AIWAYS RG'nin 1200km pil ömrü nasıl? Hedefimiz yıldızlar ve deniz
AIWAYS, 1200 kilometrelik seyir menziline sahip "saf elektrikli" RG spor otomobilini piyasaya sürdü, ki bunun şaşırtıcı olduğu söylenebilir! Aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi, ana akım elektrikli araçların mevcut kilometrelerini sıraladım:
Veri kaynağı: Otomobil markasının resmi web sitesi, Autohome / Bitcar.com, diğer medya raporları, mühendis ziyaretlerine dair söylentiler vb. Verilerin doğruluğu garanti edilmez. Arkadaşlar hataları belirtebilirler ve ben formu düzeltirim. Sarı ile işaretlenen veriler daha ciddi şüphelerdir.
Şu anda, Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, seyir menzilini test etmek için "kapsamlı çalışma koşulları" kullanmaktadır.Japonya, JP08 çalışma koşullarını ve Amerika Birleşik Devletleri, çoğunlukla EPA çalışma koşullarını kullanmaktadır. Örneğin, Tesla'nın resmi web sitesi, EPA çalışma koşullarının kilometresini gösterir. Satış için Çin'e girdikten sonra, aynı zamanda "kapsamlı çalışma koşulları" nın kilometre performansı sağlanmalı ve kilometre artırılacaktır.
Seyir menzili için "60km / s sabit hız" denen bir test yöntemi de vardır.Bu çalışma koşulu altındaki test aralığı çok yüksektir. Üretici "maksimum dayanıklılığın xxx kilometreye kadar olduğunu" iddia ettiğinde, genellikle bu sabit hızlı çalışma koşuluna atıfta bulunur. Genel olarak konuşursak, "kapsamlı çalışma koşulları" gerçek durumla daha uyumludur ve pratiğe rehberlik etmek için kullanılabilir, ancak klima yazın çok sıcak ve kışın çok soğuk olduğunda seyahat ederken, kilometre büyük ölçüde azalacaktır.
Hangi çalışma koşulu veya model olursa olsun, dayanıklılığın genellikle 300-500 kilometre arasında olduğu (BMW i3 özel bir durumdur), 100kmh pil ile donatılmış Tesla Model S bile sabit hızda 600 kilometreyi geçmediği görülebiliyor. Peki, 1200 kilometrelik Ai Chi RG bunu nasıl başardı? İnternet araç üretiminin ilk satışları (hu) satışları (siz) mi?
Aslında, AIWAYS RG, bir hidrojen yakıt hücresi ile donatılmış "saf elektrikli" bir spor otomobildir. Lityum pil azaldığında, hidrojen yakıt hücresi, lityum pili şarj etmek için hidrojeni elektriğe dönüştürebilir. Başka bir deyişle, AIWAYS RG yalnızca elektrik enerjisi kullanır, ancak sıradan "saf elektrikli" arabaların aksine, pilleri yalnızca lityum pillerde değil aynı zamanda hidrojen yakıtında da depolanır, bu nedenle pil ömrü 1.200 kilometreye ulaşabilir. , İmkansız değil.
Ancak arkadaşlarım Ai Chi RG'nin pil ömrünü duyduklarında yine de bana sormak için mesajlar gönderdiler. İki ana ses vardı:
Elektrikli araçların menzilini artırmak için pil yığını değil mi? 100 kWh'lik bir Tesla yığınının 600 kilometre ve 200 kWh'lik bir yığının 1200 kilometre olduğunu düşünüyor musunuz? Durum böyle olunca, pilleri istifleyerek elde edilebilecek şeyler, herkes yapmıyor, sorun mu var?
Diğer ses ise tam tersiydi ve 1.200 km menzilinin gerçekliğini sorguluyordu. Sonuçta yakıt hücrelerinin aynı zamanda "pil" olduğunu düşünüyorlar.Yakıt pilleri, lityum pillerin ulaşamayacağı mesafeyi neden başarabilir?
Önce ilk soruyu inceleyelim: Yeterince lityum pil içeren saf elektrikli bir araç 1.200 kilometre pil ömrüne ulaşabilir mi?
