Време је право и место је право, а све кинеске компаније за електрична возила су заузете. Чини се да је Кина постала центар светске индустрије електричних возила.
У ствари, у Немачкој, ако ваша јединица не обезбеђује гомиле за пуњење, можда ћете морати сами да их купите. на прагу. Међутим, ми стално расправљамо зашто толико одличних немачких аутомобилских компанија не може да направи Теслу, а разлоге за то није тешко пронаћи.
Професор Лиенкамп са Техничког универзитета у Минхену је 2014. објавио нову књигу „Статус електричне мобилности 2014″, која је бесплатна и отворена за друштво, и рекао: „Иако електрична возила имају разне недостатке, никада нисам видео аутомобил који већ поседује електричну мобилност. Возач аутомобила, поново уђите у загрљај традиционалног аутомобила. Чак и најобичнији електрични аутомобил доноси вам радост вожње, којој нема пара на бензинским аутомобилима.” Такав аутомобил заиста може натерати власника аутомобила да не обнови. Да се вратите у загрљај традиционалних аутомобила?
Као што сви знамо, срце електричног возила је батерија.
За обично електрично возило, према европском стандардном тесту, потрошња енергије на 100 километара износи око 17 кВх, односно 17 кВх. Др Томас Пеше је проучавао потрошњу енергије компактних возила под оптималном конфигурацијом. Без уважавања трошкова, оптимална потрошња енергије на 100 километара добијена коришћењем постојеће доступне технологије износи нешто више од 15кВх. То значи да је краткорочно, покушавајући да смањи потрошњу енергије оптимизацијом ефикасности самог аутомобила, чак и без разматрања додатних трошкова, ефекат уштеде енергије релативно мали.
Узмимо Теслину батерију од 85 кВх као пример. Номинална удаљеност вожње је 500 км. Ако се различитим напорима потрошња енергије смањи на 15кВх/100км, раздаљина вожње се може повећати на 560км. Стога се може рећи да је век трајања батерије аутомобила пропорционалан капацитету батерије, а коефицијент пропорционалности је релативно фиксиран. Са ове тачке гледишта, употреба батерија веће густине енергије (треба узети у обзир и енергију Вх/кг по јединици тежине и енергију Вх/Л по јединици запремине) од великог је значаја за побољшање перформанси електричних возила, јер у електричних возила, батерија заузима велики део укупне тежине.
Све врсте литијум-јонских батерија су најишчекиваније и најчешће коришћене батерије. Литијумске батерије које се користе у аутомобилима углавном укључују никл-кобалт-литијум-манганат тернарну батерију (НЦМ), никл-кобалт-литијум-алуминатну батерију (НЦА) и литијум-гвожђе-фосфатну батерију (ЛПФ).
1. Никл-кобалт литијум манганат тернарна батерија НЦМкористи га многа електрична возила у иностранству због ниске стопе производње топлоте, релативно добре стабилности, дугог века трајања и густине енергије од 150-220Вх/кг.
2. НЦА никл-кобалт алуминат литијум батерија
Тесла користи ову батерију. Густина енергије је висока, 200-260Вх/кг, а очекује се да ће ускоро достићи 300Вх/кг. Главни проблем је у томе што само Панасониц тренутно може да произведе ову батерију, цена је висока, а безбедност је најгора међу три литијумске батерије, што захтева одвођење топлоте високих перформанси и систем управљања батеријом.
3. ЛПФ литијум-гвожђе-фосфатна батерија На крају, погледајмо ЛПФ батерију која се најчешће користи у домаћим електричним возилима. Највећи недостатак ове врсте батерија је што је густина енергије веома мала, која може да достигне само 100-120Вх/кг. Поред тога, ЛПФ такође има високу стопу самопражњења. Ништа од овога не желе произвођачи електричних возила. Широко распрострањено усвајање ЛПФ-а у Кини више личи на компромис домаћих произвођача за скупе системе за управљање батеријама и системе хлађења – ЛПФ батерије имају веома високу стабилност и сигурност, и могу осигурати стабилан рад чак и са лошим системима управљања батеријама и дужим вијеком трајања батерије. Још једна предност коју доноси ова карактеристика је да неке ЛПФ батерије имају изузетно високу густину снаге пражњења, што може побољшати динамичке перформансе возила. Поред тога, цена ЛПФ батерија је релативно ниска, тако да је погодна за тренутну јефтину и нискоценовну стратегију домаћих електричних возила. Али да ли ће се енергично развијати као батеријска технологија будућности, и даље је знак питања.
Колико велика треба да буде батерија просечног електричног аутомобила? Да ли је то батерија са хиљадама Тесла батерија у серији и паралелно, или батерија направљена од неколико великих батерија из БИД-а? Ово је недовољно истражено питање и тренутно нема дефинитивног одговора. Овде су представљене само карактеристике батеријског пакета који се састоји од великих и малих ћелија.
Када је батерија мала, укупна површина дисипације топлоте батерије ће бити релативно велика, а температура читавог батеријског пакета може се ефикасно контролисати кроз разуман дизајн одвођења топлоте како би се спречило да се висока температура убрза и смањи од животни век батерије. Генерално, снага и густина енергије батерија са мањим појединачним капацитетом биће веће. Коначно, и што је још важније, уопштено говорећи, што мање енергије има једна батерија, већа је безбедност целог возила. Батерија која се састоји од великог броја малих ћелија, чак и ако једна ћелија поквари, неће изазвати превише проблема. Али ако постоји проблем унутар батерије великог капацитета, опасност по безбедност је много већа. Због тога велике ћелије захтевају више заштитних уређаја, што додатно смањује густину енергије батеријског пакета састављеног од великих ћелија.
