ایک الیکٹرک کار اتنی ہی آسان ہے جتنی کہ بیٹری اور موٹر کو جمع کرنا

وقت صحیح ہے اور جگہ صحیح ہے، اور تمام چینی الیکٹرک گاڑیوں کی کمپنیاں قابض ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ چین دنیا کی الیکٹرک گاڑیوں کی صنعت کا مرکز بن گیا ہے۔

درحقیقت، جرمنی میں، اگر آپ کا یونٹ چارجنگ ڈھیر فراہم نہیں کرتا ہے، تو آپ کو خود ایک خریدنا پڑ سکتا ہے۔ دہلیز پر تاہم، ہم ہمیشہ اس بات پر بحث کرتے رہتے ہیں کہ اتنی بہترین جرمن کار کمپنیاں ٹیسلا کیوں نہیں بنا سکتیں، اور اب اس کی وجوہات تلاش کرنا مشکل نہیں ہے۔

2014 میں، ٹیکنیکل یونیورسٹی آف میونخ کے پروفیسر لیئنکیمپ نے ایک نئی کتاب "Status of electrical mobility 2014" شائع کی، جو کہ معاشرے کے لیے مفت اور کھلی ہے، اور کہا: "اگرچہ الیکٹرک گاڑیوں میں مختلف نقائص ہوتے ہیں، لیکن میں نے کبھی ایسی کار نہیں دیکھی جو پہلے سے ہی برقی نقل و حرکت کا مالک ہے۔ گاڑی کا ڈرائیور، روایتی کار کے گلے میں دوبارہ داخل ہو گیا۔ یہاں تک کہ سب سے عام الیکٹرک کار بھی آپ کو ڈرائیونگ کی خوشی لاتی ہے، جس کی مثال پٹرول کار سے نہیں ملتی۔ اس طرح کی کار واقعی کار کے مالک کو تجدید نہیں کر سکتی ہے روایتی کاروں کے بازوؤں میں واپس پھینکنا؟

جیسا کہ ہم سب جانتے ہیں، الیکٹرک گاڑی کا دل بیٹری ہے۔

ایک عام الیکٹرک گاڑی کے لیے، یورپی معیاری ٹیسٹ کے تحت، فی 100 کلومیٹر پر توانائی کی کھپت تقریباً 17kWh، یعنی 17kWh ہے۔ ڈاکٹر تھامس پیس نے بہترین ترتیب کے تحت کمپیکٹ گاڑیوں کی توانائی کی کھپت کا مطالعہ کیا۔ لاگت پر غور کیے بغیر، موجودہ دستیاب ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ فی 100 کلومیٹر پر توانائی کی زیادہ سے زیادہ کھپت 15kWh سے تھوڑی زیادہ ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ مختصر مدت میں، اضافی لاگت پر غور کیے بغیر، خود کار کی کارکردگی کو بہتر بنا کر توانائی کی کھپت کو کم کرنے کی کوشش کرنا، توانائی کی بچت کا اثر نسبتاً کم ہے۔

مثال کے طور پر Tesla کے 85kWh بیٹری پیک کو لیں۔ برائے نام ڈرائیونگ کا فاصلہ 500 کلومیٹر ہے۔ اگر توانائی کی کھپت کو مختلف کوششوں کے ذریعے 15kWh/100km تک کم کیا جائے تو ڈرائیونگ کا فاصلہ 560km تک بڑھایا جا سکتا ہے۔ لہذا، یہ کہا جا سکتا ہے کہ کار کی بیٹری کی زندگی بیٹری پیک کی صلاحیت کے متناسب ہے، اور متناسب گتانک نسبتاً طے شدہ ہے۔ اس نقطہ نظر سے، زیادہ توانائی کی کثافت والی بیٹریوں کا استعمال (انرجی Wh/kg فی یونٹ وزن اور توانائی Wh/L فی یونٹ حجم دونوں پر غور کرنے کی ضرورت ہے) الیکٹرک گاڑیوں کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے بہت اہمیت کا حامل ہے، کیونکہ الیکٹرک گاڑیاں، بیٹری کل وزن کا بڑا حصہ رکھتی ہے۔

