Kenderaan Elektrik - keperluan untuk bateri
Sejak dahulu lagi, manusia telah mencipta mesin yang lebih baru untuk meningkatkan keselesaan hidupnya dan mempunyai lebih banyak produktiviti di kilang. Kenderaan elektrik dilahirkan sekitar tempoh pertengahan abad ke-19 dan kenderaan Elektrik moden/kenderaan Elektrik Hibrid telah dibangunkan pada penghujung abad ke-20. Kenderaan Elektrik ini dilihat lebih selesa dan mudah dikendalikan berbanding dengan kenderaan enjin ICE. Tetapi kini yang terakhir telah menimbulkan masalah alam sekitar. Dalam usaha hari ini untuk melindungi alam sekitar kita dan mempunyai lebih banyak cara untuk menggunakan sumber tenaga yang mampan dan boleh diperbaharui, industri automobil mempunyai peranan paling penting untuk dilaksanakan.
Industri ini adalah yang paling mencemarkan dari segi pelepasan paip ekor daripada produk mereka. Industri bateri juga mempunyai peranan penting. Semakin banyak bateri digunakan untuk aplikasi seperti kenderaan elektrik (Kenderaan elektrik), sumber tenaga boleh diperbaharui (RES) seperti tenaga solar dan angin. Pendorongan elektrik melalui bateri membantu dalam mengurangkan tahap pencemaran di atmosfera serta kos operasi. Selain itu, ia juga mengurangkan pergantungan kepada minyak mentah. Pendorongan elektrik kenderaan adalah topik yang paling banyak diperkatakan hari ini.
Semua pengeluar kereta mempunyai reka bentuk sendiri bagi kenderaan elektrik dan bateri kenderaan elektrik (EVB). Walaupun bateri asid plumbum adalah EVB yang paling banyak digunakan sehingga kebelakangan ini, bateri Li-ion kini telah mengambil alih peranan utama. Tetapi mengambil kira aspek kos dan keselamatan awal, bateri asid plumbum tidak boleh disingkirkan sepenuhnya sehingga kos pek bateri kenderaan Li-ion Electric turun ke tahap yang berpatutan dan aspek keselamatan dipertingkatkan lagi.
Semua pengeluar kereta mempunyai reka bentuk sendiri bagi kenderaan elektrik dan bateri kenderaan elektrik (EVB). Walaupun bateri asid plumbum adalah EVB yang paling banyak digunakan sehingga kebelakangan ini, bateri Li-ion kini telah mengambil alih peranan utama. Tetapi mengambil kira aspek kos dan keselamatan awal, bateri asid plumbum tidak boleh disingkirkan sepenuhnya sehingga kos pek bateri kenderaan Li-ion Electric turun ke tahap yang berpatutan dan aspek keselamatan dipertingkatkan lagi.
Sekitar tahun 2010, bilangan EV di jalan raya berjumlah jauh kurang daripada 20,000 di dunia. Bagaimanapun, pada tahun 2019, jumlah itu telah meningkat lebih daripada 400 kali ganda dan hampir tujuh juta.
Hampir 80% masalah kualiti udara adalah berkaitan dengan pelepasan kenderaan. Di negara-negara perindustrian Barat dan Jepun, telah ditetapkan bahawa dua pertiga daripada CO, satu pertiga daripada nitrogen oksida, dan hampir separuh daripada hidrokarbon adalah disebabkan oleh pelepasan yang disebutkan di atas. Apabila keadaan seperti itu berlaku dengan negara perindustrian, ia tidak lebih baik di negara membangun di mana kawalan alam sekitar tidak dikuatkuasakan dengan ketat.
Kenderaan ICE yang tidak cekap menyumbang dengan ketara kepada pencemaran udara walaupun kepadatan trafik adalah rendah. Selain daripada sebab di atas, pelepasan kenderaan menghasilkan sejumlah besar “gas rumah hijau” (GHG) iaitu CO2. Secara purata, kereta akan menghasilkan hampir empat kali ganda berat CO2. Pelepasan kenderaan bertanggungjawab untuk 20, 24, dan 26 peratus daripada semua pelepasan CO2 di UK, Amerika Syarikat dan Australia, masing-masing. Semua sebab dan krisis minyak pada tahun 1960-an dan 1970-an dan 1973 dan 1979 adalah sebab sebenar di sebalik pembangunan kenderaan Elektrik dan bateri kenderaan Elektrik yang sesuai.
