Tiden er inde, og stedet er rigtigt, og alle kinesiske elbilfirmaer er besat.Kina ser ud til at være blevet centrum for verdens elektriske køretøjsindustri.
Faktisk, i Tyskland, hvis din enhed ikke leverer opladningsbunker, kan du være nødt til at købe en selv.på dørtrinnet.Vi diskuterer dog altid, hvorfor så mange fremragende tyske bilfirmaer ikke kan lave Tesla, og det er ikke svært at finde årsagerne nu.
I 2014 udgav professor Lienkamp fra Münchens Tekniske Universitet en ny bog "Status for elektrisk mobilitet 2014", som er gratis og åben for samfundet, og sagde: "Selvom elektriske køretøjer har forskellige defekter, har jeg aldrig set en bil, der ejer allerede en elektrisk mobilitet.Føreren af bilen, genindtræde i den traditionelle bils omfavnelse.Selv den mest almindelige elbil giver dig glæden ved at køre, som er uovertruffen af en benzinbil."Sådan en bil kan virkelig få bilejeren til ikke at fornye Kaste tilbage i armene på traditionelle biler?
Som vi alle ved, er hjertet i et elektrisk køretøj batteriet.
For et almindeligt elektrisk køretøj er energiforbruget pr. 100 kilometer under den europæiske standardtest omkring 17 kWh, det vil sige 17 kWh.Dr. Thomas Pesce undersøgte energiforbruget af kompakte køretøjer under den optimale konfiguration.Uden at tage hensyn til omkostningerne er det optimale energiforbrug pr. 100 kilometer opnået ved at bruge den eksisterende tilgængelige teknologi lidt mere end 15kWh.Det betyder, at man på kort sigt forsøger at reducere energiforbruget ved at optimere effektiviteten af selve bilen, selv uden at tage ekstraomkostningerne i betragtning, er den energibesparende effekt relativt lille.
Tag Teslas 85kWh batteripakke som et eksempel.Den nominelle køreafstand er 500 km.Hvis energiforbruget reduceres til 15kWh/100km ved forskellige indsatser, kan køreafstanden øges til 560km.Derfor kan man sige, at bilens batterilevetid er proportional med batteripakkens kapacitet, og proportionalkoefficienten er forholdsvis fast.Ud fra dette synspunkt er brugen af batterier med højere energitæthed (både energi Wh/kg pr. vægtenhed og energi Wh/L pr. volumenenhed skal overvejes) af stor betydning for at forbedre ydeevnen af elektriske køretøjer, fordi i elbiler, fylder batteriet en stor del af den samlede vægt.
Alle slags lithium-ion-batterier er de mest ventede og mest udbredte batterier.De lithiumbatterier, der bruges i biler, omfatter hovedsageligt nikkel-kobolt-lithium-manganat-ternært batteri (NCM), nikkel-cobalt-lithiumaluminat-batteri (NCA) og lithium-jernphosphat-batteri (LPF).
1. Nikkel-kobolt lithium manganat ternært batteri NCMbruges af mange elektriske køretøjer i udlandet på grund af dens lave varmeproduktionshastighed, relativt gode stabilitet, lange levetid og energitæthed på 150-220Wh/kg.
2. NCA nikkel-kobolt aluminat lithium batteri
Tesla bruger dette batteri.Energitætheden er høj, på 200-260Wh/kg, og forventes snart at nå 300Wh/kg.Hovedproblemet er, at det kun er Panasonic, der kan producere dette batteri på nuværende tidspunkt, prisen er høj, og sikkerheden er den værste blandt de tre lithium-batterier, hvilket kræver højtydende varmeafledning og batteristyringssystem.