Simülasyon testi için yukarıdaki tablodaki Tesla Model S 75'i ele alalım: Tahrik sisteminin verimliliğinin değişmeden kaldığını ve dış sürtünme katsayısının ve sürtünme katsayısının değişmediğini varsayarak, seyir menzilindeki değişiklikleri gözlemlemek için ona pil eklemeye devam edin. Pili ekleme sürecinde, aşağıdaki iki tit-for-tat efekti olacaktır:
Batarya kapasitesindeki artış, yani mevcut toplam enerji miktarındaki artış seyir menzilini artıracaktır.
Aracın toplam ağırlığı artar ve kat edilen aynı mesafe için tüketilen enerji artar, bu da seyir menzilini azaltır.
İki kısasa kısasa efektinden hangisi geçerli olacak? Matlab'ın simülasyon sonuçlarına bir göz atalım. Maalesef Matlab kaldırıldı, Excel simülasyon sonuçlarına bir göz atalım.
Şekilde görülebileceği gibi, batarya kapasitesi arttığında seyir menzili de artıyor, ancak artış eğilimi yavaşlıyor (şimdilik batarya maliyeti ve hacmi kısıtlamalarını dikkate almıyoruz). Seyir menzili 1000 kilometreye çıkarıldığında (karşılık gelen batarya kapasitesi 500kWh'dir), batarya kapasitesini artırmanın etkisi belirgin değildir ve zayıflar; seyir menzili 1200 kilometreye çıkarıldığında (karşılık gelen batarya kapasitesi 1500kWh'dir) ) ve ardından pil kapasitesini artırın, neredeyse hiç etkisi yok.
Bu neden böyle? Bunun nedeni, pil kapasitesi büyük olduğunda, artan pil kapasitesinin çoğunun pilin kendisini taşımak için kullanılmasıdır! Örneğin insan uzun bir yolu yürüyerek yürüyebilir ve yolda erzak yok 1 kedi kuru mama ile 20 kilometre, 2 kedi kuru mama ile 40 kilometre yürüyebilir ama 100 kedi kuru mama ile 2000 kilometre yürüyebilir misiniz? Kesinlikle hayır, çünkü kuru yiyeceğin ağırlığı Farstrider'ı ezdi.
Tekrar analiz edelim, pilin kendisini taşımak için pil kapasitesinin yüzde kaçının kullanıldığını.
Tesla Model S 75 bataryanın enerjisinin% 24'ünün bataryanın kendisini taşımak için kullanıldığı görülüyor. Hayır, enerji tasarrufu ve çevre dostu olarak bilinen Tesla, aslında elektrik enerjisinin dörtte birini bataryanın kendisini taşımak için kullanıyor ve sokakta dolaşıyor ... Aslında neredeyse tüm elektrikli araçlar elektrik enerjisinin% 20 ila% 30'unu kullanıyor. Pili taşımak için.
Bu en ciddi olanı değil Pil ömrü 1183 kilometreye ulaştığında, enerjinin% 80 kadarı pilin kendisini taşımak için harcanır.Bu, dayanabileceğimiz sınırdır. . . Şu anda lityum pil taşımacılığı için yeni bir enerji aracı mı yoksa büyük bir kamyon mu kullandığımı söylüyorsunuz? Sınır kilometre olarak% 80'i tanımlarsak, bu Tesla Model S 75 modifiye edilmiş süper kapasiteli saf elektrikli aracın sınır kilometresi 1183 kilometredir.
Asıl sorumuza geri dönecek olursak, yeterli lityum pili olan saf bir elektrikli otomobil 1.200 kilometre pil ömrüne ulaşabilir mi? Cevap hayır! Bu, birçok insanın sezgisine aykırı olabilir.
(Ve bu, pil maliyeti, hacmi vb. Kısıtlamaları dikkate almadı.)
İkinci soruyu analiz etmeden önce, ek bir soruyu inceleyelim: 1200 kilometre pil ömrü elde etmek için lityum pil teknolojisi ne kadar geliştirilmelidir?
