Цаг нь зөв, газар нь ч зөв, Хятадын бүх цахилгаан машин үйлдвэрлэгч компаниуд ажилдаа орсон. Хятад улс дэлхийн цахилгаан автомашины үйлдвэрлэлийн төв болсон бололтой.
Үнэн хэрэгтээ, Германд таны төхөөрөмж цэнэглэх овоолго өгөхгүй бол өөрөө худалдаж авах шаардлагатай байж магадгүй юм. босгон дээр. Гэсэн хэдий ч бид Германы маш олон автомашины компаниуд яагаад Tesla үйлдвэрлэж чадахгүй байгаа талаар байнга ярилцдаг бөгөөд одоо шалтгааныг олоход хэцүү биш юм.
Мюнхений Техникийн Их Сургуулийн профессор Лиенкамп 2014 онд нийгэмд нээлттэй, үнэ төлбөргүй “Цахилгаан хөдөлгөөний байдал 2014” шинэ номоо хэвлүүлж, “Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл янз бүрийн согогтой хэдий ч би хэзээ ч ийм машин хараагүй. аль хэдийн цахилгаан хөдөлгөөнт төхөөрөмж эзэмшдэг. Машины жолооч та уламжлалт машины тэврэлтийг дахин оруулаарай. Хамгийн энгийн цахилгаан машин ч гэсэн бензин машинтай харьцуулшгүй жолоодох баяр баясгаланг авчирдаг.” Ийм машин нь үнэхээр машины эзнийг шинэчлэхгүй байж чадна Уламжлалт машинуудын гар руу буцааж хаях уу?
Бидний мэдэж байгаагаар цахилгаан машины зүрх нь зай юм.
Энгийн цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хувьд Европын стандартын туршилтын дагуу 100 км-т ногдох эрчим хүчний зарцуулалт 17 кВт цаг, өөрөөр хэлбэл 17 кВт цаг байна. Доктор Томас Пессе хамгийн оновчтой тохируулгын дагуу авсаархан тээврийн хэрэгслийн эрчим хүчний зарцуулалтыг судалжээ. Зардлыг тооцохгүйгээр одоо байгаа технологийг ашиглан олж авсан 100 км-ийн эрчим хүчний оновчтой хэрэглээ нь 15 кВт.цагаас арай илүү байна. Энэ нь богино хугацаанд нэмэлт зардлыг тооцохгүйгээр машины үр ашгийг оновчтой болгох замаар эрчим хүчний хэрэглээг багасгахыг хичээсэн ч эрчим хүчний хэмнэлтийн үр нөлөө харьцангуй бага байна гэсэн үг юм.
Жишээ болгон Теслагийн 85 кВт батерейг авч үзье. Нэрлэсэн жолооны зай нь 500 км. Төрөл бүрийн хүчин чармайлтаар эрчим хүчний хэрэглээг 15кВт.цаг/100км хүртэл бууруулбал жолооны зайг 560км хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой. Тиймээс машины зайны ашиглалтын хугацаа нь аккумуляторын багтаамжтай пропорциональ, пропорциональ коэффициент нь харьцангуй тогтмол байдаг гэж хэлж болно. Энэ үүднээс авч үзвэл эрчим хүчний нягтрал өндөртэй батерейг (нэг жинд ногдох эрчим хүч Wh/kg, нэгж эзэлхүүн дэх Wh/l энергийн аль алиныг нь харгалзан үзэх шаардлагатай) цахилгаан тээврийн хэрэгслийн гүйцэтгэлийг сайжруулахад чухал ач холбогдолтой юм. цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, зай нь нийт жингийн ихээхэн хэсгийг эзэлдэг.
Бүх төрлийн лити-ион батерейнууд нь хамгийн их хүлээгдэж буй бөгөөд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг батерейнууд юм. Автомашины лити батерейнд ихэвчлэн никель кобальт лити манганатын гурвалсан зай (NCM), никель кобальт лити алюминат батерей (NCA) болон литийн төмрийн фосфатын зай (LPF) багтдаг.
1. Никель-кобальт лити манганатын гурвалсан зай NCMДулаан үйлдвэрлэх хурд багатай, харьцангуй сайн тогтвор суурьшилтай, удаан эдэлгээтэй, 150-220Вт.ц/кг эрчим хүчний нягттай тул гадаадад олон цахилгаан тээврийн хэрэгсэл ашигладаг.
