Уақыт және орын дұрыс және барлық қытайлық электр көлік компаниялары жұмыс істейді.Қытай әлемдегі электромобиль өнеркәсібінің орталығына айналғандай.
Шындығында, Германияда сіздің құрылғыңыз зарядтау қадаларын қамтамасыз етпесе, өзіңіз сатып алу қажет болуы мүмкін.босағада.Дегенмен, біз әрқашан көптеген керемет неміс автомобиль компаниялары неге Tesla жасай алмайтынын талқылаймыз және қазір оның себептерін табу қиын емес.
2014 жылы Мюнхен техникалық университетінің профессоры Лиенкамп «Электрлік ұтқырлық жағдайы 2014» жаңа кітабын шығарды, ол тегін және қоғамға ашық және былай деді: «Электрокөліктердің әртүрлі ақаулары болғанымен, мен ешқашан көлікті көрген емеспін. қазірдің өзінде электрлік мобильділікке ие.Көлік жүргізушісі, дәстүрлі көліктің құшағына қайта кіріңіз.Тіпті ең көп таралған электромобиль сізге бензинмен жүретін көлікпен теңдессіз көлік жүргізудің қуанышын береді».Мұндай көлік шынымен де автокөлік иесін жаңартпауға мәжбүрлей алады.
Бәріміз білетіндей, электр көлігінің жүрегі аккумулятор болып табылады.
Кәдімгі электр көлігі үшін еуропалық стандарт сынағы бойынша 100 километрге энергия шығыны шамамен 17 кВт/сағ құрайды, яғни 17 кВт/сағ.Доктор Томас Пессе оңтайлы конфигурацияда шағын көліктердің энергия тұтынуын зерттеді.Құнды есепке алмағанда, қолда бар технологияны пайдалану арқылы алынған 100 километрге оңтайлы энергия тұтыну 15 кВт/сағ.Бұл қысқа мерзімді перспективада автомобильдің тиімділігін оңтайландыру арқылы энергияны тұтынуды азайтуға тырысып, тіпті қосымша шығындарды есепке алмағанда, энергияны үнемдеу әсері салыстырмалы түрде аз екенін білдіреді.
Мысал ретінде Tesla-ның 85 кВт/сағ батарея жинағын алайық.Номиналды жүргізу қашықтығы 500 км.Егер энергияны тұтыну әртүрлі әрекеттер арқылы 15 кВт сағ/100 км-ге дейін азайтылса, көлік жүргізу қашықтығын 560 км-ге дейін арттыруға болады.Демек, автомобильдің батареясының қызмет ету мерзімі аккумуляторлар жинағының сыйымдылығына пропорционалды, ал пропорционалды коэффициент салыстырмалы түрде бекітілген деп айтуға болады.Осы тұрғыдан алғанда, энергияның тығыздығы жоғары аккумуляторларды пайдалану (бірлік салмақтағы энергия Вт/кг да, көлем бірлігіне Вт/л энергияны да ескеру қажет) электрлі көліктердің жұмысын жақсарту үшін үлкен маңызға ие, өйткені электр көліктерінде аккумулятор жалпы салмақтың көп бөлігін алады.
Литий-ионды батареялардың барлық түрлері ең көп күтілетін және ең көп қолданылатын батареялар болып табылады.Автокөліктерде қолданылатын литий батареяларына негізінен никель кобальтты литий-манганат үштік батареясы (NCM), никель кобальтты литий алюминат батареясы (NCA) және литий-темір фосфат батареясы (LPF) кіреді.
1. Никель-кобальтты литий-манганат үштік батарея NCMЖылу өндіру жылдамдығы төмен, салыстырмалы түрде жақсы тұрақтылық, ұзақ қызмет ету мерзімі және 150-220 Вт/кг энергия тығыздығына байланысты шетелде көптеген электр көліктері пайдаланады.
