ब्याट्री र मोटर जम्मा गर्न जत्तिकै सरल इलेक्ट्रिक कार हो

समय सही छ र ठाउँ सही छ, र सबै चिनियाँ विद्युतीय सवारी कम्पनीहरू कब्जामा छन्। चीन विश्वको इलेक्ट्रिक वाहन उद्योगको केन्द्र बनेको देखिन्छ।

वास्तवमा, जर्मनीमा, यदि तपाईंको इकाईले चार्जिङ पाइल्स प्रदान गर्दैन भने, तपाईंले आफैं किन्न आवश्यक पर्दछ। ढोकामा। यद्यपि, हामी सधैं छलफल गरिरहेका छौं किन धेरै उत्कृष्ट जर्मन कार कम्पनीहरूले टेस्ला बनाउन सक्दैनन्, र अहिले कारणहरू पत्ता लगाउन गाह्रो छैन।

2014 मा, म्यूनिखको प्राविधिक विश्वविद्यालयका प्रोफेसर लिनक्याम्पले एउटा नयाँ पुस्तक "विद्युतीय गतिशीलता 2014 को स्थिति" प्रकाशित गरे, जुन समाजको लागि निःशुल्क र खुला छ, र यसो भने: "यद्यपि विद्युतीय सवारी साधनहरूमा विभिन्न दोषहरू छन्, मैले कहिल्यै कार देखेको छैन। पहिले नै विद्युतीय गतिशीलताको स्वामित्व छ। कारको चालक, परम्परागत कारको अँगालोमा पुन: प्रवेश गर्नुहोस्। सबैभन्दा सामान्य इलेक्ट्रिक कारले पनि तपाईंलाई ड्राइभिङको आनन्द दिन्छ, जुन पेट्रोल कारले बेजोड छ।" यस्तो कारले वास्तवमै कार मालिकलाई परम्परागत कारहरूको काखमा फ्याँक्दै नवीकरण नगर्न सक्छ?

हामी सबैलाई थाहा छ, विद्युतीय सवारीको मुटु ब्याट्री हो।

युरोपेली मानक परीक्षण अन्तर्गत एक साधारण विद्युतीय सवारीको लागि, प्रति 100 किलोमिटर ऊर्जा खपत लगभग 17kWh, अर्थात्, 17 kWh छ। डा. थॉमस पेसेले इष्टतम कन्फिगरेसन अन्तर्गत कम्प्याक्ट सवारी साधनहरूको ऊर्जा खपतको अध्ययन गरे। लागतलाई विचार नगरी, अवस्थित उपलब्ध प्रविधि प्रयोग गरेर प्राप्त प्रति 100 किलोमिटर इष्टतम ऊर्जा खपत 15kWh भन्दा अलि बढी छ। यसको मतलब यो हो कि छोटो अवधिमा, अतिरिक्त लागतलाई विचार नगरी पनि कारको दक्षतालाई अनुकूलन गरेर ऊर्जा खपत कम गर्ने प्रयास गर्दा, ऊर्जा बचत प्रभाव अपेक्षाकृत सानो छ।

टेस्लाको ८५kWh ब्याट्री प्याकलाई उदाहरणको रूपमा लिनुहोस्। नाममात्र ड्राइभिङ दूरी 500km छ। यदि ऊर्जा खपत विभिन्न प्रयासहरू मार्फत 15kWh/100km मा घटाइयो भने, ड्राइभिङ दूरी 560km मा वृद्धि गर्न सकिन्छ। त्यसकारण, यो भन्न सकिन्छ कि कारको ब्याट्री जीवन ब्याट्री प्याकको क्षमतासँग समानुपातिक छ, र समानुपातिक गुणांक अपेक्षाकृत निश्चित छ। यस दृष्टिकोणबाट, विद्युतीय सवारी साधनहरूको कार्यसम्पादन सुधार गर्न उच्च ऊर्जा घनत्व भएका ब्याट्रीहरूको प्रयोग (उर्जा Wh/kg प्रति एकाइ वजन र ऊर्जा Wh/L प्रति एकाइ भोल्युमलाई विचार गर्न आवश्यक छ) धेरै महत्त्वपूर्ण छ, किनभने विद्युतीय सवारी साधनमा ब्याट्रीले कुल वजनको ठूलो हिस्सा ओगटेको हुन्छ ।

