U tempu hè ghjustu è u locu hè ghjustu, è tutte e cumpagnie chinesi di veiculi elettrici sò occupate.Cina pare esse diventata u centru di l'industria di i veiculi elettrici di u mondu.
In fatti, in Germania, se a vostra unità ùn furnisce micca pile di carica, pudete bisognu di cumprà una sè stessu.nantu à a porta.Tuttavia, simu sempre discutendu perchè tante eccellenti cumpagnie di vitture tedesche ùn ponu micca fà Tesla, è ùn hè micca difficiule di truvà i motivi avà.
In u 2014, u prufissore Lienkamp di l'Università Tecnica di Munich hà publicatu un novu libru "Status of electrical mobility 2014", chì hè liberu è apertu à a sucietà, è hà dettu: "Ancu se i veiculi elettrici anu difetti diversi, ùn aghju mai vistu una vittura chì hà digià una mobilità elettrica.U cunduttore di a vittura, rientra in l'abbracciu di a vittura tradiziunale.Ancu l'auto elettrica più cumuna vi porta a gioia di guidà, chì ùn hè micca cumpagnata da una vittura di benzina ".Un tali carru pò daveru fà chì u pruprietariu di a vittura ùn rinnuvà micca Riturnà in l'arme di e vitture tradiziunali?
Comu tutti sapemu, u core di un veiculu elettricu hè a bateria.
Per un veiculu elettricu ordinariu, sottu a prova standard europea, u cunsumu d'energia per 100 chilometri hè di circa 17 kWh, vale à dì 17 kWh.U duttore Thomas Pesce hà studiatu u cunsumu energeticu di i veiculi compacti sottu a cunfigurazione ottima.Senza cunsiderà u costu, u cunsumu d'energia ottimale per 100 chilometri ottenutu cù a tecnulugia esistente dispunibule hè pocu più di 15 kWh.Questu significa chì in u cortu termini, pruvate di riduce u cunsumu d'energia ottimizendu l'efficienza di a vittura stessa, ancu senza cunsiderà u costu supplementu, l'effettu di risparmiu d'energia hè relativamente chjucu.
Pigliate u pacchettu di bateria 85kWh di Tesla per esempiu.A distanza nominale di guida hè 500 km.Se u cunsumu d'energia hè ridutta à 15kWh / 100km attraversu diversi sforzi, a distanza di guida pò esse aumentata à 560km.Dunque, si pò dì chì a vita di a bateria di a vittura hè proporzionale à a capacità di u pacchettu di batterie, è u coefficient proporzionale hè relativamente fissu.Da questu puntu di vista, l'usu di batterie cù una densità d'energia più altu (sia l'energia Wh / kg per unità di pesu sia l'energia Wh / L per unità di volume deve esse cunsideratu) hè di grande significatu per migliurà u funziunamentu di i veiculi elettrici, perchè in veìculi elettrici, a bateria occupa una grande parte di u pesu tutale.
Tutti i tipi di batterie di lithium-ion sò e batterie più anticipate è più usate.E batterie di lithium aduprate in l'automobile includenu principalmente a batteria ternaria di manganate di litio di nickel cobalt (NCM), a batteria di nickel cobalt lithium aluminate (NCA) è a batteria di fosfatatu di ferru di litiu (LPF).
1. Nichel-cobalt lithium manganate batterie ternary NCMhè utilizatu da parechji veiculi elettrichi à l'esteru per via di a so bassa produzzione di calore, a stabilità relativamente bona, a longa vita è a densità di energia di 150-220Wh / kg.
2. Batteria di lithium aluminate di nickel-cobalt NCA
Tesla usa sta bateria.A densità di l'energia hè alta, à 200-260Wh / kg, è hè prevista per ghjunghje à 300Wh / kg prestu.U prublema principali hè chì solu Panasonic pò pruduce sta bateria à u mumentu, u prezzu hè altu, è a sicurità hè u peghju trà e trè batterie di lithium, chì esige una dissipazione di calore d'altu rendiment è un sistema di gestione di a bateria.
3. Batteria di fosfatatu di ferru di lithium LPF Infine, fighjemu a bateria LPF più usata in i veiculi elettrici domestici.U più grande disadvantage di stu tipu di bateria hè chì a densità d'energia hè assai bassu, chì pò solu ghjunghje à 100-120Wh / kg.Inoltre, LPF hà ancu un altu ritmu d'autodiscarica.Nisunu di questu hè desideratu da i pruduttori di EV.L'adopzione generalizata di LPF in Cina hè più cum'è un cumprumissu fattu da i pruduttori domestici per a gestione di batterie caru è sistemi di rinfrescamentu - e batterie LPF anu una stabilità è una sicurità assai alta, è ponu assicurà un funziunamentu stabile ancu cù sistemi di gestione di batterie poveri è una vita di bateria più longa.Un altru benefiziu purtatu da sta funzione hè chì alcune batterie LPF anu una densità di putenza di scarica estremamente alta, chì ponu migliurà a dinamica di u veiculu.Inoltre, u prezzu di e batterie LPF hè relativamente bassu, cusì hè adattatu per l'attuale strategia low-end è low-price di veiculi elettrici domestici.Ma s'ellu serà sviluppatu vigorosamente cum'è a tecnulugia di batterie di u futuru, ci hè sempre un puntu di quistione.