Kenderaan Elektrik - pelepasan sifar
Kenderaan elektrik menggunakan satu atau lebih motor elektrik yang dikuasakan oleh bateri sahaja untuk tujuan daya tarikan (kenderaan Elektrik Tulen) tanpa sebarang enjin pembakaran dalaman (ICE). Oleh itu ia tidak mempunyai pelepasan paip ekor dan dikenali sebagai atau kenderaan pelepasan sifar (ZEEV). Kenderaan elektrik hibrid (HEV) mempunyai dua sumber kuasa, satu dengan kandungan tenaga tinggi (bahan api fosil) dan satu lagi adalah bateri kadar nyahcas tinggi.
Topik kenderaan Elektrik dan variannya adalah topik yang luas dan akan dibincangkan secara terperinci secara berasingan. Cukuplah di sini untuk mengetahui definisi ringkas kenderaan Elektrik dan HEV.
Komponen Kenderaan Elektrik Tulen
I. Penyimpanan Tenaga Elektrik (Bateri)
II. Modul kawalan elektronik (ECM)
III. Sistem pengurusan bateri (BMS)
IV. Kereta api Pemanduan Elektrik
Setiap kereta elektrik mempunyai penunjuk julat, dan julat itu dipaparkan dengan jelas pada papan pemuka. Dalam sesetengah kenderaan Elektrik, lampu mula berkelip apabila jarak jarak kira-kira 25 km ditinggalkan.
Komponen Kenderaan Elektrik Hibrid Konvensional
I. Penyimpanan Tenaga Elektrik (Bateri)
II. Penyimpanan Tenaga Kimia (Tangki bahan api)
III. Kereta api Pemanduan Elektrik
IV. Kereta api Pandu Pembakaran
Pengenalan kepada bateri untuk kenderaan elektrik
Ciri-ciri yang diperlukan bagi bateri Kenderaan Elektrik
Terdapat beberapa ciri yang diperlukan bagi bateri kenderaan Elektrik, tetapi perkara berikut adalah penting dan memberikan penilaian yang munasabah tepat tentang kebolehlaksanaan bateri.
a. Kos pembelian awal pek bateri (kos setiap kWj, termasuk semua peralatan)
b. Tenaga khusus, yang merupakan penunjuk saiz bateri (Wh/kg)
c. Kuasa khusus, yang merupakan penunjuk pecutan dan keupayaan mendaki bukit (W/kg)
d. Kos operasi (kos/km/penumpang)
e. Hayat kitaran panjang dengan ciri bebas penyelenggaraan
f. Kebolehcas semula pantas (80% dalam masa 10 minit)
g. Keupayaan untuk menyerap arus tinggi semasa brek regeneratif.
h. Keselamatan, kebolehpercayaan dan kemudahan kitar semula.
Kenderaan elektrik & kenderaan elektrik Hibrid
Dalam kenderaan Elektrik tulen, kuasa akan dibekalkan oleh bateri pada mod berterusan. Kapasiti tenaga bateri direka bentuk sedemikian rupa sehingga ia boleh membekalkan penarafan nyahcas berterusan ini untuk jumlah julat reka bentuk kenderaan Elektrik. Biasanya, bateri kenderaan Elektrik tidak dibenarkan menyahcas melebihi 80% daripada kapasiti, supaya keadaan pengecasannya (SOC) tidak akan turun di bawah 20 hingga 25%.
Julat bateri kenderaan elektrik
Ini adalah untuk melindungi bateri daripada lebihan nyahcas dan untuk mengelakkan kesukaran yang dihadapi sekiranya bateri terlalu dinyahcas. Selain itu, bateri juga sepatutnya boleh menerima input tenaga daripada sistem brek regeneratif. Jika bateri dicas sepenuhnya, tenaga brek penjanaan semula tidak boleh diterima oleh bateri.
Trend semasa dalam kadar pelepasan berterusan yang dinyatakan di atas ialah satu kali penarafan kapasiti. Sebagai contoh, jika kadaran kapasiti ialah 300 Ah, kadar nyahcas ialah 300 ampere. Selalunya, bateri kenderaan Elektrik akan mengalami nyahcas penuh sekali dalam sehari. Sudah tentu, ia akan menerima tenaga pulangan daripada brek regeneratif seperti apabila digunakan.
