Wakati ni sawa na mahali ni sawa, na makampuni yote ya magari ya umeme ya China yanamilikiwa. China inaonekana kuwa kitovu cha tasnia ya magari ya umeme duniani.
Kwa kweli, huko Ujerumani, ikiwa kitengo chako haitoi piles za malipo, unaweza kuhitaji kununua mwenyewe. kwenye mlango. Walakini, tunajadili kila mara kwa nini kampuni nyingi bora za magari za Ujerumani haziwezi kutengeneza Tesla, na sio ngumu kupata sababu sasa.
Mnamo mwaka wa 2014, Profesa Lienkamp wa Chuo Kikuu cha Ufundi cha Munich alichapisha kitabu kipya "Hali ya uhamaji wa umeme 2014", ambayo ni ya bure na wazi kwa jamii, na kusema: "Ingawa magari ya umeme yana hitilafu mbalimbali, sijawahi kuona gari ambalo tayari anamiliki uhamaji wa umeme. Dereva wa gari, aingie tena kwenye kumbatio la gari la kitamaduni. Hata gari la kawaida la umeme hukuletea furaha ya kuendesha gari, ambayo haiwezi kulinganishwa na gari la petroli. Gari kama hilo linaweza kweli kumfanya mwenye gari asifanye upya Kurusha nyuma kwenye mikono ya magari ya kitamaduni?
Kama tunavyojua, moyo wa gari la umeme ni betri.
Kwa gari la kawaida la umeme, chini ya mtihani wa kiwango cha Ulaya, matumizi ya nishati kwa kilomita 100 ni kuhusu 17kWh, yaani, 17 kWh. Dk. Thomas Pesce alisoma matumizi ya nishati ya magari madogo chini ya usanidi bora. Bila kuzingatia gharama, matumizi bora ya nishati kwa kila kilomita 100 iliyopatikana kwa kutumia teknolojia iliyopo ni zaidi ya 15kWh kidogo. Hii ina maana kwamba kwa muda mfupi, kujaribu kupunguza matumizi ya nishati kwa kuboresha ufanisi wa gari yenyewe, hata bila kuzingatia gharama ya ziada, athari ya kuokoa nishati ni ndogo.
Chukua kifurushi cha betri cha 85kWh cha Tesla kama mfano. Umbali wa kawaida wa kuendesha gari ni 500km. Ikiwa matumizi ya nishati yatapunguzwa hadi 15kWh/100km kupitia juhudi mbalimbali, umbali wa kuendesha gari unaweza kuongezeka hadi 560km. Kwa hiyo, inaweza kusema kuwa maisha ya betri ya gari ni sawia na uwezo wa pakiti ya betri, na mgawo wa uwiano umewekwa kiasi. Kwa mtazamo huu, matumizi ya betri zilizo na msongamano mkubwa wa nishati (nishati zote Wh/kg kwa uzito wa kitengo na nishati Wh/L kwa ujazo wa uniti zinapaswa kuzingatiwa) ni muhimu sana ili kuboresha utendaji wa magari ya umeme, kwa sababu katika magari ya umeme, betri inachukua sehemu kubwa ya uzito wa jumla.
Aina zote za betri za lithiamu-ioni ndizo zinazotarajiwa zaidi na zinazotumiwa sana. Betri za lithiamu zinazotumiwa kwenye magari hasa ni pamoja na betri ya nickel cobalt lithiamu manganenate ternary (NCM), betri ya nickel cobalt lithiamu aluminate (NCA) na betri ya lithiamu iron fosfati (LPF).
1. Nikeli-cobalt lithiamu manganeti ternary betri NCMhutumiwa na magari mengi ya umeme nje ya nchi kwa sababu ya kiwango cha chini cha uzalishaji wa joto, utulivu mzuri, maisha marefu, na msongamano wa nishati wa 150-220Wh/kg.