تمام قسم کی لتیم آئن بیٹریاں سب سے زیادہ متوقع اور سب سے زیادہ استعمال ہونے والی بیٹریاں ہیں۔ آٹوموبائل میں استعمال ہونے والی لتیم بیٹریوں میں بنیادی طور پر نکل کوبالٹ لیتھیم مینگنیٹ ٹرنری بیٹری (NCM)، نکل کوبالٹ لتیم ایلومینیٹ بیٹری (NCA) اور لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹری (LPF) شامل ہیں۔

1. نکل کوبالٹ لتیم مینگنیٹ ٹرنری بیٹری این سی ایمبیرون ملک بہت سی الیکٹرک گاڑیاں استعمال کرتی ہیں کیونکہ اس کی حرارت کی کم پیداوار کی شرح، نسبتاً اچھی استحکام، طویل زندگی، اور توانائی کی کثافت 150-220Wh/kg ہے۔

2. NCA نکل کوبالٹ ایلومینیٹ لتیم بیٹری

ٹیسلا یہ بیٹری استعمال کرتی ہے۔ توانائی کی کثافت زیادہ ہے، 200-260Wh/kg، اور جلد ہی 300Wh/kg تک پہنچنے کی امید ہے۔ بنیادی مسئلہ یہ ہے کہ فی الحال صرف پیناسونک ہی اس بیٹری کو تیار کر سکتا ہے، قیمت زیادہ ہے، اور حفاظت تین لیتھیم بیٹریوں میں سب سے زیادہ خراب ہے، جس کے لیے اعلیٰ کارکردگی والے حرارت کی کھپت اور بیٹری مینجمنٹ سسٹم کی ضرورت ہے۔

3. LPF لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹری آخر میں، آئیے گھریلو برقی گاڑیوں میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والی LPF بیٹری کو دیکھیں۔ اس قسم کی بیٹری کا سب سے بڑا نقصان یہ ہے کہ توانائی کی کثافت بہت کم ہے، جو صرف 100-120Wh/kg تک پہنچ سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، LPF میں خود خارج ہونے کی شرح بھی زیادہ ہے۔ ای وی بنانے والوں کی طرف سے اس میں سے کوئی بھی مطلوب نہیں ہے۔ چین میں LPF کو بڑے پیمانے پر اپنانا گھریلو مینوفیکچررز کی طرف سے مہنگے بیٹری مینجمنٹ اور کولنگ سسٹمز کے لیے کیے گئے سمجھوتے کی طرح ہے - LPF بیٹریاں بہت زیادہ استحکام اور حفاظت کی حامل ہوتی ہیں، اور بیٹری کے خراب انتظامی نظام اور طویل بیٹری لائف کے باوجود مستحکم آپریشن کو یقینی بنا سکتی ہیں۔ اس خصوصیت سے لایا جانے والا ایک اور فائدہ یہ ہے کہ کچھ LPF بیٹریوں میں انتہائی زیادہ خارج ہونے والی طاقت کی کثافت ہوتی ہے، جو گاڑی کی متحرک کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، LPF بیٹریوں کی قیمت نسبتاً کم ہے، اس لیے یہ گھریلو الیکٹرک گاڑیوں کی موجودہ کم ترین اور کم قیمت کی حکمت عملی کے لیے موزوں ہے۔ لیکن کیا اسے مستقبل کی بیٹری ٹیکنالوجی کے طور پر بھرپور طریقے سے تیار کیا جائے گا، اب بھی ایک سوالیہ نشان موجود ہے۔

ایک اوسط الیکٹرک کار کی بیٹری کتنی بڑی ہونی چاہیے؟ کیا یہ ایک بیٹری پیک ہے جس میں ہزاروں ٹیسلا بیٹریاں سیریز اور متوازی ہیں، یا بیٹری پیک ہے جسے BYD کی چند بڑی بیٹریوں کے ساتھ بنایا گیا ہے؟ یہ ایک زیر تحقیق سوال ہے، اور فی الحال اس کا کوئی قطعی جواب نہیں ہے۔ بڑے خلیات اور چھوٹے خلیات پر مشتمل بیٹری پیک کی صرف خصوصیات کو یہاں متعارف کرایا گیا ہے۔

