В 2010 году, когда началось массовое производство электромобилей первого поколения, я почувствовал, что автопроизводители намеренно подрывают электромобили.
В то время большинство устаревших автопроизводителей решили использовать в своих электромобилях аккумуляторные батареи ЖИО с низкой плотностью энергии и коротким сроком службы. Самым большим преимуществом этих безкобальтовых аккумуляторных элементов была более низкая стоимость, тем не менее электромобили продавались по цене в три раза выше, чем их бензиновые аналоги. Только Tesla использовала аккумуляторные батареи с высокой плотностью энергии, которые в то время были доступны в виде цилиндрических элементов NCA, в основном предназначенных для ноутбуков.
Перенесемся в сегодняшний день:теперь производители старых автомобилей выпускают неплохие электромобили, но они уже могли быть намного лучше.
В этой статье я подытожу некоторые уже существующие технологии, которые скоро сделают электромобили еще лучше.
800-вольтовые системы
Электронная платформа BYD 3.0
Системы на 800 В, особенно в сочетании с полупроводниковой силовой электроникой на основе карбида кремния (SiC), значительно улучшают электрические силовые агрегаты, делая их более эффективными, компактными, легкими и дешевыми.
Porsche, Hyundai и Kia уже производят электромобили с электрическими системами на 800 вольт вместо обычных 400 вольт. Тем не менее, BYD станет первым автопроизводителем, который сделает эту технологию доступной для доступных электромобилей в грядущем BYD EA1.
Чем 800-вольтовые системы лучше обычных 400-вольтовых?
<цитата>
Последние результаты исследований транспортных средств с питанием от аккумуляторной батареи на 800 В показывают, что это может привести к созданию меньших по размеру, легких и экологически чистых двигателей. . Автомобили с такими силовыми агрегатами также могут заряжаться быстрее и проезжать дальше без подзарядки.
Одним из таких преимуществ является то, что электрические системы на 800 вольт позволяют лучше удерживать мощность, которая обычно теряется из-за тепла, выделяемого в процессе зарядки. Система с более высоким напряжением позволяет использовать меньший ток при зарядке аккумулятора, что снижает перегрев и обеспечивает лучшее сохранение энергии в системе. Эту способность можно использовать для увеличения дальности полета.
Системы более высокого напряжения также предлагают ряд ключевых преимуществ, связанных с уменьшением веса и массы. Восстановление меди является одним из них. Электродвигатели намного проще двигателей внутреннего сгорания по конструкции и в своей основе имеют ротор, который вращается в ответ на вращающееся магнитное поле, создаваемое электричеством от аккумуляторной батареи. Для этого в электрических системах часто используется в четыре раза больше меди, чем в двигателях внутреннего сгорания. Использование систем с более высоким напряжением может привести к значительному сокращению количества меди, используемой в двигателях.
Помимо снижения веса двигателей, 800-вольтовая система имеет дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении их массы. Поскольку более высокое напряжение позволяет двигателям работать со скоростью 20 000 об/мин, что вдвое больше, чем у их 400-вольтовых братьев и сестер, они имеют лучшую удельную мощность. Это означает, что они преобразуют электрическую энергию в механическую с этой скоростью, а не с высоким крутящим моментом. «Как правило, размер двигателя определяется его крутящим моментом, — говорит Битше. Это означает, что удаление крутящего момента из уравнения позволяет сделать двигатели намного меньше. Настолько, что небольшие высокоскоростные двигатели могут весить всего 25 кг. , в результате чего они уменьшают общий вес автомобиля, позволяя ему проехать гораздо больше без подзарядки.
Переход на 800-вольтовые системы:почему повышение мощности двигателя может стать ключом к улучшению электромобилей
Подводя итог, с 800-вольтовыми системами электромобили получат более эффективные, легкие, компактные и дешевые силовые агрегаты.
Кремниевые аноды
Enevate Диаграмма зарядки анодной батареи с преобладанием кремния
За последние несколько лет аккумуляторная технология развивалась в основном за счет усовершенствования катодов, в то время как аноды остались почти такими же. Однако следующая большая эволюция аккумуляторных технологий произойдет с предстоящей заменой графитовых анодов кремниевыми.
Аккумуляторные элементы с кремниевыми анодами обладают большей плотностью энергии и мощности, чем их графитовые аналоги. Эта аккумуляторная технология идет рука об руку с 800-вольтовыми системами, поскольку обе они необходимы электромобилям для достижения чрезвычайно быстрой скорости зарядки.
Кроме того, кремниевые аноды также можно использовать в аккумуляторных элементах с катодами, не содержащими кобальта, такими как LFP (LiFePO4), как уже продемонстрировал Guoxuan.
Подводя итог, можно сказать, что с кремниевыми анодами аккумуляторные элементы увеличат свою емкость и сократят время зарядки.
Безкобальтовые аккумуляторы
Сравнение химического состава батарей от Tesla
Вскоре безкобальтовые аккумуляторы станут стандартом для электромобилей с катодами LFP или LNMO. В то время как более дорогие химические вещества с высоким содержанием никеля, такие как NCM 90, NCA 91 или NCMA, будут отнесены к некоторым нишам, где важно получить максимальный диапазон.
Благодаря безкобальтовым батареям электромобили наконец-то смогут конкурировать со своими аналогами с ДВС (двигатель внутреннего сгорания) по цене и доступности.