2. NCA никель-кобальт алюминатты литий батареясы
Tesla бұл батареяны пайдаланады.Энергия тығыздығы жоғары, 200-260 Вт/кг және жақын арада 300 Вт/кг жетеді деп күтілуде.Басты мәселе қазіргі уақытта бұл аккумуляторды тек Panasonic ғана шығара алады, бағасы жоғары, ал қауіпсіздік үш литий батареясының ішінде ең нашар, ол жоғары өнімді жылуды таратуды және батареяны басқару жүйесін қажет етеді.
3. LPF литий-темір фосфат батареясы Соңында, отандық электр көліктерінде жиі қолданылатын LPF батареясын қарастырайық.Аккумулятордың бұл түрінің ең үлкен кемшілігі - энергия тығыздығы өте төмен, ол тек 100-120 Вт/кг жетеді.Сонымен қатар, LPF-де өздігінен разрядтың жоғары жылдамдығы бар.Бұлардың ешқайсысы EV өндірушілеріне қажет емес.Қытайда LPF-ті кеңінен қолдану қымбат батареяларды басқару және салқындату жүйелері үшін отандық өндірушілер жасаған ымыраға ұқсайды - LPF батареялары өте жоғары тұрақтылық пен қауіпсіздікке ие және батареяны басқарудың нашар жүйелері мен батареяның қызмет ету мерзімі ұзағырақ болса да, тұрақты жұмысты қамтамасыз ете алады.Бұл мүмкіндіктің тағы бір артықшылығы - кейбір LPF батареяларының өте жоғары разряд қуатының тығыздығы бар, бұл көліктің динамикалық өнімділігін жақсартады.Сонымен қатар, LPF батареяларының бағасы салыстырмалы түрде төмен, сондықтан ол отандық электр көліктерінің қазіргі төмен және төмен баға стратегиясына қолайлы.Бірақ ол болашақтың батарея технологиясы ретінде қарқынды түрде дамыды ма, әлі де сұрақ белгісі бар.
Орташа электромобильдің аккумуляторы қанша болуы керек?Бұл сериялы және параллельді мыңдаған Tesla батареялары бар аккумулятор жинағы ма, әлде BYD компаниясының бірнеше үлкен батареяларымен жасалған аккумуляторлар жинағы ма?Бұл аз зерттелген сұрақ, және қазіргі уақытта нақты жауап жоқ.Мұнда тек үлкен ұяшықтар мен шағын ұяшықтардан тұратын батарея жинағының сипаттамалары ғана енгізілген.
Батарея кішкентай болған кезде, батареяның жалпы жылу тарату аймағы салыстырмалы түрде үлкен болады және жоғары температураның жылдамдауына және төмендеуіне жол бермеу үшін барлық батарея жинағының температурасын ақылға қонымды жылу тарату дизайны арқылы тиімді басқаруға болады. батареяның қызмет ету мерзімі.Әдетте, бір сыйымдылығы кішірек батареялардың қуаты мен энергия тығыздығы жоғары болады.Ақырында, және одан да маңыздысы, жалпы айтқанда, бір аккумулятордың энергиясы неғұрлым аз болса, бүкіл көліктің қауіпсіздігі соғұрлым жоғары болады.Көптеген шағын ұяшықтардан тұратын батарея жинағы, тіпті бір ұяшық істен шыққан жағдайда да, ол тым көп қиындық тудырмайды.Бірақ үлкен сыйымдылығы бар аккумулятордың ішінде ақаулық болса, қауіпсіздік қаупі әлдеқайда жоғары.Сондықтан үлкен ұяшықтар көбірек қорғаныс құрылғыларын қажет етеді, бұл үлкен ұяшықтардан тұратын батарея жинағының энергия тығыздығын одан әрі төмендетеді.