جب بیٹری چھوٹی ہوتی ہے تو، بیٹری کا کل حرارت کی کھپت کا رقبہ نسبتاً بڑا ہوتا ہے، اور پورے بیٹری پیک کے درجہ حرارت کو مناسب گرمی کی کھپت کے ڈیزائن کے ذریعے مؤثر طریقے سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے تاکہ اعلی درجہ حرارت کو تیز ہونے اور کم ہونے سے روکا جا سکے۔ بیٹری کی زندگی. عام طور پر، چھوٹی واحد صلاحیت والی بیٹریوں کی طاقت اور توانائی کی کثافت زیادہ ہوگی۔ آخر میں، اور زیادہ اہم بات، عام طور پر، ایک بیٹری میں جتنی کم توانائی ہوگی، پوری گاڑی کی حفاظت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ ایک بڑی تعداد میں چھوٹے خلیوں پر مشتمل ایک بیٹری پیک، یہاں تک کہ اگر ایک سیل بھی ناکام ہو جائے، تو یہ بہت زیادہ پریشانی کا باعث نہیں بنے گا۔ لیکن اگر بڑی صلاحیت والی بیٹری کے اندر کوئی مسئلہ ہو تو حفاظتی خطرہ بہت زیادہ ہوتا ہے۔ لہذا، بڑے خلیوں کو زیادہ حفاظتی آلات کی ضرورت ہوتی ہے، جو بڑے خلیات پر مشتمل بیٹری پیک کی توانائی کی کثافت کو مزید کم کر دیتا ہے۔

تاہم، Tesla کے حل کے ساتھ، نقصانات بھی واضح ہیں. ہزاروں بیٹریوں کے لیے ایک انتہائی پیچیدہ بیٹری مینجمنٹ سسٹم کی ضرورت ہوتی ہے، اور اضافی لاگت کو کم نہیں کیا جا سکتا۔ ووکس ویگن ای گالف میں استعمال ہونے والے بی ایم ایس (بیٹری مینجمنٹ سسٹم) کی قیمت 17 ڈالر ہے۔ ٹیسلا کی جانب سے استعمال کی جانے والی بیٹریوں کی تعداد کے تخمینے کے مطابق، یہاں تک کہ اگر خود تیار کردہ BMS کی لاگت کم ہے، تب بھی BMS میں ٹیسلا کی سرمایہ کاری کی لاگت 5,000 امریکی ڈالر سے زیادہ ہے، جو کہ اس کی قیمت کا 5% سے زیادہ ہے۔ پوری گاڑی. اس نقطہ نظر سے، یہ نہیں کہا جا سکتا کہ ایک بڑی بیٹری اچھی نہیں ہے. اس صورت میں کہ BMS کی قیمت میں نمایاں کمی نہیں کی گئی ہے، بیٹری پیک کے سائز کا تعین کار کی پوزیشننگ کے مطابق کیا جانا چاہیے۔

الیکٹرک گاڑیوں میں ایک اور بنیادی ٹیکنالوجی کے طور پر، موٹر اکثر بحث کا مرکز بن جاتی ہے، خاص طور پر اسپورٹس کار کی کارکردگی کے ساتھ ٹیسلا کی تربوز کے سائز کی موٹر، ​​جو کہ اور بھی حیران کن ہے (ماڈل ایس موٹر کی چوٹی کی طاقت 300kW سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے، زیادہ سے زیادہ ٹارک 600Nm ہے، اور چوٹی کی طاقت تیز رفتار EMU کی واحد موٹر کی طاقت کے قریب ہے)۔ جرمن آٹوموٹو انڈسٹری کے کچھ محققین نے اس طرح تبصرہ کیا:

Tesla روایتی اجزاء (ایلومینیم باڈی،پروپلشن کے لیے غیر مطابقت پذیر موٹر، ​​ہوا کے ساتھ روایتی چیسس ٹیکنالوجیمعطلی، ESP اور برقی ویکیوم پمپ، لیپ ٹاپ سیل وغیرہ کے ساتھ ایک روایتی بریک سسٹم۔)