सबै प्रकारका लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू सबैभन्दा प्रत्याशित र सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने ब्याट्रीहरू हुन्। अटोमोबाइलहरूमा प्रयोग हुने लिथियम ब्याट्रीहरूमा मुख्यतया निकेल कोबाल्ट लिथियम म्यांगनेट टर्नरी ब्याट्री (NCM), निकल कोबाल्ट लिथियम एल्युमिनेट ब्याट्री (NCA) र लिथियम आइरन फस्फेट ब्याट्री (LPF) समावेश छन्।

1. निकल-कोबाल्ट लिथियम म्यांगनेट टर्नरी ब्याट्री NCMयसको कम ताप उत्पादन दर, अपेक्षाकृत राम्रो स्थिरता, लामो जीवन, र ऊर्जा घनत्व 150-220Wh/kg को कारणले विदेशमा धेरै विद्युतीय सवारीहरू द्वारा प्रयोग गरिन्छ।

2. NCA निकल-कोबाल्ट एल्युमिनेट लिथियम ब्याट्री

टेस्लाले यो ब्याट्री प्रयोग गर्छ। ऊर्जा घनत्व उच्च छ, 200-260Wh/kg मा, र चाँडै 300Wh/kg पुग्ने आशा गरिन्छ। मुख्य समस्या यो हो कि Panasonic ले मात्र यो ब्याट्री हाल उत्पादन गर्न सक्छ, मूल्य उच्च छ, र सुरक्षा तीन लिथियम ब्याट्री मध्ये सबैभन्दा खराब छ, जसको लागि उच्च-कार्यक्षमता तातो अपव्यय र ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली आवश्यक छ।

3. LPF लिथियम आइरन फस्फेट ब्याट्री अन्तमा, घरेलु विद्युतीय सवारीमा सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने LPF ब्याट्रीलाई हेरौं। यस प्रकारको ब्याट्रीको सबैभन्दा ठूलो हानि भनेको ऊर्जा घनत्व धेरै कम छ, जुन 100-120Wh/kg मात्र पुग्न सक्छ। थप रूपमा, LPF सँग उच्च आत्म-निर्वहन दर पनि छ। यी मध्ये कुनै पनि EV निर्माताहरूले चाहँदैनन्। चीनमा LPF को व्यापक अपनाउनु महँगो ब्याट्री व्यवस्थापन र कूलिङ प्रणालीहरूको लागि घरेलु उत्पादकहरूले गरेको सम्झौता जस्तै हो - LPF ब्याट्रीहरू धेरै उच्च स्थिरता र सुरक्षा हुन्छन्, र कमजोर ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली र लामो ब्याट्री जीवनको साथ पनि स्थिर सञ्चालन सुनिश्चित गर्न सक्छन्। यो सुविधाले ल्याएको अर्को फाइदा भनेको केही LPF ब्याट्रीहरूमा अत्यधिक उच्च डिस्चार्ज पावर डेन्सिटी हुन्छ, जसले गाडीको गतिशील कार्यसम्पादनमा सुधार गर्न सक्छ। थप रूपमा, LPF ब्याट्रीहरूको मूल्य तुलनात्मक रूपमा कम छ, त्यसैले यो घरेलु इलेक्ट्रिक सवारीहरूको हालको कम-अन्त र कम-मूल्य रणनीतिको लागि उपयुक्त छ। तर भविष्यको ब्याट्री प्रविधिको रूपमा यसलाई जोडदार रूपमा विकास गरिनेछ कि भन्ने प्रश्न चिन्ह अझै छ।

औसत इलेक्ट्रिक कारको ब्याट्री कति ठूलो हुनुपर्छ? के यो श्रृंखला र समानान्तरमा हजारौं टेस्ला ब्याट्रीहरू भएको ब्याट्री प्याक हो, वा BYD बाट केही ठूला ब्याट्रीहरूसँग निर्मित ब्याट्री प्याक हो? यो एक अन्डर-रिसर्च प्रश्न हो, र हाल कुनै निश्चित जवाफ छैन। ठूला सेल र साना सेलहरू मिलेर बनेको ब्याट्री प्याकका विशेषताहरू मात्र यहाँ प्रस्तुत गरिएको छ।