2. NCA nikeli-cobalt aluminate lithiamu betri
Tesla hutumia betri hii. Msongamano wa nishati ni wa juu, kwa 200-260Wh/kg, na unatarajiwa kufikia 300Wh/kg hivi karibuni. Tatizo kuu ni kwamba Panasonic pekee inaweza kuzalisha betri hii kwa sasa, bei ni ya juu, na usalama ni mbaya zaidi kati ya betri tatu za lithiamu, ambayo inahitaji uharibifu wa joto wa juu wa utendaji na mfumo wa usimamizi wa betri.
3. Betri ya phosphate ya lithiamu ya chuma ya LPF Hatimaye, hebu tuangalie betri ya LPF inayotumika zaidi katika magari ya umeme ya nyumbani. Hasara kubwa ya aina hii ya betri ni kwamba wiani wa nishati ni mdogo sana, ambayo inaweza tu kufikia 100-120Wh / kg. Kwa kuongezea, LPF pia ina kiwango cha juu cha kutokwa kwa kibinafsi. Hakuna kati ya hii inayotakikana na watengenezaji wa EV. Kupitishwa kwa LPF nchini China kunafanana zaidi na maelewano yaliyofanywa na watengenezaji wa ndani kwa ajili ya usimamizi wa betri ghali na mifumo ya kupoeza - Betri za LPF zina uthabiti na usalama wa hali ya juu sana, na zinaweza kuhakikisha utendakazi thabiti hata kwa mifumo duni ya usimamizi wa betri na maisha marefu ya betri. Faida nyingine inayoletwa na kipengele hiki ni kwamba baadhi ya betri za LPF zina msongamano wa juu sana wa kutokwa kwa nguvu, ambayo inaweza kuboresha utendakazi wa gari. Kwa kuongeza, bei ya betri za LPF ni duni, hivyo inafaa kwa mkakati wa sasa wa bei ya chini na ya bei ya chini ya magari ya umeme ya ndani. Lakini ikiwa itaendelezwa kwa nguvu kama teknolojia ya betri ya siku zijazo, bado kuna alama ya kuuliza.
Je, betri ya gari la wastani la umeme inapaswa kuwa na ukubwa gani? Je, ni kifurushi cha betri kilicho na maelfu ya betri za Tesla kwa mfululizo na sambamba, au kifurushi cha betri kilichojengwa kwa betri kubwa chache kutoka kwa BYD? Hili ni swali ambalo halijafanyiwa utafiti, na kwa sasa hakuna jibu la uhakika. Sifa tu za pakiti ya betri inayojumuisha seli kubwa na seli ndogo ndizo zinazoletwa hapa.
Wakati betri ni ndogo, jumla ya eneo la kuteketeza joto la betri litakuwa kubwa kiasi, na halijoto ya pakiti nzima ya betri inaweza kudhibitiwa ipasavyo kupitia muundo mzuri wa utaftaji wa joto ili kuzuia joto la juu kuharakisha na kudhoofisha. maisha ya betri. Kwa ujumla, msongamano wa nguvu na nishati ya betri zilizo na uwezo mdogo zaidi utakuwa juu. Hatimaye, na muhimu zaidi, kwa ujumla, jinsi betri moja inavyokuwa na nishati kidogo, ndivyo usalama wa gari zima unavyoongezeka. Pakiti ya betri inayojumuisha idadi kubwa ya seli ndogo, hata kama seli moja itashindwa, haitasababisha tatizo kubwa sana. Lakini ikiwa kuna tatizo ndani ya betri yenye uwezo mkubwa, hatari ya usalama ni kubwa zaidi. Kwa hiyo, seli kubwa zinahitaji vifaa zaidi vya ulinzi, ambayo hupunguza zaidi wiani wa nishati ya pakiti ya betri inayojumuisha seli kubwa.
