристиките на батерискиот пакет составен од големи ќелии и мали ќелии.
Кога батеријата е мала, вкупната површина за дисипација на топлина на батеријата ќе биде релативно голема, а температурата на целиот батериски пакет може ефективно да се контролира преку разумен дизајн за дисипација на топлина за да се спречи високата температура да се забрза и да се одземе од век на траење на батеријата. Општо земено, моќноста и густината на енергијата на батериите со помал единечен капацитет ќе бидат повисоки. Конечно, и уште поважно, општо земено, колку помалку енергија има една батерија, толку е поголема безбедноста на целото возило. Пакет батерии составен од голем број мали ќелии, дури и ако една ќелија не успее, тоа нема да предизвика премногу проблем. Но, ако има проблем во батеријата со голем капацитет, опасноста за безбедноста е многу поголема. Затоа, големите ќелии бараат повеќе заштитни уреди, што дополнително ја намалува густината на енергијата на батерискиот пакет составен од големи ќелии.
Меѓутоа, со решението на Tesla очигледни се и недостатоците. Илјадници батерии бараат исклучително сложен систем за управување со батерии, а дополнителниот трошок не може да се потцени. BMS (Систем за управување со батерии) што се користи на Volkswagen E-Golf, под-модул способен да управува со 12 батерии, чини 17 долари. Според проценката на бројот на батерии што ги користи Tesla, дури и ако цената на саморазвиениот BMS е ниска, цената на инвестицијата на Tesla во BMS е повеќе од 5.000 американски долари, што претставува повеќе од 5% од цената на цело возило. Од оваа гледна точка, не може да се каже дека големата батерија не е добра. Во случај цената на BMS да не е значително намалена, големината на батерискиот пакет треба да се одреди според позиционирањето на автомобилот.
Како друга основна технологија во електричните возила, моторот често станува јадро на дискусијата, особено моторот на Tesla со големина на лубеница со перформанси на спортски автомобил, што е уште позапрепастувачки (врвната моќност на моторот Model S може да достигне повеќе од 300 kW, максимум вртежниот момент е 600 Nm, а максималната моќност е блиску до моќта на еден мотор на EMU со голема брзина). Некои истражувачи во германската автомобилска индустрија коментираат како што следува:
Тесла не користи речиси ништо освен конвенционалните компоненти (алуминиумско тело,асинхрон мотор за погон, конвенционална технологија на шасија со воздухсуспензија, ESP и конвенционален систем за сопирање со електрична вакуумска пумпа, лаптоп ќелии итн.)
Тесла ги користи сите конвенционални делови, алуминиумско куќиште, асинхрони мотори, конвенционална структура на автомобилот, систем за сопирање и батерија за лаптоп итн.
Единствената вистинска иновација лежи во технологијата што ја поврзува батеријатаќелии, кои користат жици за поврзување кои Тесла ги има патентирано, како и батеријасистем за управување што може да се трепка „преку воздухот“, што значи дека навозилото повеќе не треба да вози до работилница за да добива софтверски ажурирања.
Единствениот генијален изум на Тесла е во нивното ракување со батеријата. Тие користат специјален кабел за батерија и BMS кој овозможува директно безжично поврзување без потреба да се враќаат во фабриката за да го ажурираат софтверот.
Всушност, асинхрониот мотор на Tesla со висока густина на моќност не е премногу нов. Во најраниот Roadster модел на Tesla, се користат производите на тајванската Tomita Electric, а параметрите не се многу различни од параметрите објавени од Model S. Во тековното истражување, научниците дома и во странство имаат дизајни за ниска цена и висока моќност мотори кои можат брзо да се стават во производство. Затоа, кога гледате на ова поле, избегнувајте ја митската Тесла - моторите на Тесла се доволно добри, но не толку добри што никој друг не може да ги изгради.
Меѓу многуте типови на мотори, оние кои вообичаено се користат во електричните возила се главно асинхрони мотори (исто така наречени индукциски мотори), надворешно возбудени синхрони мотори, синхрони мотори со постојан магнет и хибридни синхрони мотори. Оние кои веруваат дека првите три мотори имаат одредено знаење за електричните возила ќе имаат некои основни концепти. Асинхроните мотори имаат ниска цена и висока доверливост, синхроните мотори со постојан магнет имаат висока густина и ефикасност на моќноста, мала големина, но висока цена и сложена контрола на делот со голема брзина. .
Можеби сте слушнале помалку за хибридни синхрони мотори, но неодамна, многу европски добавувачи на мотори почнаа да обезбедуваат такви мотори. Густината на моќноста и ефикасноста се многу високи, а капацитетот за преоптоварување е силен, но контролата не е тешка, што е многу погодно за електрични возила.
Нема ништо посебно за овој мотор. Во споредба со синхрониот мотор со постојан магнет, покрај постојаните магнети, роторот додава и возбудна намотка слична на традиционалниот синхрон мотор. Таквиот мотор не само што ја има високата густина на моќноста што ја носи постојаниот магнет, туку може да го прилагоди магнетното поле според потребите преку возбудната намотка, која лесно може да се контролира на секој дел од брзината. Типичен пример е моторот од серијата HSM1 произведен од BRUSA во Швајцарија. Карактеристичната крива HSM1-10.18.22 е како што е прикажано на сликата подолу. Максималната моќност е 220 kW, а максималниот вртежен момент е 460 Nm, но неговиот волумен е само 24 L (30 cm во дијаметар и 34 cm во должина) и тежи околу 76 kg. Густината на моќноста и густината на вртежниот момент се во основа споредливи со производите на Тесла. Се разбира, цената не е евтина. Овој мотор е опремен со фреквентен конвертор, а цената е околу 11.000 евра.
За побарувачката на електрични возила, акумулацијата на моторната технологија е доволно зрела. Она што во моментов недостасува е мотор дизајниран специјално за електрични возила, а не технологија за производство на таков мотор. Се верува дека со постепеното созревање и развој на пазарот, моторите со голема густина на моќност ќе стануваат сè попопуларни, а цената ќе станува сè поблиска до луѓето.
За побарувачката на електрични возила, моментално недостасуваат само мотори специјално дизајнирани за електрични возила. Се верува дека со постепеното созревање и развој на пазарот, моторите со голема густина на моќност ќе стануваат сè попопуларни, а цената ќе станува сè поблиска до луѓето.
Истражувањето за електричните возила треба да се врати на суштината. Суштината на електричните возила е безбеден и достапен транспорт, а не мобилна технолошка лабораторија и не мора да се користи најнапредната и најмодерната технологија. Во крајна анализа треба да се испланира и дизајнира според потребите на регионот.
Појавата на Тесла им покажа на луѓето дека иднината мора да им припаѓа на електричните возила. Како ќе изгледаат идните електрични возила и каква позиција ќе зазема Кина во индустријата за електрични возила во иднина се уште не се знае. Ова е и шармот на индустриската работа: за разлика од природните науки, дури и неизбежниот резултат наведен во законите на општествените науки бара од луѓето да го постигнат преку напорно истражување и напор!
(Автор: докторант по инженерство на електрични возила на Техничкиот универзитет во Минхен)
Време на објавување: Мар-24-2022