Purata peratusan tenaga regeneratif adalah kira-kira 15%. Angka ini mungkin meningkat kepada lebih daripada 40% dalam beberapa kes. Kuasa penjanaan semula tidak melebihi 40 kW. Nilai tertingginya adalah pada nyahpecutan tertentu.
Pada masa kini, pengeluar bateri kenderaan elektrik menuntut hayat kitaran kira-kira 1000 hingga> 10,000 kitaran.
Bateri kereta elektrik secara nominalnya memerlukan bateri 36 hingga 40 kWj (kapasiti tenaga boleh guna) untuk jarak perjalanan pergi balik 300 hingga 320 km. Tetapi kebanyakan pembuat OEM menetapkan lebih daripada nilai ini, biasanya, 40 hingga 60 peratus lebih. Ini akan mengimbangi pengurangan hayat akibat berbasikal supaya walaupun selepas hayat bateri yang dijamin, terdapat margin kapasiti yang selamat untuk operasi biasa EV. Bateri 96-kWj dalam EV mempunyai kapasiti boleh guna sebanyak 86.5 kWj.
Walaupun sel Li-ion hari ini dengan mudah menghantar tenaga khusus 170 Wh/kg, tenaga khusus pek turun sebanyak 35%. Akibatnya, tenaga spesifik keseluruhan berkurangan kepada 120 Wh/kg. Pada 2019, peratusan pek komponen bukan sel telah turun kepada kira-kira 28% daripada kira-kira 35%. Tetapi inovasi teknologi seperti teknologi sel ke pek (menghapuskan agen tengah, modul) boleh meningkatkan lagi tenaga khusus bateri EV masa hadapan. Ciri kuasa khusus semasa bateri EV adalah sangat memuaskan dan oleh itu jurutera dan saintis R&D menyasarkan tenaga khusus yang lebih tinggi.
Kereta api pemacu elektrik dalam kenderaan elektrik
Motor daya tarikan menggerakkan semua kenderaan elektrik. Tetapi terdapat pengawal untuk memanipulasi prestasi motor elektrik. Terdapat dua jenis motor elektrik, motor AC dan DC. Yang terakhir lebih mudah dikawal dan juga lebih murah; kelemahannya ialah beratnya yang lebih berat dan isipadu yang lebih besar. Kemajuan pesat dalam elektronik kuasa telah menambah motor AC yang sangat cekap dengan tetingkap julat operasi yang lebih luas, tetapi, dengan kos yang lebih tinggi. Dalam EV, input tenaga kepada motor dikawal oleh litar elektronik yang sangat rumit yang dipanggil modul kawalan elektronik (ECM). Pengendali EV memberikan input melalui pedal pemecut.
Sistem pengurusan bateri (BMS) dalam kenderaan elektrik
Sama seperti modul kawalan elektronik yang disebutkan di atas, terdapat sistem kawalan untuk bateri juga, dipanggil sistem pengurusan bateri (BMS), yang mengawal prestasi bateri EV. BMS juga mungkin mempunyai elektronik berasingan yang dipasang pada tahap sel atau modul yang memantau suhu dan voltan sel, sering dirujuk sebagai papan monitor suhu voltan (VTM).
Di samping itu, akan terdapat sistem pengurusan terma, yang mungkin terdiri daripada penyelesaian pasif seperti menggunakan kepungan sebagai sink haba haba kepada sistem penyejukan cecair atau udara yang dikendalikan secara aktif yang memaksa udara yang disejukkan (atau dipanaskan) atau cecair melalui pek bateri. Suis untuk menghidupkan dan mematikan aliran semasa dan pendawaian juga merupakan sebahagian daripada sistem. Semua sistem yang berbeza ini mesti disatukan menjadi satu penyelesaian sistem untuk fungsi bateri dengan selamat dan memenuhi jangka hayat dan prestasinya.
Sejarah Elektrik, Bateri dan Kenderaan Elektrik
Elektrik dan Bateri
Mengapa kita perlu membincangkan sejarah bateri elektrik dan kenderaan elektrik? Ada pepatah lama: “yang tidak ingat masa lalu dihukum untuk mengulanginya”. Oleh itu adalah berfaedah untuk mempunyai pemahaman asas tentang bagaimana teknologi itu berkembang. Ini akan memainkan peranan penting dalam memahami laluan masa depannya dan apakah pihak berkepentingan utama dalam menjadikannya benar-benar berjaya. Seperti yang dinyatakan oleh John Warner dalam bukunya mengenai bateri Li-ion, “Pameran Dunia pada masa itu memberikan gambaran yang baik tentang kelajuan inovasi teknologi dan perubahan di dunia secara umum” [1. John Warner, Buku Panduan Reka Bentuk Pek Bateri Litium-Ion, Elsevier, 2015, halaman 14].