जब ब्याट्री सानो हुन्छ, ब्याट्रीको कुल तातो अपव्यय क्षेत्र अपेक्षाकृत ठूलो हुनेछ, र सम्पूर्ण ब्याट्री प्याकको तापक्रम प्रभावकारी रूपमा उचित तातो अपव्यय डिजाइन मार्फत नियन्त्रण गर्न सकिन्छ उच्च तापक्रमलाई गति बढाउन र घटाउनबाट रोक्नको लागि। ब्याट्री को जीवन। सामान्यतया, सानो एकल क्षमता भएका ब्याट्रीहरूको शक्ति र ऊर्जा घनत्व उच्च हुनेछ। अन्तमा, र अझ महत्त्वपूर्ण कुरा, सामान्यतया भन्नुपर्दा, एकल ब्याट्रीमा जति कम ऊर्जा हुन्छ, सम्पूर्ण गाडीको सुरक्षा त्यति नै उच्च हुन्छ। धेरै संख्यामा साना सेलहरू मिलेर बनेको ब्याट्री प्याक, एउटा सेल असफल भए पनि यसले धेरै समस्या ल्याउने छैन। तर यदि ठूलो क्षमता भएको ब्याट्री भित्र समस्या छ भने, सुरक्षा खतरा धेरै ठूलो छ। तसर्थ, ठूला कोशिकाहरूलाई थप सुरक्षा यन्त्रहरू चाहिन्छ, जसले ठूला कक्षहरू मिलेर बनेको ब्याट्री प्याकको ऊर्जा घनत्वलाई घटाउँछ।

यद्यपि, टेस्लाको समाधानको साथ, बेफाइदाहरू पनि स्पष्ट छन्। हजारौं ब्याट्रीहरूलाई अत्यन्त जटिल ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली चाहिन्छ, र अतिरिक्त लागतलाई कम आँकलन गर्न सकिँदैन। भोक्सवागन ई-गोल्फमा प्रयोग गरिएको BMS (ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली) 12 ब्याट्रीहरू प्रबन्ध गर्न सक्षम उप-मोड्युलको लागत $17 छ। टेस्लाले प्रयोग गरेको ब्याट्रीको संख्याको अनुमान अनुसार, स्व-विकसित BMS को लागत कम भए पनि, BMS मा टेस्लाको लगानीको लागत 5,000 अमेरिकी डलर भन्दा बढी छ, जसको लागतको 5% भन्दा बढी हो। सम्पूर्ण गाडी। यस दृष्टिकोणबाट, यो भन्न सकिँदैन कि ठूलो ब्याट्री राम्रो छैन। BMS को मूल्य उल्लेखनीय रूपमा घटाइएको छैन भने, ब्याट्री प्याकको आकार कारको स्थिति अनुसार निर्धारण गर्नुपर्छ।

विद्युतीय सवारी साधनहरूमा अर्को मुख्य प्रविधिको रूपमा, मोटर प्रायः छलफलको केन्द्र बन्छ, विशेष गरी टेस्लाको तरबूज आकारको मोटर स्पोर्ट्स कार प्रदर्शनको साथ, जुन अझ अचम्मको छ (मोडेल एस मोटरको शिखर शक्ति 300kW भन्दा बढी पुग्न सक्छ, अधिकतम। टोक़ 600Nm छ, र शिखर पावर उच्च-गति EMU को एकल मोटरको शक्तिको नजिक छ)। जर्मन अटोमोटिभ उद्योगका केही अनुसन्धानकर्ताहरूले निम्नानुसार टिप्पणी गरे:

टेस्लाले परम्परागत कम्पोनेन्टहरू (एल्युमिनियम बडी,प्रोपल्सनका लागि एसिन्क्रोनस मोटर, हावाको साथ परम्परागत चेसिस टेक्नोलोजीनिलम्बन, ESP र बिजुली भ्याकुम पम्प, ल्यापटप सेल आदि संग एक पारंपरिक ब्रेक प्रणाली।)