Међутим, код Теслиног решења очигледни су и недостаци. Хиљаде батерија захтева изузетно сложен систем управљања батеријама, а додатни трошак се не може потценити. БМС (Баттери Манагемент Систем) који се користи на Волксваген Е-Голф-у, подмодулу који може да управља 12 батерија, кошта 17 долара. Према процени броја батерија које Тесла користи, чак и ако је цена саморазвијеног БМС-а ниска, цена Теслине инвестиције у БМС износи више од 5.000 америчких долара, што чини више од 5% цене цело возило. Са ове тачке гледишта, не може се рећи да велика батерија није добра. У случају да цена БМС-а није значајно смањена, величину батерије треба одредити према позиционирању аутомобила.
Као још једна основна технологија у електричним возилима, мотор често постаје срж дискусије, посебно Теслин мотор величине лубенице са перформансама спортског аутомобила, што је још запањујуће (вршна снага мотора модела С може да достигне више од 300кВ, максимална обртни момент је 600 Нм, а вршна снага је близу снази једног мотора брзог ЕМУ). Неки истраживачи у немачкој аутомобилској индустрији коментарисали су следеће:
Тесла не користи скоро ништа осим конвенционалних компоненти (алуминијумско кућиште,асинхрони мотор за погон, конвенционална технологија шасије са ваздухомсуспензија, ЕСП и конвенционални кочиони систем са електричном вакуум пумпом, лаптоп ћелијама итд.)
Тесла користи све конвенционалне делове, алуминијумско кућиште, асинхроне моторе, конвенционалну структуру аутомобила, кочиони систем и батерију за лаптоп итд.
Једина права иновација лежи у технологији повезивања батеријећелије, која користи жице за везивање које је Тесла патентирао, као и батеријусистем управљања који се може флешовати „преко ваздуха“, што значи да јевозило више не мора да се вози у радионицу да би примило ажурирања софтвера.
Једини Теслин генијални изум је у њиховом руковању батеријом. Користе посебан кабл за батерију и БМС који омогућава директно бежично умрежавање без потребе да се враћају у фабрику ради ажурирања софтвера.
У ствари, Теслин асинхрони мотор велике густине снаге није превише нов. У Теслином најранијем Роадстер моделу, коришћени су производи тајванске компаније Томита Елецтриц, а параметри се не разликују превише од параметара које је најавио Модел С. У тренутном истраживању, научници у земљи и иностранству имају дизајне за јефтине, велике снаге мотора који се брзо могу пустити у производњу. Дакле, када посматрате ово поље, избегавајте митског Теслу – Теслини мотори су довољно добри, али не толико добри да нико други не може да их направи.
Међу многим типовима мотора, они који се обично користе у електричним возилима су углавном асинхрони мотори (који се називају и индукциони мотори), синхрони мотори са спољашњим узбуђењем, синхрони мотори са трајним магнетима и хибридни синхрони мотори. Они који верују да прва три мотора имају нека знања о електричним возилима имаће неке основне концепте. Асинхрони мотори имају ниску цену и високу поузданост, синхрони мотори са трајним магнетима имају велику густину снаге и ефикасност, малу величину, али високу цену, и сложену контролу секција велике брзине. .
Можда сте мање чули о хибридним синхроним моторима, али недавно су многи европски добављачи мотора почели да обезбеђују такве моторе. Густина снаге и ефикасност су веома високи, а капацитет преоптерећења је јак, али контрола није тешка, што је веома погодно за електрична возила.
Нема ништа посебно у вези са овим мотором. У поређењу са синхроним мотором са трајним магнетом, поред трајних магнета, ротор такође додаје побудни намотај сличан традиционалном синхроном мотору. Такав мотор не само да има велику густину снаге коју доноси трајни магнет, већ може и подесити магнетно поље према потребама кроз побудни намотај, који се лако може контролисати на сваком одсеку брзине. Типичан пример је мотор серије ХСМ1 који производи БРУСА у Швајцарској. Карактеристична крива ХСМ1-10.18.22 је као што је приказано на слици испод. Максимална снага је 220кВ и максимални обртни момент је 460Нм, али његова запремина је само 24Л (30цм у пречнику и 34цм у дужини) и тежи око 76кг. Густина снаге и густина обртног момента су у основи упоредиви са Теслиним производима. Наравно, цена није јефтина. Овај мотор је опремљен фреквентним претварачем, а цена је око 11.000 евра.
За потражњу електричних возила, акумулација моторне технологије је довољно зрела. Оно што тренутно недостаје је мотор дизајниран посебно за електрична возила, а не технологија за прављење таквог мотора. Верује се да ће постепеним сазревањем и развојем тржишта, мотори велике густине снаге постати све популарнији, а цена све ближа људима.
За потражњу електричних возила тренутно недостају само мотори посебно дизајнирани за електрична возила. Верује се да ће постепеним сазревањем и развојем тржишта, мотори велике густине снаге постати све популарнији, а цена све ближа људима.
Истраживање електричних возила треба да се врати на суштину. Суштина електричних возила је безбедан и приступачан транспорт, а не мобилна технолошка лабораторија и не мора нужно да користи најнапреднију и најмодернију технологију. У крајњој линији, треба га планирати и дизајнирати према потребама региона.
Појава Тесле показала је људима да будућност мора припадати електричним возилима. Како ће изгледати будућа електрична возила и какву ће позицију Кина у будућности заузети у индустрији електричних возила још увек није познато. У томе је и чар индустријског рада: за разлику од природних наука, чак и неизбежни резултат на који указују закони друштвених наука захтева од људи да га постигну кроз мукотрпно истраживање и напор!
(Аутор: докторанд из области електротехничких возила на Техничком универзитету у Минхену)
Време поста: 24.03.2022