Orang boleh memahami bahawa pameran dunia memberikan gambaran pada masa itu tentang status teknologi yang berbeza. Perkembangan dalam teknologi bateri dimungkinkan hanya kerana ketersediaan, pengembangan, dan pertumbuhan tenaga elektrik dan rangkaian elektrik pada masa itu. Di sini kita harus memahami bahawa hanya kerana “bekalan” elektrik “permintaan” untuk bateri (penyimpanan tenaga) dicipta. Jika tidak, simpanan tenaga mungkin tidak muncul sama sekali.
Pembangunan bateri untuk kenderaan elektrik
Pembaca biasanya menganggap bateri sebagai salah satu ciptaan terbaru; mereka kebanyakannya tahu tentang sel Leclanche dan sel asid plumbum; walau bagaimanapun, terdapat bukti bahawa bateri telah digunakan pada kira-kira 250 SM. Pada tahun 1930-an, seorang ahli arkeologi Jerman sedang bekerja di tapak pembinaan di Baghdad dan menemui sesuatu yang secara literal menulis semula sejarah bateri Apa yang ditemuinya semasa penggalian kelihatan seperti sel galvanik yang mampu menjana kira-kira 1–2 V elektrik.
Sehingga pertengahan 1700-an, sedikit kemajuan telah dibuat pada pembangunan bateri. Pada tahun 1745-1746 dua pencipta, secara selari tetapi berasingan, menemui apa yang dikenali sebagai balang “Leyden” untuk menyimpan elektrik. Kemudian Ahli Elektrokimia seperti Benjamin Franklin, Galvani, Volta, Ampere, Faraday, Daniel, dan Gaston Planté, untuk menyebut beberapa pencipta, muncul di ufuk Elektrik dan Elektrokimia. Jadual berikut menggambarkan dalam susunan kronologi perkembangan bateri.
Sejarah perkembangan bateri yang menarik
Jadual 1 –
| Kira-kira 250B.C. | Bateri Baghdad atau Parthia (Baghdad) | Orang Mesir mungkin menggunakan bateri untuk menyadur perak pada barang kemas |
|---|---|---|
| JURANG PANJANG | DAN SEDIKIT KEMAJUAN | |
| 1600 | Gilbert (England) | Penubuhan kajian elektrokimia |
| Okt 1745 | Kliest, Ahli Fizik Jerman | Leyden Jar |
| 1745-1746 | Saintis Belanda Pieter van Musschenbroek dari Universiti Leyden, | Leyden Jar |
| Pertengahan 1700-an | Benjamin Franklin | Istilah "bateri" dicipta |
| 1786 | Luigi Galvani (1737-1798) | Asas untuk penemuan bateri utama telah diletakkan ("Elektrik Haiwan") |
| 1796 | Alessandra Volta (1745-1827) | Mendapati bahawa cakera logam yang berbeza ("Timbunan Volta") apabila disusun secara berselang-seli dengan pemisah papan tampal lembap (tepu dengan air garam) yang dicelang di antara mereka, boleh memberikan arus elektrik yang ketara secara berterusan |
| 1802 | Cruickshank (1792 - 1878) | Susun kepingan Cu dengan saiz kepingan Zn yang sama dalam kotak bertutup. Air garam adalah elektrolit. |
| 1820 | pagi Ampere (1755 - 1836) | Elektromagnetisme |
| 1832 & 1833 | Michael Faraday | undang-undang Faraday |
| 1836 | JF Daniell | Cu dalam CuSO4 dan Zn dalam ZnSO4 |
| 1859 | Raymond Gaston Plantae (1834-1889) (Perancis) | Penciptaan sel plumbum dioksida |
| 1860 | Raymond Gaston Plantae (1834-1889) (Perancis) | Pembentangan kepada Akademi Perancis, Paris |
| 1866 [5] | Werner von Siemens seorang jurutera elektrik Jerman | Pembangunan dinamo elektromekanikal |
| 1873 | Zenobe Gramme, seorang Saintis Belgium | Ciptaan penjana elektrik magneto dan motor DC pertama |
| 1866 Geroge-Lionel Leclanche | Geroge-Lionel Leclanche (Perancis) (1839 - 1882) | Ciptaan sel Leclanche |
| 1881 | Camille A Faure (Perancis) 1840 - 1898) | Menampal grid petunjuk |