Аккумуляторы CTP
Эволюция аккумуляторных батарей BYD
Аккумуляторы CTP (cell-to-pack) не содержат модулей и совместимы с безопасными безкобальтовыми аккумуляторными элементами, такими как LFP (LiFePO4).
В то время как в большинстве аккумуляторных блоков наличие модулей повышает их безопасность, работая в качестве металлических брандмауэров на случай, если один или несколько аккумуляторных элементов NCM/NCA сгорят или взорвутся, они бесполезны при использовании с аккумуляторными элементами LFP, поскольку эти сверхбезопасные аккумуляторные элементы не будут работать. не загореться и не взорваться даже при проколе.
Одним из примеров хорошей батареи CTP является популярная батарея BYD Blade, которая имеет высокое соотношение VCTP (объемный элемент к упаковке) и GCTP (гравиметрический элемент к упаковке). Это означает, что в батарейном блоке активный материал, который фактически накапливает энергию (элементы батареи), пропорционально больше по объему и весу, чем пассивный материал, который служит только для защиты и сборки элементов батареи.
Избавившись от модулей, коэффициент VCTP аккумуляторной батареи может увеличиться с 40 до 60 %. Благодаря CTP аккумуляторы становятся проще, легче, меньше и дешевле.
Солнечные крыши
Hyundai IONIQ 5
Электромобили с солнечными панелями на крыше — это не проблема, особенно сейчас, когда солнечные батареи стали более эффективными и чрезвычайно дешевыми.
В некоторых случаях хорошая солнечная панель мощностью 300 Вт на крыше электромобиля может увеличить заряд батареи примерно на 2 кВт·ч в день, и этого будет достаточно, чтобы проехать дополнительные 10–15 км.
V2G и V2L
Kia EV6 с возможностью V2L
Солнечные крыши, V2G (от транспортного средства к сети) и V2L (от транспортного средства к загрузке) — вот некоторые технологии, которые вскоре могут стать стандартными для электромобилей. Насколько здорово, что вы сможете использовать свой электромобиль в качестве большого мобильного повербанка, который можно заряжать от солнечной энергии?
<цитата>
EV6 оснащен функцией «автомобиль-загрузка» (V2L), которая работает как удобный портативный источник электроэнергии для повседневной жизни или отдыха.
Он может служить аварийным источником питания для вашего дома. Фактически, EV6 обеспечивает до 3,6 кВт электроэнергии, а также может работать в качестве портативного генератора во время активного отдыха.
Мировая премьера Kia EV6
Вот несколько примеров, когда могут быть полезны большие мобильные аккумуляторы:
Улучшения аэродинамики
Светильник Первый в Долине Смерти
Мы можем увеличить запас хода электромобиля либо за счет увеличения емкости аккумулятора, либо за счет повышения его эффективности.
Например, Tesla недавно уменьшила емкость аккумулятора Model S, но все же смогла увеличить запас хода за счет повышения общей эффективности.
В то время как улучшение трансмиссии или снижение веса транспортного средства являются действенными методами повышения общей эффективности электромобиля, улучшение аэродинамики имеет самый высокий ROI (возврат инвестиций). Электрические силовые агрегаты уже чрезвычайно эффективны, и благодаря рекуперативному торможению снижение веса не так важно, как улучшение аэродинамики электромобиля.
Не всем электромобилям нужно относиться к аэродинамике так же серьезно, как к Lightyear One, что мы видим на изображении выше, но очевидно, что большинству электромобилей еще есть много возможностей для улучшения. Просто посмотрите на современные электромобили Volvo, чтобы понять, что я имею в виду…
Помимо конструкции самого транспортного средства, существует множество дешевых и простых способов улучшить аэродинамику электромобилей. Давайте рассмотрим несколько примеров ниже.
Беспроводная зарядка
Беспроводная зарядка необходима не только для автономных электромобилей, но и сделает использование общественной зарядной инфраструктуры более безопасным и удобным. Больше не нужно беспокоиться о том, что какой-нибудь пещерный человек, который ненавидит электромобили, испортит зарядный порт или кабели.
<цитата>
Автономные электромобили — это будущее личной мобильности, но без водителя кто будет подключать автомобиль к розетке, чтобы подзарядить его? Ответ ясен:ни вилок, ни проводов. Беспроводная и автономная парковка и зарядка... с технологией WiTricity.
— Алекс Грузен, генеральный директор WiTricity
На сегодня мы закончили, вот некоторые технологии, которые уже существуют и могут сделать электромобили еще лучше.
Хотя еще нет электромобиля со всеми перечисленными выше технологиями, я думаю, что грядущий BYD EA1 иллюстрирует, каким должен быть электромобиль следующего поколения, и имеет самый большой потенциал, чтобы изменить правила игры. Он будет оснащен безкобальтовой батареей CTP и эффективной системой на 800 вольт, которая обеспечивает высокую скорость зарядки без компромиссов.
Шпионский снимок BYD EA1
Я ничего не забыл? Что вы ожидаете от электромобилей следующего поколения? Как современные электромобили могут стать еще лучше?
Nissan LEAF получает награду за надежность подержанных электромобилей
Как обслуживать тормозные суппорты
Зачем менять свечи зажигания?
Сколько должна стоить диагностика индикатора Check Engine?