Momentul este potrivit și locul potrivit, iar toate companiile chineze de vehicule electrice sunt ocupate.China pare să fi devenit centrul industriei de vehicule electrice la nivel mondial.
De fapt, în Germania, dacă unitatea dvs. nu oferă pile de încărcare, poate fi necesar să cumpărați unul singur.în prag.Cu toate acestea, discutăm mereu de ce atât de multe companii germane excelente de mașini nu pot produce Tesla și nu este dificil să găsim motivele acum.
În 2014, profesorul Lienkamp de la Universitatea Tehnică din München a publicat o nouă carte „Starea mobilității electrice 2014”, care este gratuită și deschisă societății, și a spus: „Deși vehiculele electrice au diverse defecte, nu am văzut niciodată o mașină care deține deja o mobilitate electrică.Șoferul mașinii, reintră în îmbrățișarea mașinii tradiționale.Chiar și cea mai obișnuită mașină electrică îți aduce bucuria de a conduce, care nu este egală cu o mașină pe benzină.”O astfel de mașină poate face cu adevărat proprietarul mașinii să nu reînnoiască Aruncarea înapoi în brațele mașinilor tradiționale?
După cum știm cu toții, inima unui vehicul electric este bateria.
Pentru un vehicul electric obișnuit, conform testului standard european, consumul de energie la 100 de kilometri este de aproximativ 17 kWh, adică 17 kWh.Dr. Thomas Pesce a studiat consumul de energie al vehiculelor compacte în configurația optimă.Fara a lua in considerare costul, consumul optim de energie la 100 de kilometri obtinut prin folosirea tehnologiei existente disponibile este putin mai mare de 15 kWh.Aceasta înseamnă că pe termen scurt, încercând să reducem consumul de energie prin optimizarea eficienței mașinii în sine, chiar și fără a lua în considerare costul suplimentar, efectul de economisire a energiei este relativ mic.
Luați ca exemplu acumulatorul de 85 kWh de la Tesla.Distanța nominală de parcurs este de 500 km.Dacă consumul de energie este redus la 15 kWh/100 km prin diverse eforturi, distanța de condus poate fi mărită la 560 km.Prin urmare, se poate spune că durata de viață a bateriei mașinii este proporțională cu capacitatea acumulatorului, iar coeficientul proporțional este relativ fix.Din acest punct de vedere, utilizarea bateriilor cu densitate energetică mai mare (trebuie luate în considerare atât energie Wh/kg per unitate de greutate, cât și energie Wh/L pe unitate de volum) este de mare importanță pentru îmbunătățirea performanței vehiculelor electrice, deoarece în vehiculelor electrice, bateria ocupă o mare parte din greutatea totală.
Toate tipurile de baterii litiu-ion sunt cele mai așteptate și cele mai utilizate baterii.Bateriile cu litiu utilizate în automobile includ în principal bateria ternară cu nichel-cobalt-litiu manganat (NCM), nichel-cobalt-litiu-aluminat (NCA) și bateria cu litiu fier fosfat (LPF).
1. Baterie ternară NCM nichel-cobalt litiu manganateste folosit de multe vehicule electrice în străinătate datorită ratei scăzute de producere a căldurii, stabilității relativ bune, duratei de viață lungi și densității de energie de 150-220Wh/kg.
2. Baterie de litiu NCA nichel-cobalt aluminat
Tesla folosește această baterie.Densitatea de energie este mare, la 200-260Wh/kg, și se așteaptă să ajungă la 300Wh/kg în curând.Principala problemă este că doar Panasonic poate produce această baterie în prezent, prețul este mare, iar siguranța este cea mai proastă dintre cele trei baterii cu litiu, ceea ce necesită disipare a căldurii performante și un sistem de management al bateriei.