| 1881 | Sellon | Sellon Pengaduan plumbum dengan antimoni |
| 1880-an- | -- | Pengeluaran komersial telah dimulakan di beberapa negara seperti Perancis, UK, Amerika Syarikat & USSR |
| 1881 - 1882 | Gladstone dan Tribe | Teori sulfat berganda untuk tindak balas sel asid plumbum |
| 1888 | Gassner (AS) | Penyiapan sel kering |
| 1890-an- | -- | Kenderaan jalan raya elektrik |
| 1899 | Jungner (Sweden) (1869-1924) | Penciptaan sel nikel-kadmium |
| 1900 | Di Amerika Syarikat dan Perancis | 1900 Pencahayaan rumah, kilang & kereta api. |
| 1900 | a.Phillipart dengan cincin individu | Plat sel asid plumbum berbentuk tiub |
| 1900 | b. Woodward | Plat sel asid plumbum berbentuk tiub dengan beg tiub |
| 1901 | TA Edison (AS) (1847-1931) | Ciptaan pasangan nikel-besi |
| 1902 | Wade, London | Tempah "Bateri Kedua" |
| 1910 | Smith | Tiub getah berlubang (Exide Ironclad |
| 1912 100 EV | Di USA | Pengilang membina 6000 kereta penumpang elektrik dan 4000 kereta komersial |
| 1919 | G. Shimadzu (Jepun) | Kilang bebola untuk pembuatan oksida plumbum |
| 1920 | -- | Penggunaan lignin dalam plat negatif sel asid plumbum. |
| 1920 dan seterusnya | Seluruh dunia | Aplikasi baharu seperti bekalan kuasa kecemasan, penyaman udara kereta api dan pelbagai perkhidmatan lain pada kapal, pesawat, bas dan trak |
| 1938 | AE Lange | Prinsip kitaran oksigen |
| 1943- 1952 | Levin & Thompson; Jeannin, Neumann & Gottesmann; Teknik Biro Gautrat | Pembinaan nikel kadmium tertutup |
| 1950 | Vinal Kayu Gaung | Tempah pada Bateri Utama |
| 1955 | Vinal Kayu Gaung | Tempah pada Bateri Penyimpanan (Ed ke-4) |
| 1965 | John Devit dari Gates Corporation | Cadangan Projek pada Asid Plumbum yang dimeterai bateri |
| 1967 | Kerja pada bateri Ni-MH bermula di Pusat Penyelidikan Batelle-Geneva berikutan ciptaan teknologi pada tahun 1967 | |
| 1969 | Ruetschi dan Ockerman | Proses penggabungan semula dalam sel asid plumbum yang tertutup |
| Pertengahan tahun 1970 | - | Pembangunan LAB VR |
| 1971 | Produk Tenaga Gates | D-cell, yang diperkenalkan oleh Gate Energy Products (Denver, CO, USA |
| 1973 | Adam Heller | Mencadangkan sel primer litium tionyl klorida |
| 1975 | Donald H.McClelland dan John Devitt | Bateri asid plumbum bertutup komersial berdasarkan prinsip kitaran oksigen |
| 1979 - 1980 | JB Goodenough dan Rakan Sekerja | Bahan elektrod positif yang bertindak balas dengan litium pada potensi di atas kira-kira 3V, jika ia sudah mengandungi litium, dan litium ini boleh diekstrak secara elektrokimia. |
| 1980-an- | -- | Aloi hidrida baharu ditemui pada tahun 1980-an |
| 1986 | Stanford Ovshinsky | Bateri Ni-MH telah dipatenkan oleh Ovonics. |
| 1989 - 1990 | -- | Pengkomersilan logam nikel bateri hidrida |
| 1991 | Yoshio Nishi | Sel Li-ion |
| 1992 | Yoshio Nishi (Sony Corporation) | EV dengan bateri litium-ion telah dipamerkan di Pameran Motor Tokyo ke-30 pada tahun 1995. |
| 1996 | Goodenough, Akshaya Padhi dan rakan sekerja | Cadangan bahan katod besi fosfat Li |
| 1992 | KV Kordesch (Kanada) | Mengkomersialkan sel mangan-dioksida alkali (RAM) yang boleh dicas semula |
| 1993 | -- | OBC menjalankan demonstrasi pertama di dunia bagi sebuah EV dengan logam Nikel bateri hidrida pada tahun 1993. |