ٹیسلا تمام روایتی پرزے، ایلومینیم باڈی، غیر مطابقت پذیر موٹرز، روایتی کار کی ساخت، بریک سسٹم اور لیپ ٹاپ کی بیٹری وغیرہ استعمال کرتی ہے۔

واحد حقیقی جدت بیٹری کو جوڑنے والی ٹیکنالوجی میں ہے۔خلیات، جو بانڈنگ تاروں کا استعمال کرتے ہیں جنہیں ٹیسلا نے پیٹنٹ کیا ہے، ساتھ ہی بیٹری بھیمینجمنٹ سسٹم جو "ہوا کے اوپر" فلاش کیا جا سکتا ہے، مطلب یہ ہے کہگاڑی کو اب سافٹ ویئر اپ ڈیٹس حاصل کرنے کے لیے ورکشاپ تک جانے کی ضرورت نہیں ہے۔

ٹیسلا کی واحد باصلاحیت ایجاد ان کی بیٹری کو سنبھالنا ہے۔ وہ ایک خاص بیٹری کیبل، اور ایک BMS استعمال کرتے ہیں جو سافٹ ویئر کو اپ ڈیٹ کرنے کے لیے فیکٹری میں واپس جانے کی ضرورت کے بغیر براہ راست وائرلیس نیٹ ورکنگ کو قابل بناتا ہے۔

درحقیقت، ٹیسلا کی ہائی پاور ڈینسٹی اسینکرونس موٹر زیادہ نئی نہیں ہے۔ Tesla کے ابتدائی روڈسٹر ماڈل میں، تائیوان کی Tomita Electric کی مصنوعات استعمال کی گئی ہیں، اور پیرامیٹرز ماڈل S کے اعلان کردہ پیرامیٹرز سے زیادہ مختلف نہیں ہیں۔ موجودہ تحقیق میں، اندرون اور بیرون ملک اسکالرز نے کم لاگت، زیادہ طاقت کے لیے ڈیزائن تیار کیے ہیں۔ موٹرز جو تیزی سے پیداوار میں ڈالی جا سکتی ہیں۔ لہٰذا اس فیلڈ کو دیکھتے وقت افسانوی Tesla سے بچیں – Tesla کی موٹریں کافی اچھی ہیں، لیکن اتنی اچھی نہیں کہ کوئی دوسرا انہیں بنا نہ سکے۔

موٹر کی بہت سی اقسام میں سے، جو عام طور پر الیکٹرک گاڑیوں میں استعمال ہوتی ہیں وہ بنیادی طور پر غیر مطابقت پذیر موٹریں ہیں (جنہیں انڈکشن موٹرز بھی کہا جاتا ہے)، بیرونی طور پر پرجوش ہم وقت ساز موٹرز، مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹرز اور ہائبرڈ ہم وقت ساز موٹریں ہیں۔ جو لوگ یہ مانتے ہیں کہ پہلی تین موٹریں الیکٹرک گاڑیوں کے بارے میں کچھ علم رکھتی ہیں ان کے پاس کچھ بنیادی تصورات ہوں گے۔ غیر مطابقت پذیر موٹروں میں کم قیمت اور اعلی وشوسنییتا ہے، مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹرز اعلی طاقت کی کثافت اور کارکردگی، چھوٹے سائز لیکن اعلی قیمت، اور پیچیدہ ہائی سپیڈ سیکشن کنٹرول ہے. .

آپ نے ہائبرڈ سنکرونس موٹرز کے بارے میں کم سنا ہو گا، لیکن حال ہی میں، بہت سے یورپی موٹر سپلائرز نے ایسی موٹریں فراہم کرنا شروع کر دی ہیں۔ بجلی کی کثافت اور کارکردگی بہت زیادہ ہے، اور اوورلوڈ کی صلاحیت مضبوط ہے، لیکن کنٹرول مشکل نہیں ہے، جو الیکٹرک گاڑیوں کے لیے بہت موزوں ہے۔