Enerjinin% 30'unu mühendislik uygulamasında en yüksek değer olarak kendini taşımak için kullanıyoruz, sonra hesaplamalarla, 1200 kilometre pil ömrü elde etmek istiyorsanız, lityum pil modülünün enerji yoğunluğunun 420Wh / kg'a ulaşması gerekir. Diğer bir deyişle, üç kat iyileştirmeye ihtiyaç vardır. Lityum iyon pillerin mevcut teknoloji sisteminde, bu muhtemelen ulaşılamaz bir hedeftir. Üstelik farkına varılsa bile maliyetin kontrol edilip edilemeyeceği oldukça zorlu bir sorudur.
Sonra, ikinci soruyu analiz edelim: Lityum pilli saf elektrikli araç neden 1.200 kilometreden daha az ama yakıt hücresi bunu yapabilir?
Aslında, herkesin bilmesi gerektiğini söylememize gerek yok, bu sorunun anahtarı Enerji yoğunluğu . Saf elektrikli araçların akü modüllerinin enerji yoğunluğu genellikle 130-150 Wh / kg arasındadır ve Tesla daha iyi bir iş çıkararak 150 Wh / kg'a ulaşmaktadır.
Ya benzin?
Benzinin ısıl değeri yaklaşık 44MJ / kg, yani 12222Wh / kg'dır. Benzinin motordaki enerji dönüşüm verimliliği nispeten düşüktür, ancak% 20 olarak hesaplansa bile (elektrikli araçlar için% 80 olarak hesaplanır), "eşdeğer enerji yoğunluğu" 3000Wh / kg'dır, bu da akülerinkinin 20 katıdır.
Yakıt pilleri aynı zamanda pil olarak da adlandırılsalar da şarj edilemezler, ancak elektrik üretmek için hidrojen tüketirler. Bir benzetme yaparsak, lityum piller şarj edilebilir pillerdir ve yakıt hücreleri de gençken kullandığımız türden şarj edilemeyen pillerdir. Bu açıdan bakıldığında, yakıt hücreleri aslında motorlara benziyor - biri yağ tüketirken diğeri hidrojen tüketiyor.
Yakıt pillerinin enerji yoğunluğunu ve dönüşüm verimliliğini detaylı olarak incelemedim, "eşdeğer enerji yoğunluğu" 4500wh / kg, yani pillerin 30 katı olduğunu tahmin ediyorum. Öyleyse, yakıt hücreli elektrikli araçların hidrojeni taşımak için tükettiği enerji yüzdesine bir göz atalım. (Değerde hatalar olabilir, ancak büyüklük sırası doğru olmalıdır. Ana fikri anlarsanız iyi olur)
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, seyir menzili 416 km lityum pilli orijinal Tesla Model S 75 ile aynı olduğunda, hidrojen yakıtını taşımak için tüketilen enerji, hidrojenle dönüştürülebilen toplam enerjinin yalnızca% 0,99'udur; seyir menzili 1200 km'ye ulaştığında, bu değer de aynıdır. Lityum pillerin% 24'ünden çok daha düşük olan yalnızca% 2,9'u kulağa daha rahat mı geliyor? Aslında, benzin benzerdir, 416 kilometrede yaklaşık% 1.51.
Aslında benzinli araçların sürüş sürecinde kaliteyi düşürmek için sürekli olarak benzin tüketilecek ve bu da yüzdeyi daha da düşürecektir. Açıklamayı basitleştirmek için bu etki geçici olarak göz ardı edilir.
Sınır kilometre olarak% 80'i tanımlayacak olursak, hidrojen yakıt hücrelerinin sınır kilometresi 33.000 kilometredir. Tabii ki, bu sadece enerji yoğunluğundaki farkı göstermek için, bu da yakıt hücreli araçların seyir menzilini arttırmasını lityum pilli elektrikli araçlara göre çok daha kolay hale getiriyor.Aslında kimse böyle bir araba tasarlamaz.
İkinci soruya dönersek, neden lityum pilli saf elektrikli araç 1.200 kilometreden daha az, ancak yakıt hücresi bunu yapabilir? Cevap, hidrojen yakıtının "eşdeğer enerji yoğunluğunun" lityum pillerinkinden çok daha yüksek olmasıdır, bu nedenle seyir menzilini arttırmak çok daha az zordur. 1200 kilometrelik bir seyir menzili elde etmek için geleneksel bir yakıtlı taşıt prensibine benzer olan 1200 kilometrelik bir seyir menziline ulaşmak mantıklıdır. .