2. NCA никель-кобальт алюминат лити зай
Тесла энэ зайг ашигладаг. Эрчим хүчний нягтрал нь өндөр буюу 200-260Wh/kg бөгөөд удахгүй 300Wh/kg-д хүрэх төлөвтэй байна. Гол асуудал нь одоогоор энэ зайг зөвхөн Panasonic үйлдвэрлэж чадах, үнэ нь өндөр, аюулгүй байдал нь 3 лити батерей дотроос хамгийн муу нь өндөр үзүүлэлттэй дулаан ялгаруулах, батарейны удирдлагын систем шаарддаг.
3. LPF лити төмрийн фосфатын зай Эцэст нь дотоодын цахилгаан машинд хамгийн их ашиглагддаг LPF батерейг харцгаая. Энэ төрлийн батерейны хамгийн том сул тал бол эрчим хүчний нягтрал нь маш бага бөгөөд зөвхөн 100-120Wh / кг хүрч чаддаг. Нэмж дурдахад LPF нь өөрөө өөрийгөө цэнэглэх өндөр хувьтай байдаг. Эдгээрийн аль нь ч цахилгаан машин үйлдвэрлэгчдийн хүсээгүй. Хятадад LPF-ийг өргөнөөр нэвтрүүлэх нь үнэтэй батерейны удирдлага, хөргөлтийн системд дотоодын үйлдвэрлэгчдийн хийсэн буулттай адил юм - LPF батерей нь маш өндөр тогтвортой байдал, аюулгүй байдлыг хангадаг бөгөөд батерейны удирдлагын систем муу, батерейны ашиглалтын хугацаа урт байсан ч тогтвортой ажиллагааг хангаж чадна. Энэ функцийн өөр нэг давуу тал нь зарим LPF батерейнууд нь маш өндөр цэнэгийн нягтралтай байдаг бөгөөд энэ нь тээврийн хэрэгслийн динамик гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Түүнчлэн, LPF батерейны үнэ харьцангуй бага тул дотоодын цахилгаан тээврийн хэрэгслийн одоогийн хямд, хямд үнийн стратегид тохиромжтой. Гэхдээ энэ нь ирээдүйн батерейны технологи болж эрчимтэй хөгжих эсэх нь асуултын тэмдэг хэвээр байна.
Дундаж цахилгаан машины зай ямар хэмжээтэй байх ёстой вэ? Энэ нь олон мянган Tesla батерейг цуврал болон зэрэгцээ суурилуулсан батерейны багц уу эсвэл BYD-ийн цөөн хэдэн том батерейгаар бүтээгдсэн батерейны багц уу? Энэ бол судалгаа дутуу байгаа асуулт бөгөөд одоогоор тодорхой хариулт алга байна. Зөвхөн том ба жижиг эсүүдээс бүрдсэн батерейны шинж чанаруудыг энд танилцуулсан.
Батерей нь бага байх үед батерейны нийт дулаан ялгаруулах талбай харьцангуй том байх бөгөөд өндөр температурыг хурдасгах, сааруулахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд батерейны бүхэл бүтэн багцын температурыг боломжийн дулаан ялгаруулах загвараар үр дүнтэй хянах боломжтой. зайны ашиглалтын хугацаа. Ерөнхийдөө нэг багтаамж багатай батерейны хүч, эрчим хүчний нягтрал илүү өндөр байх болно. Эцэст нь, хамгийн чухал нь, ерөнхийдөө нэг батерейны эрчим хүч бага байх тусам бүхэл бүтэн тээврийн хэрэгслийн аюулгүй байдал өндөр болно. Олон тооны жижиг эсүүдээс бүрдсэн батерей нь нэг үүр эвдэрсэн ч тийм ч их асуудал үүсгэхгүй. Гэхдээ том хүчин чадалтай батерейны дотор асуудал байгаа бол аюулгүй байдлын аюул нь хамаагүй их байдаг. Тиймээс том эсүүд нь илүү их хамгаалалтын төхөөрөмж шаарддаг бөгөөд энэ нь том эсүүдээс бүрдэх батерейны эрчим хүчний нягтралыг улам бүр бууруулдаг.