3. LPF lithiumjernfosfatbatteri Lad os endelig se på det LPF-batteri, der er mest brugt i elektriske husholdningsbiler.Den største ulempe ved denne type batteri er, at energitætheden er meget lav, som kun kan nå 100-120Wh/kg.Derudover har LPF også en høj selvafladningshastighed.Intet af dette ønskes af elbilproducenter.Den udbredte anvendelse af LPF i Kina er mere som et kompromis indgået af indenlandske producenter for dyre batteristyring og kølesystemer – LPF-batterier har meget høj stabilitet og sikkerhed og kan sikre stabil drift selv med dårlige batteristyringssystemer og længere batterilevetid.En anden fordel med denne funktion er, at nogle LPF-batterier har ekstrem høj afladningstæthed, hvilket kan forbedre køretøjets dynamiske ydeevne.Derudover er prisen på LPF-batterier relativt lav, så den er velegnet til den nuværende low-end og lavprisstrategi for indenlandske elektriske køretøjer.Men om det vil blive kraftigt udviklet som fremtidens batteriteknologi, er der stadig et spørgsmålstegn ved.
Hvor stort skal batteriet i en gennemsnitlig elbil være?Er det en batteripakke med tusindvis af Tesla-batterier i serie og parallel, eller en batteripakke bygget med et par store batterier fra BYD?Dette er et underforskningsspørgsmål, og der er i øjeblikket ikke noget entydigt svar.Kun egenskaberne ved batteripakken, der består af store celler og små celler, introduceres her.
Når batteriet er lille, vil batteriets samlede varmeafledningsområde være relativt stort, og temperaturen på hele batteripakken kan effektivt kontrolleres gennem et rimeligt varmeafledningsdesign for at forhindre den høje temperatur i at accelerere og forringe batteriets levetid.Generelt vil strøm- og energitætheden af batterier med mindre enkeltkapacitet være højere.Endelig, og endnu vigtigere, generelt set, jo mindre energi et enkelt batteri har, jo højere er sikkerheden for hele køretøjet.En batteripakke bestående af et stort antal små celler, selv hvis en enkelt celle svigter, vil det ikke forårsage for mange problemer.Men hvis der er et problem inde i et batteri med stor kapacitet, er sikkerhedsrisikoen meget større.Derfor kræver store celler flere beskyttelsesanordninger, hvilket yderligere reducerer energitætheden af batteripakken, der består af store celler.
Men med Teslas løsning er ulemperne også åbenlyse.Tusindvis af batterier kræver et ekstremt komplekst batteristyringssystem, og meromkostningerne kan ikke undervurderes.BMS (Battery Management System), der bruges på Volkswagen E-Golf, et undermodul, der er i stand til at håndtere 12 batterier, koster $17.Ifølge estimeringen af antallet af batterier, der bruges af Tesla, er omkostningerne ved Teslas investering i BMS, selv hvis omkostningerne ved selvudviklet BMS er lave, mere end 5.000 amerikanske dollars, hvilket tegner sig for mere end 5 % af omkostningerne ved hele køretøjet.Fra dette synspunkt kan det ikke siges, at et stort batteri ikke er godt.I tilfælde af, at prisen på BMS ikke er reduceret væsentligt, bør størrelsen på batteripakken bestemmes i henhold til bilens placering.
Som en anden kerneteknologi i elektriske køretøjer bliver motoren ofte kernen i diskussionen, især Teslas motor i vandmelonstørrelse med sportsvognsydelse, hvilket er endnu mere forbløffende (peak-effekten af Model S-motoren kan nå mere end 300kW, den maksimale drejningsmomentet er 600Nm, og spidseffekten er tæt på effekten af en enkelt motor i en højhastigheds-EMU).Nogle forskere i den tyske bilindustri kommenterede som følger:
Tesla bruger næsten intet undtagen konventionelle komponenter (aluminiumshus,asynkron motor til fremdrift, konventionel chassisteknologi med luftaffjedring, ESP og et konventionelt bremsesystem med elektrisk vakuumpumpe, bærbare celler osv.)
Tesla bruger alle konventionelle dele, aluminiumskarosseri, asynkronmotorer, konventionel bilstruktur, bremsesystem og laptop batteri osv.
Den eneste ægte innovation ligger i teknologien, der forbinder batterietceller, som bruger bonding wires, som Tesla har patenteret, samt batteriledelsessystem, der kan blinke "over luften", hvilket betyder, atkøretøjet behøver ikke længere at køre til et værksted for at modtage softwareopdateringer.
Teslas eneste geniale opfindelse er deres håndtering af batteriet.De bruger et specielt batterikabel og et BMS, der muliggør direkte trådløst netværk uden behov for at gå tilbage til fabrikken for at opdatere softwaren.