Hata hivyo, kwa ufumbuzi wa Tesla, hasara pia ni dhahiri. Maelfu ya betri yanahitaji mfumo changamano wa usimamizi wa betri, na gharama ya ziada haiwezi kupunguzwa. BMS (Mfumo wa Kudhibiti Betri) unaotumika kwenye Volkswagen E-Golf, moduli ndogo yenye uwezo wa kudhibiti betri 12, inagharimu $17. Kulingana na makadirio ya idadi ya betri zinazotumiwa na Tesla, hata kama gharama ya BMS ya kujiendeleza ni ndogo, gharama ya uwekezaji wa Tesla katika BMS ni zaidi ya dola za Marekani 5,000, uhasibu kwa zaidi ya 5% ya gharama ya gari zima. Kwa mtazamo huu, haiwezi kusema kuwa betri kubwa si nzuri. Katika kesi ambayo bei ya BMS haijapunguzwa kwa kiasi kikubwa, ukubwa wa pakiti ya betri inapaswa kuamua kulingana na nafasi ya gari.
Kama teknolojia nyingine ya msingi katika magari ya umeme, motor mara nyingi huwa msingi wa majadiliano, haswa gari la ukubwa wa watermelon la Tesla na utendaji wa gari la michezo, ambayo inashangaza zaidi (nguvu ya kilele cha gari la Model S inaweza kufikia zaidi ya 300kW, Kiwango cha juu torque ni 600Nm, na nguvu ya kilele iko karibu na nguvu ya motor moja ya EMU ya kasi). Watafiti wengine katika tasnia ya magari ya Ujerumani walitoa maoni kama ifuatavyo:
Tesla haitumii chochote isipokuwa vifaa vya kawaida (mwili wa alumini,Asynchronous motor kwa propulsion, teknolojia ya kawaida chassier na hewakusimamishwa, ESP na mfumo wa breki wa kawaida na pampu ya utupu ya umeme, seli za kompyuta ndogo n.k.)
Tesla hutumia sehemu zote za kawaida, mwili wa alumini, motors asynchronous, muundo wa kawaida wa gari, mfumo wa breki na betri ya kompyuta ya mkononi nk.
Ubunifu pekee wa kweli upo katika teknolojia ya kuunganisha betriseli, ambazo hutumia nyaya za kuunganisha ambazo Tesla ana hati miliki, pamoja na betrimfumo wa usimamizi ambao unaweza kuwaka "juu ya hewa", ikimaanisha kuwagari halihitaji tena kuendesha hadi kwenye warsha ili kupokea masasisho ya programu.
Uvumbuzi wa pekee wa Tesla ni katika utunzaji wao wa betri. Wanatumia kebo maalum ya betri, na BMS inayowezesha mitandao isiyo na waya moja kwa moja bila hitaji la kurudi kiwandani kusasisha programu.
Kwa kweli, motor ya Tesla yenye nguvu nyingi ya asynchronous sio mpya sana. Katika mfano wa kwanza wa Roadster wa Tesla, bidhaa za Tomita Electric ya Taiwan zinatumiwa, na vigezo si tofauti sana na vigezo vilivyotangazwa na Model S. Katika utafiti wa sasa, wasomi wa nyumbani na nje ya nchi wana miundo ya gharama nafuu, yenye nguvu ya juu. motors ambazo zinaweza kuwekwa haraka katika uzalishaji. Kwa hiyo unapoangalia uwanja huu, epuka Tesla ya hadithi - motors za Tesla ni za kutosha, lakini sio nzuri sana kwamba hakuna mtu mwingine anayeweza kuzijenga.
Miongoni mwa aina nyingi za magari, zile zinazotumiwa kwa kawaida katika magari ya umeme ni hasa motors asynchronous (pia huitwa motors induction), motors synchronous msisimko nje, kudumu sumaku motors synchronous na mseto synchronous motors. Wale wanaoamini kwamba motors tatu za kwanza zina ujuzi fulani kuhusu magari ya umeme watakuwa na dhana fulani za msingi. Motors za Asynchronous zina gharama ya chini na kuegemea juu, motors za kudumu za sumaku za synchronous zina wiani mkubwa wa nguvu na ufanisi, saizi ndogo lakini bei ya juu, na udhibiti mgumu wa sehemu ya kasi ya juu. .