اس موٹر میں کوئی خاص بات نہیں ہے۔ مستقل مقناطیس کی مطابقت پذیر موٹر کے مقابلے میں، مستقل میگنےٹ کے علاوہ، روٹر روایتی ہم وقت ساز موٹر کی طرح ایک جوش و خروش بھی شامل کرتا ہے۔ اس طرح کی موٹر میں نہ صرف مستقل مقناطیس کی طرف سے لائی جانے والی اعلی طاقت کی کثافت ہوتی ہے، بلکہ یہ مقناطیسی میدان کو جوش و خروش کے ذریعے ضروریات کے مطابق ایڈجسٹ کر سکتی ہے، جسے ہر رفتار والے حصے پر آسانی سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ ایک عام مثال سوئٹزرلینڈ میں BRUSA کی طرف سے تیار کردہ HSM1 سیریز کی موٹر ہے۔ HSM1-10.18.22 خصوصیت کا وکر جیسا کہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ زیادہ سے زیادہ پاور 220kW ہے اور زیادہ سے زیادہ torque 460Nm ہے، لیکن اس کا حجم صرف 24L (قطر میں 30 سینٹی میٹر اور لمبائی 34 سینٹی میٹر) ہے اور اس کا وزن تقریباً 76 کلوگرام ہے۔ طاقت کی کثافت اور ٹارک کی کثافت بنیادی طور پر ٹیسلا کی مصنوعات سے موازنہ ہے۔ بالکل، قیمت سستی نہیں ہے. یہ موٹر فریکوئنسی کنورٹر سے لیس ہے، اور اس کی قیمت تقریباً 11,000 یورو ہے۔

الیکٹرک گاڑیوں کی مانگ کے لیے، موٹر ٹیکنالوجی کا ذخیرہ کافی پختہ ہے۔ اس وقت جس چیز کی کمی ہے وہ خاص طور پر الیکٹرک گاڑیوں کے لیے ڈیزائن کی گئی موٹر ہے، نہ کہ ایسی موٹر بنانے کی ٹیکنالوجی۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ مارکیٹ کی بتدریج پختگی اور ترقی کے ساتھ، اعلی طاقت کی کثافت والی موٹریں زیادہ سے زیادہ مقبول ہوتی جائیں گی، اور قیمت لوگوں کے قریب تر ہوتی جائے گی۔

الیکٹرک گاڑیوں کی مانگ کے لیے، فی الحال صرف خاص طور پر الیکٹرک گاڑیوں کے لیے بنائی گئی موٹروں کی کمی ہے۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ مارکیٹ کی بتدریج پختگی اور ترقی کے ساتھ، اعلی طاقت کی کثافت والی موٹریں زیادہ سے زیادہ مقبول ہوتی جائیں گی، اور قیمت لوگوں کے قریب تر ہوتی جائے گی۔

الیکٹرک گاڑیوں پر تحقیق کو جوہر پر واپس آنے کی ضرورت ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں کا جوہر محفوظ اور سستی نقل و حمل ہے، موبائل ٹیکنالوجی کی لیبارٹری نہیں، اور اس کے لیے ضروری نہیں کہ جدید ترین اور فیشن ایبل ٹیکنالوجی استعمال کی جائے۔ حتمی تجزیے میں اس کی منصوبہ بندی اور ڈیزائن خطے کی ضروریات کے مطابق ہونا چاہیے۔

ٹیسلا کے ظہور نے لوگوں کو دکھایا ہے کہ مستقبل الیکٹرک گاڑیوں کا ہونا چاہیے۔ مستقبل کی الیکٹرک گاڑیاں کیسی ہوں گی اور مستقبل میں چین الیکٹرک گاڑیوں کی صنعت میں کیا مقام حاصل کرے گا یہ ابھی تک نامعلوم ہے۔ یہ صنعتی کام کا بھی دلکشی ہے: قدرتی سائنس کے برعکس، سماجی سائنس کے قوانین کے ذریعے ظاہر ہونے والا ناگزیر نتیجہ بھی لوگوں کو مشکل تلاش اور کوشش کے ذریعے حاصل کرنے کا تقاضا کرتا ہے!

(مصنف: میونخ کی ٹیکنیکل یونیورسٹی میں الیکٹرک وہیکل انجینئرنگ میں پی ایچ ڈی امیدوار)