| 1997 | M. Shiomi dan rakan sekerja, Storan Jepun Battery Co., Ltd., Jepun | Penambahan jumlah karbon yang meningkat pada aplikasi sistem kuasa HEV atau fotovoltaik negatif. |
| 1999* | -- | Pengkomersilan Li-ion Sel polimer |
| 2002 - 2003 D. Stone, E. | MJ Kellaway, P. Jennings, Crowe, A. Cooper | Berbilang tab VRLAB |
| 2002 | Y. Ogata | Aloi plumbum grid positif baharu dengan penambahan Ba Pb–Ca–Sn dengan Ba |
| 2004 -2006 | Lam & rakan sekerja, Teknologi Tenaga CSIRO, Australia | Bateri Ultra untuk HEV |
| 2006 | SM Tabaatabaai & Rakan Sekerja | Bahan grid yang terbentuk daripada kepingan retikulasi tiga dimensi yang diperbuat daripada sebatian buih organik. Kekonduksian elektrik yang diberikan kepada grid buih dengan menggunakan penyaduran kuprum |
| 2006 | Changsong Dai & Rakan Sekerja | Grid buih kuprum bersalut plumbum untuk plat negatif |
| 2008 | EALABC, The Furukawa Battery Co., Ltd, Jepun, CSIRO Energy Technology, Australia dan Provector Ltd., UK | Bateri Ultra (144V, 6.7Ah) untuk HEV diuji jalan sejauh 100,000 batu. Prestasi melebihi bateri Ni-MH |
| 2011 | Makmal Kebangsaan Argonne | Bahan katod nikel-mangan-kobalt (NMC) |
| 2013 | N. Takami et al. | Anod litium titanium oksida |
| 2018 | N. Takami et al | Anod TiNb2O7 |
| 2020 | BloombergNEF | Kos pek LIB turun kepada AS$ 176/kWj = 127 kos sel + kos 49 pek) |
Sejarah menakjubkan kenderaan elektrik!!
Sejarah EV tersebar dalam tempoh yang panjang dari permulaan abad ke-19.
Jadual berikut memberikan butiran peristiwa yang membawa kepada EV masa kini
Jadual 2
| Pencipta | Negara | Tempoh | Butiran | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Anyos Istvan Jedlik | ahli fizik Hungary | 1828 | Kereta model elektrik pertama |
| 2 | Thomas Davenport | Seorang pencipta Amerika | 1834 | Motor elektrik pertama yang berjaya secara komersial |
| 3 | Sibrandus Stratingh dan Christopher Becker | profesor Belanda | 1834-1835 | 1835, basikal roda tiga wap pada tahun 1834 1835 Sebuah basikal roda tiga serba elektrik yang dilengkapi dengan salah satu bateri pertama |
| 4 | Robert Davidson | Pencipta Scotland | 1837-1840 | Membina baterinya sendiri pada tahun 1837 dan membuat motor elektrik bersaiz adil pertamanya. |
| 5 | Gustave Trouvé | 1881 | Memperbaik motor elektrik kecil yang dibangunkan oleh Siemens dengan penumpuk Starley. Dia memasang enjin ini pada basikal roda tiga Inggeris, justeru dia baru saja mencipta EV pertama dalam sejarah. | |
| 6 | William Morrison | USA | 1892 | Membangunkan gerabak enam orang, empat kuasa kudanya yang boleh mencapai kelajuan maksimum kira-kira 14 batu/j |
| 7 | Henry Ford | Detroit | 1893 | Pada tahun 1893, berjaya menguji enjin petrol [https://www .history.com/topics/inventions/model-t]. |
| 8 | Henry G Morris dan Pedro G Salom | Philadelphia | 1894 | Electrobat menawarkan perniagaan yang menguntungkan, berbanding dengan teksi yang dipacu kuda kerana masa hentinya yang lebih rendah dan lebih banyak perjalanan |
| 9 | Makmal Bell, | USA | 1945 | Mencipta thyristor yang menggantikan tiub vakum dengan cepat |
| 10 | William Shockley | Makmal Bell, | 1950 | Penerus terkawal silikon (SCR) atau thyristor |
| 11 | Moll dan jurutera Kuasa lain | General Electric | 1956 | SCR oleh William Shockley |
| 12 | General Motors (GM) | General Motors (GM) | 1966 | Elektrovan |
Fakta menarik mengenai kenderaan elektrik!!