3. Bateria LPF cu litiu fier fosfat În sfârșit, să ne uităm la bateria LPF cea mai utilizată în vehiculele electrice de uz casnic.Cel mai mare dezavantaj al acestui tip de baterie este că densitatea de energie este foarte mică, care poate ajunge doar la 100-120Wh/kg.În plus, LPF are și o rată ridicată de auto-descărcare.Nimic din toate acestea nu este dorit de producătorii de vehicule electrice.Adoptarea pe scară largă a LPF în China seamănă mai mult cu un compromis făcut de producătorii autohtoni pentru sistemele scumpe de gestionare a bateriei și de răcire – bateriile LPF au stabilitate și siguranță foarte ridicate și pot asigura o funcționare stabilă chiar și cu sisteme de management slabe a bateriei și o durată de viață mai lungă a bateriei.Un alt beneficiu adus de această caracteristică este că unele baterii LPF au o densitate de putere de descărcare extrem de mare, ceea ce poate îmbunătăți performanța dinamică a vehiculului.În plus, prețul bateriilor LPF este relativ scăzut, deci este potrivit pentru strategia actuală low-end și low-pret a vehiculelor electrice autohtone.Dar dacă va fi puternic dezvoltată ca tehnologia bateriei viitorului, există încă un semn de întrebare.
Cât de mare ar trebui să fie bateria unei mașini electrice obișnuite?Este un acumulator cu mii de baterii Tesla în serie și paralel, sau un acumulator construit cu câteva baterii mari de la BYD?Aceasta este o întrebare insuficientă și nu există în prezent un răspuns cert.Aici sunt introduse doar caracteristicile pachetului de baterii compus din celule mari și celule mici.
Când bateria este mică, aria totală de disipare a căldurii a bateriei va fi relativ mare, iar temperatura întregului pachet de baterii poate fi controlată eficient printr-un design rezonabil de disipare a căldurii pentru a preveni accelerarea și diminuarea temperaturii ridicate de la durata de viata a bateriei.În general, puterea și densitatea de energie a bateriilor cu capacitate unică mai mică vor fi mai mari.În sfârșit, și mai important, în general vorbind, cu cât o singură baterie are mai puțină energie, cu atât este mai mare siguranța întregului vehicul.Un pachet de baterii compus dintr-un număr mare de celule mici, chiar dacă o singură celulă se defectează, nu va cauza prea multe probleme.Dar dacă există o problemă în interiorul unei baterii cu o capacitate mare, pericolul de siguranță este mult mai mare.Prin urmare, celulele mari necesită mai multe dispozitive de protecție, ceea ce reduce și mai mult densitatea de energie a pachetului de baterii compus din celule mari.
Cu toate acestea, cu soluția Tesla, dezavantajele sunt și ele evidente.Mii de baterii necesită un sistem de management al bateriilor extrem de complex, iar costul suplimentar nu poate fi subestimat.BMS (Battery Management System) folosit pe Volkswagen E-Golf, un submodul capabil să gestioneze 12 baterii, costă 17 dolari.Conform estimării numărului de baterii utilizate de Tesla, chiar dacă costul BMS auto-dezvoltat este scăzut, costul investiției Tesla în BMS este mai mare de 5.000 de dolari SUA, reprezentând mai mult de 5% din costul întreg vehiculul.Din acest punct de vedere, nu se poate spune că o baterie mare nu este bună.În cazul în care prețul BMS nu a fost redus semnificativ, dimensiunea pachetului de baterii trebuie determinată în funcție de poziționarea mașinii.
Fiind o altă tehnologie de bază în vehiculele electrice, motorul devine adesea nucleul discuției, în special motorul Tesla de mărimea unui pepene verde cu performanță de mașină sport, care este și mai uluitor (puterea de vârf a motorului Model S poate atinge mai mult de 300 kW, maximul cuplul este de 600 Nm, iar puterea de vârf este aproape de puterea unui singur motor al unui EMU de mare viteză).Unii cercetători din industria auto germană au comentat după cum urmează:
Tesla nu folosește aproape nimic în afară de componente convenționale (corp din aluminiu,motor asincron pentru propulsie, tehnologie convențională de șasiu cu aersuspensie, ESP și un sistem de frânare convențional cu pompă electrică de vid, celule pentru laptop etc.)
Tesla folosește toate părțile convenționale, caroserie din aluminiu, motoare asincrone, structura convențională a mașinii, sistemul de frânare și bateria laptopului etc.
Singura inovație autentică constă în tehnologia care conectează bateriacelule, care utilizează fire de legătură pe care Tesla le-a brevetat, precum și bateriesistem de management care poate fi flash „aer”, adicăvehiculul nu mai trebuie să conducă la un atelier pentru a primi actualizări de software.
Singura invenție genială a lui Tesla este în manipularea bateriei.Folosesc un cablu special pentru baterie și un BMS care permite conectarea directă în rețea fără fir fără a fi nevoie să vă întoarceți la fabrică pentru a actualiza software-ul.