Дегенмен, Тесла шешімімен кемшіліктер де анық.Мыңдаған батареялар өте күрделі аккумуляторды басқару жүйесін қажет етеді және қосымша шығынды бағаламау мүмкін емес.Volkswagen E-Golf көлігінде қолданылатын BMS (батареяны басқару жүйесі) 12 аккумуляторды басқаруға қабілетті қосалқы модульдің құны 17 долларды құрайды.Tesla пайдаланатын батареялар санын бағалауға сәйкес, өздігінен әзірлеген BMS құны төмен болса да, Тесланың BMS-ке салған инвестициясының құны 5000 АҚШ долларын құрайды, бұл оның құнының 5% -дан астамын құрайды. бүкіл көлік.Осы тұрғыдан алғанда, үлкен батарея жақсы емес деп айтуға болмайды.Егер BMS бағасы айтарлықтай төмендемеген болса, аккумуляторлар жинағының өлшемі автомобильдің орналасуына сәйкес анықталуы керек.
Электрлік көліктердегі тағы бір негізгі технология ретінде қозғалтқыш жиі пікірталастың өзегіне айналады, әсіресе Tesla-ның спорттық автомобиль өнімділігі бар қарбыз өлшемді моторы, бұл одан да таң қалдырады (Model S қозғалтқышының ең жоғары қуаты 300 кВт-тан асуы мүмкін, максимум айналу моменті 600 Нм, ал ең жоғары қуат жоғары жылдамдықты EMU бір қозғалтқышының қуатына жақын).Неміс автомобиль өнеркәсібінің кейбір зерттеушілері келесідей түсініктеме берді:
Tesla кәдімгі компоненттерден басқа ештеңені дерлік пайдаланбайды (алюминий корпусы,қозғалысқа арналған асинхронды қозғалтқыш, ауамен кәдімгі шасси технологиясысуспензия, ESP және электрлік вакуумдық сорғы бар кәдімгі тежеу жүйесі, ноутбук ұяшықтары және т.б.)
Tesla барлық кәдімгі бөлшектерді, алюминий корпусын, асинхронды қозғалтқыштарды, кәдімгі автомобиль құрылымын, тежегіш жүйесін және ноутбук батареясын және т.б. пайдаланады.
Жалғыз шынайы жаңалық батареяны байланыстыратын технологияда жатырұяшықтар, олар Tesla патенттеген байланыстырушы сымдарды, сондай-ақ батареяны пайдаланады«әуе арқылы» жарқылдауға болатын басқару жүйесі, яғнибағдарламалық құрал жаңартуларын алу үшін көлікке енді шеберханаға бару қажет емес.
Тесланың жалғыз данышпан өнертабысы - олардың батареямен жұмыс істеуі.Олар арнайы аккумулятор кабелін және бағдарламалық жасақтаманы жаңарту үшін зауытқа оралудың қажеті жоқ тікелей сымсыз желіге қосылуға мүмкіндік беретін BMS пайдаланады.
Шын мәнінде, Tesla-ның жоғары қуат тығыздығы асинхронды қозғалтқышы тым жаңа емес.Tesla-ның ең алғашқы Roadster үлгісінде Тайваньның Tomita Electric өнімдері пайдаланылады және параметрлер S Modeli жариялаған параметрлерден тым ерекшеленбейді. Ағымдағы зерттеулерде отандық және шетелдегі ғалымдар арзан, жоғары қуатқа арналған жобаларға ие. өндіріске тез енгізілетін қозғалтқыштар.Сондықтан бұл салаға қараған кезде мифтік Tesla-дан аулақ болыңыз - Tesla қозғалтқыштары жеткілікті жақсы, бірақ оларды ешкім жасай алмайтындай жақсы емес.
Көптеген қозғалтқыш түрлерінің ішінде электрлік көліктерде жиі қолданылатындар негізінен асинхронды қозғалтқыштар (индукциялық қозғалтқыштар деп те аталады), сыртқы қозған синхронды қозғалтқыштар, тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштар және гибридті синхронды қозғалтқыштар.Алғашқы үш қозғалтқыштың электрлік көліктер туралы біраз білімі бар деп санайтындар кейбір негізгі түсініктерге ие болады.Асинхронды қозғалтқыштар төмен бағаға және жоғары сенімділікке ие, тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштар жоғары қуат тығыздығы мен тиімділігіне, шағын өлшемді, бірақ жоғары бағаға және күрделі жоғары жылдамдықты бөлімді басқаруға ие..