Huenda umesikia kidogo kuhusu motors za synchronous za mseto, lakini hivi karibuni, wauzaji wengi wa magari wa Ulaya wameanza kutoa motors hizo. Uzito wa nguvu na ufanisi ni wa juu sana, na uwezo wa overload ni nguvu, lakini udhibiti si vigumu, ambayo inafaa sana kwa magari ya umeme.
Hakuna kitu maalum kuhusu motor hii. Ikilinganishwa na motor synchronous sumaku ya kudumu, pamoja na sumaku za kudumu, rotor pia huongeza vilima vya msisimko sawa na motor ya jadi ya synchronous. Gari kama hiyo sio tu kuwa na msongamano mkubwa wa nguvu unaoletwa na sumaku ya kudumu, lakini pia inaweza kurekebisha uwanja wa sumaku kulingana na mahitaji kupitia vilima vya msisimko, ambavyo vinaweza kudhibitiwa kwa urahisi katika kila sehemu ya kasi. Mfano wa kawaida ni motor ya mfululizo wa HSM1 inayozalishwa na BRUSA nchini Uswizi. Mkunjo wa tabia ya HSM1-10.18.22 ni kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro hapa chini. Nguvu ya juu ni 220kW na torque ya juu ni 460Nm, lakini kiasi chake ni 24L tu (30 cm kwa kipenyo na 34 cm kwa urefu) na uzani wa 76kg. Uzito wa nguvu na wiani wa torque kimsingi hulinganishwa na bidhaa za Tesla. Bila shaka, bei si nafuu. Injini hii ina vifaa vya kubadilisha mzunguko, na bei ni karibu euro 11,000.
Kwa mahitaji ya magari ya umeme, mkusanyiko wa teknolojia ya magari ni kukomaa kwa kutosha. Kinachokosekana kwa sasa ni motor iliyoundwa mahsusi kwa magari ya umeme, sio teknolojia ya kutengeneza motor kama hiyo. Inaaminika kuwa kwa ukomavu wa taratibu na maendeleo ya soko, motors zilizo na msongamano mkubwa wa nguvu zitakuwa maarufu zaidi na zaidi, na bei itakuwa karibu zaidi na watu.
Kwa mahitaji ya magari ya umeme, kwa sasa kuna ukosefu tu wa motors iliyoundwa mahsusi kwa magari ya umeme. Inaaminika kuwa kwa ukomavu wa taratibu na maendeleo ya soko, motors zilizo na msongamano mkubwa wa nguvu zitakuwa maarufu zaidi na zaidi, na bei itakuwa karibu zaidi na watu.
Utafiti juu ya magari ya umeme unahitaji kurudi kwenye kiini. Kiini cha magari ya umeme ni usafiri salama na wa bei nafuu, sio maabara ya teknolojia ya simu, na si lazima kutumia teknolojia ya juu zaidi na ya mtindo. Katika uchambuzi wa mwisho, inapaswa kupangwa na kuundwa kulingana na mahitaji ya kanda.
Kuibuka kwa Tesla kumeonyesha watu kwamba siku zijazo lazima iwe ya magari ya umeme. Magari ya umeme ya siku zijazo yataonekanaje na China itachukua nafasi gani katika tasnia ya magari ya umeme katika siku zijazo bado haijulikani. Hii pia ni haiba ya kazi ya viwandani: tofauti na sayansi asilia, hata matokeo yasiyoepukika yanayoonyeshwa na sheria za sayansi ya kijamii yanahitaji watu kuyafanikisha kupitia uchunguzi na juhudi ngumu!
(Mwandishi: Mgombea wa PhD katika uhandisi wa gari la umeme katika Chuo Kikuu cha Ufundi cha Munich)
Muda wa posta: Mar-24-2022