Masanya tepat dan tempatnya tepat, dan semua syarikat kenderaan elektrik China sudah sibuk. China nampaknya telah menjadi pusat industri kenderaan elektrik dunia.
Malah, di Jerman, jika unit anda tidak menyediakan cerucuk pengecas, anda mungkin perlu membelinya sendiri. di ambang pintu. Walau bagaimanapun, kami sentiasa membincangkan mengapa begitu banyak syarikat kereta Jerman yang cemerlang tidak boleh membuat Tesla, dan tidak sukar untuk mencari sebabnya sekarang.
Pada 2014, Profesor Lienkamp dari Universiti Teknikal Munich menerbitkan buku baharu “Status of electrical mobility 2014″, yang percuma dan terbuka kepada masyarakat, dan berkata: “Walaupun kenderaan elektrik mempunyai pelbagai kecacatan, saya tidak pernah melihat kereta yang sudah memiliki mobiliti elektrik. Pemandu kereta, masuk semula ke dakapan kereta tradisional. Malah kereta elektrik yang paling biasa membawa anda keseronokan memandu, yang tidak dapat ditandingi oleh kereta petrol.” Kereta sedemikian benar-benar boleh membuat pemilik kereta tidak memperbaharui Melemparkan kembali ke pelukan kereta tradisional?
Seperti yang kita sedia maklum, jantung kenderaan elektrik ialah bateri.
Untuk kenderaan elektrik biasa, di bawah ujian standard Eropah, penggunaan tenaga setiap 100 kilometer adalah kira-kira 17kWj, iaitu 17 kWj. Dr. Thomas Pesce mengkaji penggunaan tenaga kenderaan kompak di bawah konfigurasi optimum. Tanpa mengambil kira kos, penggunaan tenaga optimum bagi setiap 100 kilometer yang diperoleh dengan menggunakan teknologi sedia ada adalah lebih sedikit daripada 15kWj. Ini bermakna dalam jangka pendek, cuba mengurangkan penggunaan tenaga dengan mengoptimumkan kecekapan kereta itu sendiri, walaupun tanpa mengambil kira kos tambahan, kesan penjimatan tenaga adalah agak kecil.
Ambil pek bateri 85kWh Tesla sebagai contoh. Jarak pemanduan nominal ialah 500km. Sekiranya penggunaan tenaga dikurangkan kepada 15kWj/100km melalui pelbagai usaha, jarak pemanduan boleh ditingkatkan kepada 560km. Oleh itu, boleh dikatakan bahawa hayat bateri kereta adalah berkadar dengan kapasiti pek bateri, dan pekali berkadar agak tetap. Dari sudut pandangan ini, penggunaan bateri dengan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi (kedua-dua tenaga Wh/kg per unit berat dan tenaga Wh/L per unit isipadu perlu dipertimbangkan) adalah sangat penting untuk meningkatkan prestasi kenderaan elektrik, kerana dalam kenderaan elektrik, bateri menduduki sebahagian besar daripada jumlah berat.
Semua jenis bateri litium-ion adalah bateri yang paling dinanti-nantikan dan paling banyak digunakan. Bateri litium yang digunakan dalam kereta terutamanya termasuk bateri ternary lithium manganate nikel kobalt (NCM), bateri nikel kobalt litium aluminat (NCA) dan bateri fosfat besi litium (LPF).
1. Bateri terner nikel-kobalt litium manganat NCMdigunakan oleh banyak kenderaan elektrik di luar negara kerana kadar pengeluaran haba yang rendah, kestabilan yang agak baik, jangka hayat yang panjang, dan ketumpatan tenaga 150-220Wh/kg.
2. Bateri litium nikel-kobalt aluminat NCA
Tesla menggunakan bateri ini. Ketumpatan tenaga adalah tinggi, pada 200-260Wj/kg, dan dijangka mencapai 300Wj/kg tidak lama lagi. Masalah utama ialah hanya Panasonic yang boleh menghasilkan bateri ini pada masa ini, harganya tinggi, dan keselamatan adalah yang paling teruk antara tiga bateri litium, yang memerlukan pelesapan haba berprestasi tinggi dan sistem pengurusan bateri.
3. Bateri fosfat besi litium LPF Akhir sekali, mari kita lihat bateri LPF yang paling banyak digunakan dalam kenderaan elektrik domestik. Kelemahan terbesar bateri jenis ini ialah ketumpatan tenaga sangat rendah, yang hanya boleh mencapai 100-120Wh/kg. Selain itu, LPF juga mempunyai kadar pelepasan diri yang tinggi. Semua ini tidak dikehendaki oleh pembuat EV. Penggunaan meluas LPF di China lebih seperti kompromi yang dibuat oleh pengeluar domestik untuk pengurusan bateri yang mahal dan sistem penyejukan - bateri LPF mempunyai kestabilan dan keselamatan yang sangat tinggi, dan boleh memastikan operasi yang stabil walaupun dengan sistem pengurusan bateri yang lemah dan hayat bateri yang lebih lama. Manfaat lain yang dibawa oleh ciri ini ialah sesetengah bateri LPF mempunyai ketumpatan kuasa nyahcas yang sangat tinggi, yang boleh meningkatkan prestasi dinamik kenderaan. Di samping itu, harga bateri LPF agak rendah, jadi ia sesuai untuk strategi rendah dan harga rendah semasa kenderaan elektrik domestik. Tetapi sama ada ia akan dibangunkan dengan rancak sebagai teknologi bateri masa depan, masih ada tanda tanya.