Quantu deve esse a bateria di una vittura elettrica media?Hè un pacchettu di batterie cù millaie di batterie di Tesla in serie è parallele, o un pacchettu di batterie custruitu cù uni pochi di batterie grande da BYD?Questa hè una quistione di ricerca sottumessa, è ùn ci hè attualmente una risposta definita.Solu e caratteristiche di u pacchettu di bateria cumpostu di cellule grande è cellule chjuche sò introdutte quì.
Quandu a bateria hè chjuca, l'area di dissipazione di u calore tutale di a batteria serà relativamente grande, è a temperatura di tuttu u pacchettu di a batteria pò esse cuntrullata in modu efficace attraversu un disignu di dissipazione di calore ragiunate per impedisce chì l'alta temperatura accelerà è detractà da a batteria. vita di a bateria.In generale, u putere è a densità energetica di e batterie cù una capacità unica più chjuca serà più altu.Infine, è più impurtante, in generale parlante, menu energia hè una sola batteria, più alta hè a sicurità di tuttu u veiculu.Un pacchettu di batterie cumpostu da un gran numaru di cellule chjuche, ancu s'è una sola cellula falla, ùn pruvucarà micca troppu prublema.Ma s'ellu ci hè un prublema in una batteria cù una grande capacità, u periculu di sicurezza hè assai più grande.Per quessa, e grande cellule necessitanu più dispusitivi di prutezzione, chì riduce ancu più a densità di l'energia di u pacchettu di batterie cumpostu di grandi cellule.
Tuttavia, cù a suluzione di Tesla, i svantaghji sò ancu evidenti.Migliaia di batterie necessitanu un sistema di gestione di batterie estremamente cumplessu, è u costu supplementu ùn pò esse sottovalutatu.U BMS (Battery Management System) utilizatu nantu à u Volkswagen E-Golf, un sub-modulu capace di gestisce 12 batterie, costa $ 17.Sicondu l'estimazione di u numeru di batterie utilizati da Tesla, ancu s'è u costu di BMS auto-sviluppatu hè bassu, u costu di l'investimentu di Tesla in BMS hè più di 5.000 dollari americani, cuntendu più di 5% di u costu di u BMS. veìculu sanu.Da stu puntu di vista, ùn si pò dì chì una grande bateria ùn hè micca bè.In u casu chì u prezzu di BMS ùn hè micca ridutta significativamente, a dimensione di a bateria deve esse determinata secondu a pusizione di a vittura.
Cum'è una altra tecnulugia core in i veiculi elettrichi, u mutore spessu diventa u core di discussione, in particulare u mutore di Tesla di dimensione di anguria cù prestazioni di vittura sportiva, chì hè ancu più stupente (a putenza massima di u mutore Model S pò ghjunghje à più di 300kW, U massimu. torque hè 600 Nm, è a putenza piccu hè vicinu à a putenza di un unicu mutore di una EMU d'alta velocità).Certi circadori in l'industria automobilistica tedesca anu cummentatu cusì:
Tesla ùn usa quasi nunda eccettu cumpunenti cunvinziunali (corpu d'aluminiu,mutore asincronu per propulsione, tecnulugia di chassis cunvinziunali cù ariasospensione, ESP è un sistema di frenu convenzionale cù pompa di vacu elettrica, celle di laptop, ecc.)
Tesla usa tutte e parti cunvinziunali, corpu d'aluminiu, muturi asincroni, struttura di vittura cunvinziunali, sistema di frenu è batteria di laptop, etc.
L'unica vera innuvazione si trova in a tecnulugia chì culliga a bateriacells, chì usa fili di ligame chì Tesla hà patentatu, è ancu a batteriasistema di gestione chì pò esse lampatu "sopra l'aria", chì significa chì uU veiculu ùn hà più bisognu di guidà à un attellu per riceve l'aghjurnamenti di u software.
L'unica invenzione geniale di Tesla hè in a so manipulazione di a bateria.Adupranu un cable di bateria speciale, è un BMS chì permette a rete wireless diretta senza a necessità di vultà à a fabbrica per aghjurnà u software.