Faktisk er Teslas asynkronmotor med høj effekttæthed ikke for ny.I Teslas tidligste Roadster-model bruges produkterne fra Taiwans Tomita Electric, og parametrene er ikke for forskellige fra de parametre, som Model S har annonceret. I den nuværende forskning har forskere i ind- og udland design til lavpris, høj effekt motorer, der hurtigt kan sættes i produktion.Så når du ser på dette felt, så undgå den mytiske Tesla – Teslas motorer er gode nok, men ikke så gode, at ingen andre kan bygge dem.
Blandt de mange motortyper er de almindeligt anvendte i elektriske køretøjer hovedsageligt asynkronmotorer (også kaldet induktionsmotorer), eksternt exciterede synkronmotorer, permanentmagnet synkronmotorer og hybride synkronmotorer.De, der mener, at de første tre motorer har en vis viden om elektriske køretøjer, vil have nogle grundlæggende begreber.Asynkrone motorer har lave omkostninger og høj pålidelighed, permanent magnet synkronmotorer har høj effekttæthed og effektivitet, lille størrelse men høj pris og kompleks højhastighedssektionskontrol..
Du har måske hørt mindre om hybride synkronmotorer, men for nylig er mange europæiske motorleverandører begyndt at levere sådanne motorer.Effekttætheden og effektiviteten er meget høj, og overbelastningskapaciteten er stærk, men kontrollen er ikke vanskelig, hvilket er meget velegnet til elektriske køretøjer.
Der er ikke noget særligt ved denne motor.Sammenlignet med permanentmagnet synkronmotoren tilføjer rotoren udover permanentmagneterne også en excitationsvikling svarende til den traditionelle synkronmotor.En sådan motor har ikke kun den høje effekttæthed, som den permanente magnet bringer, men kan også justere magnetfeltet efter behovene gennem excitationsviklingen, som let kan kontrolleres ved hver hastighedssektion.Et typisk eksempel er HSM1-seriens motor produceret af BRUSA i Schweiz.HSM1-10.18.22 karakteristiske kurve er som vist i figuren nedenfor.Den maksimale effekt er 220kW og det maksimale drejningsmoment er 460Nm, men dens volumen er kun 24L (30 cm i diameter og 34 cm i længden) og vejer omkring 76 kg.Effekttætheden og momenttætheden er stort set sammenlignelige med Teslas produkter.Prisen er selvfølgelig ikke billig.Denne motor er udstyret med en frekvensomformer, og prisen er omkring 11.000 euro.
For efterspørgslen efter elektriske køretøjer er akkumuleringen af motorteknologi moden nok.Det, der i øjeblikket mangler, er en motor designet specielt til elektriske køretøjer, ikke teknologien til at lave sådan en motor.Det antages, at med den gradvise modenhed og udvikling af markedet vil motorer med høj effekttæthed blive mere og mere populære, og prisen vil blive mere og mere tæt på folket.
For efterspørgslen efter elbiler mangler der i øjeblikket kun motorer specielt designet til elbiler.Det antages, at med den gradvise modenhed og udvikling af markedet vil motorer med høj effekttæthed blive mere og mere populære, og prisen vil blive mere og mere tæt på folket.
Forskningen i elbiler skal tilbage til essensen.Essensen af elektriske køretøjer er sikker og overkommelig transport, ikke et mobilt teknologilaboratorium, og det behøver ikke nødvendigvis at bruge den mest avancerede og moderigtige teknologi.I sidste ende bør det planlægges og udformes i overensstemmelse med regionens behov.
Fremkomsten af Tesla har vist folk, at fremtiden skal tilhøre elektriske køretøjer.Hvordan fremtidens elbiler vil se ud, og hvilken position Kina vil indtage i elbilindustrien i fremtiden er stadig ukendt.Dette er også charmen ved industrielt arbejde: I modsætning til naturvidenskaben kræver selv det uundgåelige resultat, der er angivet af samfundsvidenskabens love, mennesker at opnå det gennem besværlig udforskning og indsats!
(Forfatter: Ph.d.-kandidat i elbilteknik ved Münchens Tekniske Universitet)
Indlægstid: 24-03-2022