Berapa besarkah bateri kereta elektrik biasa? Adakah ia pek bateri dengan beribu-ribu bateri Tesla secara bersiri dan selari, atau pek bateri yang dibina dengan beberapa bateri besar daripada BYD? Ini adalah soalan yang kurang kajian, dan pada masa ini tiada jawapan yang pasti. Hanya ciri-ciri pek bateri yang terdiri daripada sel besar dan sel kecil diperkenalkan di sini.
Apabila bateri kecil, jumlah kawasan pelesapan haba bateri akan menjadi agak besar, dan suhu keseluruhan pek bateri boleh dikawal dengan berkesan melalui reka bentuk pelesapan haba yang munasabah untuk mengelakkan suhu tinggi daripada mempercepatkan dan mengurangkan hayat bateri. Secara amnya, kuasa dan ketumpatan tenaga bateri dengan kapasiti tunggal yang lebih kecil akan lebih tinggi. Akhir sekali, dan yang lebih penting, secara amnya, semakin kurang tenaga yang dimiliki oleh satu bateri, semakin tinggi keselamatan keseluruhan kenderaan. Pek bateri yang terdiri daripada sebilangan besar sel kecil, walaupun jika satu sel gagal, ia tidak akan menyebabkan terlalu banyak masalah. Tetapi jika terdapat masalah di dalam bateri dengan kapasiti yang besar, bahaya keselamatan adalah lebih besar. Oleh itu, sel besar memerlukan lebih banyak peranti perlindungan, yang seterusnya mengurangkan ketumpatan tenaga pek bateri yang terdiri daripada sel besar.
Walau bagaimanapun, dengan penyelesaian Tesla, kelemahannya juga jelas. Beribu-ribu bateri memerlukan sistem pengurusan bateri yang sangat kompleks, dan kos tambahan tidak boleh dipandang rendah. BMS (Sistem Pengurusan Bateri) yang digunakan pada Volkswagen E-Golf, sub-modul yang mampu menguruskan 12 bateri, berharga $17. Mengikut anggaran bilangan bateri yang digunakan oleh Tesla, walaupun kos BMS yang dibangunkan sendiri adalah rendah, kos pelaburan Tesla dalam BMS adalah lebih daripada 5,000 dolar AS, menyumbang lebih daripada 5% daripada kos keseluruhan kenderaan. Dari sudut ini, tidak boleh dikatakan bahawa bateri yang besar tidak bagus. Sekiranya harga BMS tidak dikurangkan dengan ketara, saiz pek bateri hendaklah ditentukan mengikut kedudukan kereta.
Sebagai satu lagi teknologi teras dalam kenderaan elektrik, motor sering menjadi teras perbincangan, terutamanya motor bersaiz tembikai Tesla dengan prestasi kereta sport, yang lebih mengagumkan (kuasa puncak motor Model S boleh mencapai lebih daripada 300kW, Maksimum tork ialah 600Nm, dan kuasa puncak adalah hampir dengan kuasa motor tunggal EMU berkelajuan tinggi). Beberapa penyelidik dalam industri automotif Jerman mengulas seperti berikut:
Tesla menggunakan hampir tiada apa-apa kecuali komponen konvensional (badan aluminium,motor tak segerak untuk pendorong, teknologi casis konvensional dengan udarasuspensi, ESP dan sistem brek konvensional dengan pam vakum elektrik, sel komputer riba dsb.)
Tesla menggunakan semua bahagian konvensional, badan aluminium, motor tak segerak, struktur kereta konvensional, sistem brek dan bateri komputer riba dll.
Satu-satunya inovasi tulen terletak pada teknologi yang menghubungkan baterisel, yang menggunakan wayar ikatan yang telah dipatenkan Tesla, serta baterisistem pengurusan yang boleh dipancarkan "melalui udara", bermakna bahawakenderaan tidak perlu lagi memandu ke bengkel untuk menerima kemas kini perisian.
Satu-satunya ciptaan genius Tesla adalah dalam pengendalian bateri mereka. Mereka menggunakan kabel bateri khas, dan BMS yang membolehkan rangkaian wayarles terus tanpa perlu kembali ke kilang untuk mengemas kini perisian.