Гэсэн хэдий ч Теслагийн шийдлээр сул талууд нь бас тодорхой байна. Мянга мянган батерей нь маш нарийн төвөгтэй батерейны удирдлагын системийг шаарддаг бөгөөд нэмэлт зардлыг дутуу үнэлж болохгүй. Volkswagen E-Golf-д ашигласан BMS (Battery Management System) нь 12 батерейг удирдах чадвартай дэд модуль нь 17 долларын үнэтэй. Теслагийн ашигладаг батерейны тоог тооцоолсноор, өөрөө боловсруулсан BMS-ийн өртөг бага байсан ч Теслагийн BMS-д оруулсан хөрөнгө оруулалтын зардал нь 5000 гаруй ам.доллар бөгөөд энэ нь Теслагийн зардлын 5 гаруй хувийг эзэлдэг. бүхэл бүтэн тээврийн хэрэгсэл. Энэ үүднээс авч үзвэл том зай сайн биш гэж хэлж болохгүй. Хэрэв BMS-ийн үнэ мэдэгдэхүйц буураагүй бол батерейны хэмжээг машины байрлалаас хамааран тодорхойлох хэрэгтэй.
Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн өөр нэг үндсэн технологийн хувьд мотор нь ихэвчлэн хэлэлцүүлгийн гол цөм болдог, ялангуяа Теслагийн тарвас хэмжээтэй, спорт машины гүйцэтгэлтэй мотор нь бүр ч гайхалтай (Model S моторын оргил хүчин чадал 300 кВт-аас дээш, хамгийн их хүчин чадалтай). эргүүлэх момент нь 600 Нм бөгөөд оргил хүч нь өндөр хурдны EMU-ийн нэг моторын хүчин чадалтай ойролцоо байна). Германы автомашины салбарын зарим судлаачид дараах тайлбарыг өгчээ.
Тесла ердийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс өөр бараг юу ч ашигладаггүй (хөнгөн цагаан бие,хөдөлгүүрийн асинхрон мотор, ердийн явах эд анги нь агаартай технологитүдгэлзүүлэлт, ESP болон цахилгаан вакуум насос бүхий ердийн тоормосны систем, зөөврийн компьютерын эсүүд гэх мэт).
Тесла нь ердийн бүх эд анги, хөнгөн цагаан их бие, асинхрон мотор, ердийн машины бүтэц, тоормосны систем, зөөврийн компьютерын батерей зэргийг ашигладаг.
Цорын ганц шинэлэг зүйл бол батерейг холбох технологид оршдогТеслагийн патентжуулсан холболтын утас, мөн зайг ашигладаг эсүүд"агаараар" анивчуулж болох удирдлагын систем ньПрограм хангамжийн шинэчлэлтийг хүлээн авахын тулд машин цех рүү явах шаардлагагүй болсон.
Теслагийн цорын ганц гайхамшигт бүтээл бол батерейг зохицуулах явдал юм. Тэд тусгай зайны кабель, програм хангамжийг шинэчлэхийн тулд үйлдвэрт буцаж очих шаардлагагүйгээр шууд утасгүй сүлжээг ашиглах боломжийг олгодог BMS ашигладаг.
Үнэн хэрэгтээ Теслагийн өндөр чадлын нягтралтай асинхрон мотор нь тийм ч шинэ зүйл биш юм. Теслагийн хамгийн анхны Roadster загварт Тайваний Tomita Electric-ийн бүтээгдэхүүнийг ашигладаг бөгөөд параметрүүд нь Model S-ийн зарласан параметрүүдээс тийм ч их ялгаатай биш юм. Одоогийн судалгаагаар гадаад, дотоодын эрдэмтэд хямд өртөгтэй, өндөр хүчин чадалтай загваруудыг гаргасан байна. хурдан үйлдвэрлэлд оруулах мотор . Тиймээс энэ талбарыг үзэхдээ домогт Теслагаас зайлсхий - Теслагийн мотор хангалттай сайн, гэхдээ өөр хэн ч барьж чадахгүй тийм ч сайн биш.
Олон төрлийн моторын дотроос цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд түгээмэл хэрэглэгддэг моторууд нь ихэвчлэн асинхрон мотор (мөн асинхрон мотор гэж нэрлэдэг), гаднаас өдөөгдсөн синхрон мотор, байнгын соронзон синхрон мотор, эрлийз синхрон мотор юм. Эхний гурван мотор нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийн талаар тодорхой мэдлэгтэй гэдэгт итгэдэг хүмүүс зарим үндсэн ойлголттой байх болно. Асинхрон мотор нь бага өртөгтэй, найдвартай, байнгын соронзон синхрон мотор нь өндөр эрчим хүчний нягтрал, үр ашигтай, жижиг хэмжээтэй боловч өндөр үнэтэй, нарийн төвөгтэй өндөр хурдны хэсгийн удирдлагатай байдаг. .