टेस्लाले सबै परम्परागत भागहरू, एल्युमिनियम बडी, एसिन्क्रोनस मोटर्स, परम्परागत कार संरचना, ब्रेक प्रणाली र ल्यापटप ब्याट्री आदि प्रयोग गर्दछ।

एकमात्र वास्तविक नवीनता ब्याट्रीलाई जोड्ने प्रविधिमा निहित छसेलहरू, जसले टेस्लाले पेटेन्ट गरेको बन्डिङ तारहरू प्रयोग गर्दछ, साथै ब्याट्रीप्रबन्धन प्रणाली जुन "हावामा" फ्ल्यास गर्न सकिन्छ, जसको अर्थ होसवारी साधनले अब सफ्टवेयर अपडेटहरू प्राप्त गर्न कार्यशालामा ड्राइभ गर्न आवश्यक छैन।

टेस्लाको एक मात्र प्रतिभाशाली आविष्कार ब्याट्रीको व्यवस्थापनमा छ। तिनीहरूले एक विशेष ब्याट्री केबल, र सफ्टवेयर अद्यावधिक गर्न कारखानामा फिर्ता जाने आवश्यकता बिना प्रत्यक्ष वायरलेस नेटवर्किंग सक्षम गर्ने BMS प्रयोग गर्दछ।

वास्तवमा, टेस्लाको उच्च शक्ति घनत्व एसिन्क्रोनस मोटर धेरै नयाँ छैन। टेस्लाको प्रारम्भिक रोडस्टर मोडेलमा, ताइवानको टोमिटा इलेक्ट्रिकका उत्पादनहरू प्रयोग गरिन्छ, र मापदण्डहरू मोडेल एस द्वारा घोषणा गरिएका प्यारामिटरहरू भन्दा धेरै फरक छैनन्। हालको अनुसन्धानमा, स्वदेश र विदेशका विद्वानहरूले कम लागत, उच्च-शक्तिको लागि डिजाइन गरेका छन्। मोटरहरू जुन छिटो उत्पादनमा राख्न सकिन्छ। त्यसोभए यस क्षेत्रलाई हेर्दा, पौराणिक टेस्लालाई बेवास्ता गर्नुहोस् - टेस्लाका मोटरहरू पर्याप्त राम्रा छन्, तर यति राम्रो छैनन् कि अरू कसैले तिनीहरूलाई निर्माण गर्न सक्दैन।

धेरै प्रकारका मोटरहरू मध्ये, सामान्यतया विद्युतीय सवारीहरूमा प्रयोग हुनेहरू मुख्य रूपमा एसिन्क्रोनस मोटरहरू (इन्डक्शन मोटरहरू पनि भनिन्छ), बाह्य रूपमा उत्तेजित सिंक्रोनस मोटरहरू, स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटरहरू र हाइब्रिड सिंक्रोनस मोटरहरू हुन्। पहिलो तीनवटा मोटरमा विद्युतीय सवारीका बारेमा केही ज्ञान छ भन्ने विश्वास गर्नेहरूले केही आधारभूत अवधारणाहरू पाउनेछन्। एसिन्क्रोनस मोटर्सको कम लागत र उच्च विश्वसनीयता छ, स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटर्स उच्च शक्ति घनत्व र दक्षता, सानो आकार तर उच्च मूल्य, र जटिल उच्च गति खण्ड नियन्त्रण छ। ।

तपाईंले हाइब्रिड सिंक्रोनस मोटरहरूको बारेमा कम सुन्नु भएको होला, तर हालै, धेरै युरोपेली मोटर आपूर्तिकर्ताहरूले त्यस्ता मोटरहरू प्रदान गर्न थालेका छन्। पावर घनत्व र दक्षता धेरै उच्च छ, र ओभरलोड क्षमता बलियो छ, तर नियन्त्रण गाह्रो छैन, जुन इलेक्ट्रिक वाहनहरूको लागि धेरै उपयुक्त छ।