De fapt, motorul asincron cu densitate mare de putere al Tesla nu este prea nou.În cel mai vechi model Roadster al lui Tesla, sunt folosite produsele companiei taiwaneze Tomita Electric, iar parametrii nu sunt prea diferiți de parametrii anunțați de Model S. În cercetările actuale, cercetătorii din țară și din străinătate au modele pentru low-cost, mare putere. motoare care pot fi puse rapid în producție.Așa că, atunci când te uiți la acest domeniu, evită mitica Tesla – motoarele lui Tesla sunt suficient de bune, dar nu atât de bune încât nimeni altcineva să nu le poată construi.
Dintre numeroasele tipuri de motoare, cele utilizate în mod obișnuit în vehiculele electrice sunt în principal motoare asincrone (numite și motoare cu inducție), motoare sincrone excitate extern, motoare sincrone cu magnet permanenți și motoare sincrone hibride.Cei care cred că primele trei motoare au unele cunoștințe despre vehiculele electrice vor avea câteva concepte de bază.Motoarele asincrone au costuri reduse și fiabilitate ridicată, motoarele sincrone cu magnet permanenți au o densitate și eficiență ridicată a puterii, dimensiuni mici, dar preț ridicat și un control complex al secțiunii de mare viteză..
Poate că ați auzit mai puțin despre motoarele hibride sincrone, dar recent, mulți furnizori europeni de motoare au început să furnizeze astfel de motoare.Densitatea puterii și eficiența sunt foarte mari, iar capacitatea de suprasarcină este puternică, dar controlul nu este dificil, ceea ce este foarte potrivit pentru vehiculele electrice.
Nu are nimic special la acest motor.În comparație cu motorul sincron cu magnet permanent, pe lângă magneții permanenți, rotorul adaugă și o înfășurare de excitație similară cu motorul sincron tradițional.Un astfel de motor nu numai că are densitatea mare de putere adusă de magnetul permanent, dar poate și regla câmpul magnetic în funcție de nevoi prin înfășurarea de excitație, care poate fi controlată cu ușurință la fiecare secțiune de viteză.Un exemplu tipic este motorul din seria HSM1 produs de BRUSA în Elveția.Curba caracteristică HSM1-10.18.22 este prezentată în figura de mai jos.Puterea maximă este de 220kW, iar cuplul maxim este de 460Nm, dar volumul său este de doar 24L (30 cm în diametru și 34 cm în lungime) și cântărește aproximativ 76 kg.Densitatea de putere și densitatea cuplului sunt practic comparabile cu produsele Tesla.Desigur, prețul nu este ieftin.Acest motor este echipat cu convertizor de frecventa, iar pretul este in jur de 11.000 de euro.
Pentru cererea de vehicule electrice, acumularea de tehnologie a motoarelor este suficient de matură.Ceea ce lipsește în prezent este un motor conceput special pentru vehicule electrice, nu tehnologia pentru a face un astfel de motor.Se crede că, odată cu maturitatea și dezvoltarea treptată a pieței, motoarele cu densitate mare de putere vor deveni din ce în ce mai populare, iar prețul va deveni din ce în ce mai aproape de oameni.
Pentru cererea de vehicule electrice, în prezent există doar o lipsă de motoare special concepute pentru vehicule electrice.Se crede că, odată cu maturitatea și dezvoltarea treptată a pieței, motoarele cu densitate mare de putere vor deveni din ce în ce mai populare, iar prețul va deveni din ce în ce mai aproape de oameni.
Cercetarea vehiculelor electrice trebuie să revină la esență.Esența vehiculelor electrice este transportul sigur și accesibil, nu un laborator de tehnologie mobilă și nu trebuie neapărat să folosească cea mai avansată și la modă tehnologie.În ultimă analiză, ar trebui să fie planificat și proiectat în funcție de nevoile regiunii.
Apariția Tesla a arătat oamenilor că viitorul trebuie să aparțină vehiculelor electrice.Cum vor arăta viitoarele vehicule electrice și ce poziție va ocupa China în industria vehiculelor electrice în viitor sunt încă necunoscute.Acesta este și farmecul muncii industriale: spre deosebire de știința naturii, chiar și rezultatul inevitabil indicat de legile științei sociale impune oamenilor să-l atingă prin explorare și efort ardu!
(Autor: doctorand în ingineria vehiculelor electrice la Universitatea Tehnică din München)
Ora postării: 24-mar-2022