In fatti, u mutore asincronu d'alta densità di putenza di Tesla ùn hè micca troppu novu.In u primu mudellu Roadster di Tesla, i prudutti di u Tomita Electric di Taiwan sò usati, è i paràmetri ùn sò micca troppu sfarente da i paràmetri annunziati da Model S. In a ricerca attuale, i studiosi in casa è in l'esteru anu disinni per low-cost, high-power. mutori chì ponu esse rapidamente messu in produzzione.Allora, quandu guardà stu campu, evite u miticu Tesla - i mutori di Tesla sò abbastanza boni, ma micca cusì boni chì nimu pò custruisce.
Trà i parechji tippi di mutori, quelli chì sò cumunimenti usati in i veiculi elettrici sò principalmente mutori asincroni (chiamati ancu mutori à induzione), muturi sincroni eccitati esternamente, muturi sincroni à magneti permanenti è muturi sincroni ibridi.Quelli chì crèdenu chì i primi trè mutori anu un pocu di cunniscenze nantu à i veiculi elettrichi avè qualchì cuncettu basi.I mutori asincroni anu un prezzu bassu è una alta affidabilità, i muturi sincroni à magneti permanenti anu una densità di putenza elevata è efficienza, dimensioni chjuche ma prezzu altu, è un cuntrollu cumplessu di a sezione di alta velocità..
Puderete avè intesu menu di i motori sincroni ibridi, ma pocu tempu, parechji fornitori di motori europei anu cuminciatu à furnisce tali muturi.A densità di putenza è l'efficienza sò assai altu, è a capacità di sopracarga hè forte, ma u cuntrollu ùn hè micca difficiule, chì hè assai adattatu per i veiculi elettrici.
Ùn ci hè nunda di particulari in stu mutore.In cunfrontu cù u mutore sincronu di magneti permanenti, in più di i magneti permanenti, u rotore aghjunghjenu ancu un avvolgimentu di eccitazione simile à u mutore sincronu tradiziunale.Un tali mutore ùn hè micca solu l'alta densità di putenza purtata da u magnetu permanente, ma pò ancu aghjustà u campu magneticu secondu i bisogni attraversu l'avvolgimentu di eccitazione, chì pò esse facilmente cuntrullatu in ogni sezione di velocità.Un esempiu tipicu hè u mutore di a serie HSM1 pruduttu da BRUSA in Svizzera.A curva caratteristica HSM1-10.18.22 hè cum'è mostra in a figura sottu.A putenza massima hè 220kW è u torque massimu hè 460Nm, ma u so vulume hè solu 24L (30 cm di diametru è 34 cm di lunghezza) è pesa circa 76kg.A densità di putenza è a densità di torque sò basamente paragunabili à i prudutti di Tesla.Di sicuru, u prezzu ùn hè micca prezzu.Stu mutore hè furnutu cù un convertitore di frequenza, è u prezzu hè di circa 11.000 euro.
Per a dumanda di veiculi elettrici, l'accumulazione di tecnulugia di u mutore hè abbastanza maturu.Ciò chì manca attualmente hè un mutore cuncepitu apposta per i veiculi elettrici, micca a tecnulugia per fà un tali mutore.Hè cresce chì cù a maturità graduali è u sviluppu di u mercatu, i mutori cù una densità di forza alta diventeranu più è più populari, è u prezzu diventerà più è più vicinu à a ghjente.
Per a dumanda di veiculi elettrici, attualmente ùn ci hè solu una mancanza di muturi apposta per i veiculi elettrici.Hè cresce chì cù a maturità graduali è u sviluppu di u mercatu, i mutori cù una densità di forza alta diventeranu più è più populari, è u prezzu diventerà più è più vicinu à a ghjente.
A ricerca nantu à i veiculi elettrici deve vultà à l'essenza.L'essenza di i veiculi elettrici hè un trasportu sicuru è assequible, micca un laboratoriu di tecnulugia mobile, è ùn hà micca bisognu di utilizà a tecnulugia più avanzata è di moda.In l'analisi finali, deve esse pianificatu è cuncepitu secondu i bisogni di a regione.
L'emergenza di Tesla hà dimustratu à e persone chì u futuru deve appartene à i veiculi elettrici.Ciò chì i futuri veiculi elettrichi pareranu è quale postu chì a Cina occuperà in l'industria di i veiculi elettrici in u futuru sò sempre scunnisciuti.Questu hè ancu l'incantu di u travagliu industriale: à u cuntrariu di a scienza naturale, ancu u risultatu inevitabbile indicatu da e lege di a scienza suciali impone à e persone per ghjunghje à traversu ardua esplorazione è sforzu!
(Autore: candidatu à u PhD in ingegneria di i veiculi elettrici à l'Università Tecnica di Monaco)
Tempu di Postu: 24-Mar-2022