यो मोटरको बारेमा केहि विशेष छैन। स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटरको तुलनामा, स्थायी चुम्बकको अतिरिक्त, रोटरले परम्परागत सिंक्रोनस मोटर जस्तै एक उत्तेजना घुमाउरो थप्छ। यस्तो मोटरमा स्थायी चुम्बकले ल्याएको उच्च पावर घनत्व मात्र होइन, तर चुम्बकीय क्षेत्रलाई उत्तेजना घुमाउरो मार्फत आवश्यकता अनुसार समायोजन गर्न सक्छ, जुन प्रत्येक गति खण्डमा सजिलै नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। एक विशिष्ट उदाहरण स्विट्जरल्याण्ड मा BRUSA द्वारा उत्पादित HSM1 श्रृंखला मोटर हो। HSM1-10.18.22 विशेषता वक्र तल चित्रमा देखाइएको छ। अधिकतम पावर 220kW र अधिकतम टर्क 460Nm छ, तर यसको भोल्युम मात्र 24L (30 सेमी व्यास र 34 सेन्टिमिटर लम्बाइ) र लगभग 76kg तौल छ। शक्ति घनत्व र टोक़ घनत्व मूलतः टेस्लाका उत्पादनहरूसँग तुलना गर्न सकिन्छ। निस्सन्देह, मूल्य सस्तो छैन। यो मोटर फ्रिक्वेन्सी कनवर्टर संग सुसज्जित छ, र मूल्य लगभग 11,000 यूरो छ।

विद्युतीय सवारीको मागको लागि, मोटर प्रविधिको संचय पर्याप्त परिपक्व छ। अहिलेको कमी भनेको विद्युतीय सवारीका लागि विशेष गरी डिजाइन गरिएको मोटर हो, यस्तो मोटर बनाउने प्रविधि होइन। यो विश्वास गरिन्छ कि बजारको क्रमिक परिपक्वता र विकास संग, उच्च शक्ति घनत्व संग मोटरहरु अधिक र अधिक लोकप्रिय हुनेछ, र मूल्य अधिक र अधिक मान्छे को नजिक हुनेछ।

विद्युतीय सवारीसाधनको मागअनुसार अहिले विद्युतीय सवारीका लागि विशेष गरी डिजाइन गरिएका मोटरको मात्र अभाव छ । यो विश्वास गरिन्छ कि बजारको क्रमिक परिपक्वता र विकास संग, उच्च शक्ति घनत्व संग मोटरहरु अधिक र अधिक लोकप्रिय हुनेछ, र मूल्य अधिक र अधिक मान्छे को नजिक हुनेछ।

विद्युतीय सवारीसाधनको अनुसन्धानलाई सारमा फर्काउन आवश्यक छ। विद्युतीय सवारी साधनको सार सुरक्षित र किफायती यातायात हो, मोबाइल प्रविधि प्रयोगशाला होइन, र यो आवश्यक पर्दैन कि सबैभन्दा उन्नत र फैशनेबल प्रविधि प्रयोग गर्न आवश्यक छ। अन्तिम विश्लेषणमा क्षेत्रको आवश्यकता अनुसार योजना र डिजाइन गरिनुपर्छ ।

टेस्लाको उदयले मानिसहरूलाई भविष्य विद्युतीय सवारीसाधनको हुनुपर्छ भनेर देखाएको छ। भविष्यमा विद्युतीय सवारी साधनहरू कस्तो हुनेछन् र भविष्यमा चीनले विद्युतीय सवारीसाधन उद्योगमा कस्तो स्थान ओगट्नेछ भन्ने कुरा अझै अज्ञात छ। यो औद्योगिक कार्यको आकर्षण पनि हो: प्राकृतिक विज्ञानको विपरीत, सामाजिक विज्ञानको नियमहरूले संकेत गरेको अपरिहार्य परिणामलाई पनि मानिसहरूले कठिन अन्वेषण र प्रयासद्वारा प्राप्त गर्न आवश्यक छ!

(लेखक: म्यूनिखको प्राविधिक विश्वविद्यालयमा इलेक्ट्रिक वाहन इन्जिनियरिङमा पीएचडी उम्मेद्वार)