Та эрлийз синхрон моторын талаар бага сонссон байх, гэхдээ саяхан Европын олон мотор нийлүүлэгчид ийм мотор нийлүүлж эхэлсэн. Эрчим хүчний нягтрал, үр ашиг нь маш өндөр, хэт ачаалал даах чадвар нь хүчтэй боловч удирдлага нь хэцүү биш бөгөөд энэ нь цахилгаан машинд маш тохиромжтой.
Энэ моторт онцгой зүйл байхгүй. Тогтмол соронзтой синхрон мотортой харьцуулахад ротор нь байнгын соронзоос гадна уламжлалт синхрон мотортой төстэй өдөөх ороомгийг нэмж өгдөг. Ийм мотор нь байнгын соронзоор авчирсан эрчим хүчний өндөр нягтралтай төдийгүй өдөөх ороомгийн тусламжтайгаар соронзон орныг хэрэгцээнд нийцүүлэн тохируулах боломжтой бөгөөд үүнийг хурдны хэсэг бүрт хялбархан удирдах боломжтой. Энгийн жишээ бол Швейцарь дахь BRUSA компанийн үйлдвэрлэсэн HSM1 цуврал мотор юм. HSM1-10.18.22 шинж чанарын муруйг доорх зурагт үзүүлэв. Хамгийн их хүч нь 220 кВт, хамгийн их эргэлт нь 460 Нм, гэхдээ түүний эзэлхүүн нь ердөө 24 л (диаметр нь 30 см, урт нь 34 см) бөгөөд ойролцоогоор 76 кг жинтэй. Эрчим хүчний нягтрал болон эргүүлэх моментийн нягтыг үндсэндээ Теслагийн бүтээгдэхүүнтэй харьцуулж болно. Мэдээжийн хэрэг, үнэ хямд биш юм. Энэхүү мотор нь давтамж хувиргагчаар тоноглогдсон бөгөөд үнэ нь ойролцоогоор 11,000 евро юм.
Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн эрэлт хэрэгцээний хувьд моторт технологийн хуримтлал хангалттай төлөвшсөн. Одоогийн байдлаар ийм мотор хийх технологи биш, цахилгаан машинд тусгайлан зориулсан мотор дутагдаж байна. Зах зээл аажмаар төлөвшиж, хөгжихийн хэрээр эрчим хүчний өндөр нягтралтай мотор олширч, үнэ нь ч иргэдэд ойртох болно гэж үздэг.
Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн эрэлт хэрэгцээнд одоогоор зөвхөн цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд зориулагдсан мотор дутагдаж байна. Зах зээл аажмаар төлөвшиж, хөгжихийн хэрээр эрчим хүчний өндөр нягтралтай мотор олширч, үнэ нь ч иргэдэд ойртох болно гэж үздэг.
Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн судалгааг мөн чанарт нь буцаах хэрэгтэй. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн мөн чанар нь хөдөлгөөнт технологийн лаборатори биш, аюулгүй, хямд тээвэрлэлт бөгөөд заавал хамгийн дэвшилтэт, загварлаг технологийг ашиглах шаардлагагүй юм. Эцсийн дүндээ тухайн бүс нутгийн хэрэгцээ шаардлагад нийцүүлэн төлөвлөж, төлөвлөх ёстой.
Тесла гарч ирснээр ирээдүй нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд хамаарах ёстой гэдгийг хүмүүст харуулсан. Ирээдүйн цахилгаан автомашинууд ямар байх, Хятад улс ирээдүйд цахилгаан автомашины салбарт ямар байр суурь эзлэх нь одоогоор тодорхойгүй байна. Энэ нь бас үйлдвэрлэлийн ажлын сэтгэл татам зүйл юм: байгалийн шинжлэх ухаанаас ялгаатай нь нийгмийн шинжлэх ухааны хуулиудад заасан зайлшгүй үр дүн ч гэсэн хүнд хэцүү эрэл хайгуул, хичээл зүтгэлээр хүрэхийг хүнээс шаарддаг!
(Зохиогч: Мюнхений Техникийн Их Сургуульд цахилгаан тээврийн хэрэгслийн инженерийн чиглэлээр докторын зэрэг хамгаалсан)
Шуудангийн цаг: 2022 оны 3-р сарын 24-ний хооронд