Bir arkadaş sordu, yakıt hücreli elektrikli araçlar neden bu kadar iyi ve neden lityum piller geliştirmeliyiz? Pek çok neden var, bunlardan biri: Yakıt pillerinin bir metal Pt'ye ihtiyacı var, bilimsel adı platindir, genellikle platin veya platin olarak bilinir ... Büyük bir altın kolye satın almak bir zenginlik gösterisi değil mi ve platinle çalışan bir araba sürmek değil mi? Bu nedenle, bu arabanın seri üretilmemesi gerektiğini tahmin ediyorum, aksi takdirde platin piyasa fiyatının yükselmesine neden olabilir. .
Ya 33.000 kilometre sınırı karşılanmazsa? Bir yolunu bulmama izin ver.
İlk önerim, "yakıt kalori değeri tablosu" na bakmaktır!
Dizel arabadan daha yüksek kalori değerine sahip bir yakıt bulun ve sonra yeni bir motor icat edin, değil mi? Çok esprili!
Dizelden daha yüksek kalori değerine sahip bir yakıt neden bulamıyorum? ? ? Yaygın olarak kullanılan bu yakıtlar arasında neden dizel ve benzin en yüksek kalorifik değere sahiptir? ? ?
Sanırım yaşlı adam Benz, içten yanmalı motoru yüz yıldan daha uzun bir süre önce icat ettiğinde test etmişti, bu yüzden en iyi iki kalori öğrencisi olan dizel ve benzini seçti.
Görünüşe göre yanma rotası çalışmıyor.
Beni zorladın, bu yüzden bir numaraya başvurmak zorunda kaldım!
Bu yüzden ikinci öneri bir nükleer füzyon motoru elde etmek!
Doğru, yani arabaya küçük bir güneş kurmak, kütleden enerjiye dönüşüm verimliliği yaklaşık% 0,7.Eğer enerji dönüşüm verimliliği% 10 ise, eşdeğer kalorifik değer 17500000000 Wh / kg, yani lityum pilin yaklaşık% 1'i. Milyarlarca kez. Daha sonra, sınır seyir menzilinin yaklaşık 0,18 ışıkyılı olduğu ve dünyayı ekvator boyunca 4,43 milyon kez çevreleyebileceği hesaplanabilir.
Ya 0,18 ışıkyılı sınır kilometre karşılanmazsa?
O zaman benim nihai silahım antimadde motorudur!
Kütleden enerjiye dönüşüm verimliliği yaklaşık% 100.Enerji dönüşüm verimliliği% 5 ise, eşdeğer ısıtma değeri 500.000 Wh / kg'dır, bu da lityum pillerin yaklaşık 3 milyar katıdır. Daha sonra, sınır seyir menzilinin yaklaşık 1,29 ışık yılı olduğu hesaplanabilir ve ekvator boyunca dünyayı 300 milyon kez çevreleyebilir.
Bekle, neden antimadde motorları çalışıyor ve Trisolaris yıldızından en yakın dört ışıkyılı uzaklıkta bile 1,29 ışıkyılı yol alabiliyor? Yani sözde uzay yolculuğu tamamen saçma değil mi?
Aslında durum böyle değil, yukarıdaki hesaplamalarda arabanın sürtünme ve rüzgar direncinin kaybı (ve hızlanma ve frenleme için sürekli gaza basma kaybı) dikkate alınmıştır.Yıldızlararası navigasyonda sürtünme ve rüzgar direnci nerede?
Uzaya uçan ilk otomobil olan Tesla, uzayda rüzgar ve sürtünme olmadığını kanıtlayabilir.
(Hesaplama verileri üçüncü bir şahıs tarafından kontrol edilmemiştir. Bir hesaplama hatası varsa lütfen belirtin, teşekkür ederiz!) Orijinal bağlantı: https://www.zhihu.com/question/271996355/answer/365245110
Yazar: Zhang Kangkang