Malah, motor tak segerak ketumpatan kuasa tinggi Tesla bukanlah terlalu baharu. Dalam model Roadster terawal Tesla, produk Tomita Electric Taiwan digunakan, dan parameternya tidak terlalu berbeza daripada parameter yang diumumkan oleh Model S. Dalam penyelidikan semasa, sarjana di dalam dan luar negara mempunyai reka bentuk untuk kos rendah, berkuasa tinggi. motor yang boleh dikeluarkan dengan cepat. Oleh itu, apabila melihat bidang ini, elakkan Tesla mitos - motor Tesla cukup baik, tetapi tidak begitu baik sehingga tiada orang lain boleh membinanya.
Di antara banyak jenis motor, yang biasa digunakan dalam kenderaan elektrik adalah terutamanya motor tak segerak (juga dipanggil motor aruhan), motor segerak teruja luaran, motor segerak magnet kekal dan motor segerak hibrid. Mereka yang percaya bahawa tiga motor pertama mempunyai pengetahuan tentang kenderaan elektrik akan mempunyai beberapa konsep asas. Motor tak segerak mempunyai kos rendah dan kebolehpercayaan yang tinggi, motor segerak magnet kekal mempunyai ketumpatan dan kecekapan kuasa tinggi, saiz kecil tetapi harga tinggi, dan kawalan bahagian berkelajuan tinggi yang kompleks. .
Anda mungkin kurang mendengar tentang motor segerak hibrid, tetapi baru-baru ini, banyak pembekal motor Eropah telah mula menyediakan motor sedemikian. Ketumpatan kuasa dan kecekapan sangat tinggi, dan kapasiti beban lampau adalah kuat, tetapi kawalannya tidak sukar, yang sangat sesuai untuk kenderaan elektrik.
Tiada apa yang istimewa tentang motor ini. Berbanding dengan motor segerak magnet kekal, sebagai tambahan kepada magnet kekal, rotor juga menambah belitan pengujaan serupa dengan motor segerak tradisional. Motor sedemikian bukan sahaja mempunyai ketumpatan kuasa tinggi yang dibawa oleh magnet kekal, tetapi juga boleh melaraskan medan magnet mengikut keperluan melalui penggulungan pengujaan, yang boleh dikawal dengan mudah pada setiap bahagian kelajuan. Contoh biasa ialah motor siri HSM1 yang dihasilkan oleh BRUSA di Switzerland. Lengkung ciri HSM1-10.18.22 adalah seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Kuasa maksimum ialah 220kW dan tork maksimum ialah 460Nm, tetapi isipadunya hanya 24L (diameter 30 cm dan panjang 34 cm) dan beratnya kira-kira 76kg. Ketumpatan kuasa dan ketumpatan tork pada asasnya setanding dengan produk Tesla. Sudah tentu, harganya tidak murah. Motor ini dilengkapi dengan penukar frekuensi, dan harganya sekitar 11,000 euro.
Untuk permintaan untuk kenderaan elektrik, pengumpulan teknologi motor adalah cukup matang. Apa yang kurang pada masa ini ialah motor yang direka khusus untuk kenderaan elektrik, bukan teknologi untuk membuat motor sedemikian. Adalah dipercayai bahawa dengan kematangan dan perkembangan pasaran secara beransur-ansur, motor dengan ketumpatan kuasa tinggi akan menjadi lebih dan lebih popular, dan harga akan menjadi lebih dekat dengan orang ramai.
Untuk permintaan untuk kenderaan elektrik, pada masa ini hanya terdapat kekurangan motor yang direka khas untuk kenderaan elektrik. Adalah dipercayai bahawa dengan kematangan dan perkembangan pasaran secara beransur-ansur, motor dengan ketumpatan kuasa tinggi akan menjadi lebih dan lebih popular, dan harga akan menjadi lebih dekat dengan orang ramai.
Penyelidikan mengenai kenderaan elektrik perlu kembali kepada intipati. Intipati kenderaan elektrik adalah pengangkutan yang selamat dan berpatutan, bukan makmal teknologi mudah alih, dan ia tidak semestinya perlu menggunakan teknologi yang paling canggih dan bergaya. Dalam analisis akhir, ia harus dirancang dan direka bentuk mengikut keperluan wilayah.
Kemunculan Tesla telah menunjukkan kepada orang ramai bahawa masa depan mesti dimiliki oleh kenderaan elektrik. Apakah rupa kenderaan elektrik masa depan dan kedudukan yang akan diduduki China dalam industri kenderaan elektrik pada masa hadapan masih tidak diketahui. Ini juga merupakan daya tarikan kerja industri: tidak seperti sains semula jadi, malah hasil yang tidak dapat dielakkan yang ditunjukkan oleh undang-undang sains sosial memerlukan orang ramai untuk mencapainya melalui penerokaan dan usaha yang sukar!
(Pengarang: Calon PhD dalam kejuruteraan kenderaan elektrik di Universiti Teknikal Munich)
Masa siaran: Mac-24-2022