Сіз гибридті синхронды қозғалтқыштар туралы аз естіген шығарсыз, бірақ жақында көптеген еуропалық мотор жеткізушілері мұндай қозғалтқыштарды бере бастады.Қуаттың тығыздығы мен тиімділігі өте жоғары, ал шамадан тыс жүктеме қабілеттілігі күшті, бірақ басқару қиын емес, бұл электр көліктері үшін өте қолайлы.
Бұл қозғалтқышта ерекше ештеңе жоқ.Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқышпен салыстырғанда, тұрақты магниттерден басқа, ротор дәстүрлі синхронды қозғалтқышқа ұқсас қоздыру орамасын қосады.Мұндай қозғалтқыш тұрақты магнит әкелетін жоғары қуат тығыздығына ие ғана емес, сонымен қатар әрбір жылдамдық бөлігінде оңай басқарылатын қоздыру орамасы арқылы магнит өрісін қажеттіліктерге сәйкес реттей алады.Әдеттегі мысал - Швейцариядағы BRUSA шығарған HSM1 сериялы қозғалтқыш.HSM1-10.18.22 сипаттамалық қисығы төмендегі суретте көрсетілгендей.Максималды қуат - 220 кВт және максималды момент - 460 Нм, бірақ оның көлемі небәрі 24 л (диаметрі 30 см және ұзындығы 34 см) және салмағы шамамен 76 кг.Қуат тығыздығы мен моменттің тығыздығы негізінен Tesla өнімдерімен салыстырылады.Әрине, бағасы арзан емес.Бұл қозғалтқыш жиілік түрлендіргішімен жабдықталған және бағасы шамамен 11 000 еуроны құрайды.
Электрлік көліктерге сұраныс үшін мотор технологиясының жинақталуы жеткілікті түрде жетілген.Қазіргі уақытта мұндай қозғалтқышты жасау технологиясы емес, электр көліктері үшін арнайы жасалған мотор жетіспейді.Нарық бірте-бірте жетіліп, дамып келе жатқанда, қуаттылығы жоғары қозғалтқыштар барған сайын танымал болып, бағасы халыққа жақындай түседі деп саналады.
Электрлік көліктерге сұраныс үшін қазіргі уақытта электр көліктері үшін арнайы әзірленген қозғалтқыштар ғана жетіспейді.Нарық бірте-бірте жетіліп, дамып келе жатқанда, қуаттылығы жоғары қозғалтқыштар барған сайын танымал болып, бағасы халыққа жақындай түседі деп саналады.
Электрлік көліктер туралы зерттеулердің мәніне оралу керек.Электрлік көліктердің мәні мобильді технология зертханасы емес, қауіпсіз және қолжетімді тасымалдау болып табылады және оған ең озық және сәнді технологияны пайдалану міндетті емес.Түпкілікті талдауда ол аймақтың қажеттіліктеріне сәйкес жоспарланып, жобалануы керек.
Тесланың пайда болуы адамдарға болашақ электромобильдерге тиесілі болуы керек екенін көрсетті.Болашақ электромобильдердің қандай болатыны және Қытайдың болашақта электромобиль өнеркәсібінде қандай орын алатыны әлі белгісіз.Бұл да өнеркәсіптік жұмыстың сүйкімділігі: жаратылыстану ғылымынан айырмашылығы, тіпті әлеуметтік ғылымның заңдары көрсеткен еріксіз нәтиже де адамдардан оған қажырлы ізденіс пен күш салу арқылы жетуді талап етеді!
(Авторы: Мюнхен техникалық университетінде электрлі көлік инженериясы бойынша PhD кандидаты)
Хабарлама уақыты: 24 наурыз 2022 ж