| Srl No | Butiran |
|---|---|
| 1 | Di Amerika Syarikat perlumbaan kereta elektrik menarik ramai peminat dari tahun 1897. Pada tahun itu, Pope Manufacturing Company telah membuat kira-kira 500 EV. |
| 2 | Tiga dekad pertama abad ke-20 (1910-1930) adalah tempoh terbaik untuk EV. Dalam tempoh ini kenderaan elektrik bersaing dengan kenderaan petrol Dengan jalan raya yang tidak berturap di bandar-bandar AS ketika itu, jarak pemanduan yang kecil tidak menjadi masalah sama sekali. Tetapi, di Eropah, disebabkan jalan berturap yang meningkatkan perjalanan jarak jauh, orang ramai mahukan kereta jarak jauh, yang sedia ditawarkan oleh kenderaan ICE. |
| 3 | Bandar-bandar besar AS mula menikmati faedah elektrik pada tahun 1910-an. Jarak pemanduan yang kecil sesuai untuk EV pada zaman itu. EV mempunyai penerimaan pasaran yang mudah dengan pemilik armada untuk teksi dan van penghantaran. |
| 4 | Tiga peristiwa penting dalam sejarah kenderaan ICE memberi dorongan kepada perkembangan pesat mereka dan pada masa yang sama, meletakkan paku terakhir di dalam keranda EV. a. Pengenalan Model T "kos rendah, volum tinggi" Henry Ford pada tahun 1908. [https://en .wikipedia.org/wiki/Ford_Model_T] b. Charles Kettering mencipta starter kereta elektrik pada tahun 1912. c. Sistem lebuh raya AS mula menghubungkan bandar-bandar Amerika |
| 5 | Kebimbangan alam sekitar tahun 1960-an dan 1970-an memberikan dorongan yang besar kepada kerja-kerja R&D mengenai EVB. Julat dan prestasi masih menjadi halangan untuk diatasi |
| 6 | Sekali lagi, krisis minyak pada tahun 1973 dan 1979 memberikan lebih banyak galakan kepada pembangunan EVB. |
| 7 | Populasi besar kenderaan ICE mencipta masalah kualiti udara dengan melanggar piawaian kualiti udara. Ini terutama berlaku di bandar-bandar maju di dunia. Ini mendorong Negeri California, Amerika Syarikat, pada awal 1990 untuk menerima pakai Akta Udara Bersih untuk promosi EV. |
| 8 | Akta Udara Bersih pada asalnya memberi mandat bahawa 2% daripada semua kenderaan ringan baharu yang dijual di negeri ini ialah ZEV menjelang 1998 (30,000 EV), 5% pada tahun 2001 (75,000) meningkat kepada 10% pada tahun 2003 (1,50,000). Selain itu, di negeri yang tidak mengikuti program California, pengeluar kereta mesti mengurangkan pelepasan NOx paip ekor dan jumlah hidrokarbon masing-masing sebanyak 60% dan 39%, antara 1994 dan 1996 dalam kenderaan ringan. Pengurangan 50% lagi dalam pelepasan diperlukan oleh Agensi Perlindungan Alam Sekitar (EPA) pada tahun 2003. |
| 9 | Pada 29 Mac 1996, mandat ZEV 1998 Lembaga Sumber Udara California (CARB) telah dilembutkan akibat tekanan kuat daripada pengeluar kereta dan pembekal minyak yang terjejas teruk, penilaian panel bebas bahawa bateri canggih tidak boleh disediakan sehingga tahun 2001 juga sebab lain. Selaras dengan penilaian panel di atas, bateri yang dipertingkatkan sedemikian hanya tersedia pada kos yang agak berpatutan baru-baru ini pada 2018 (Kos pek AS$ 176/kWj = 127 kos sel + kos 49 pek). Pakar bateri meramalkan kos EVB akan turun kepada < 100 USD /kWj menjelang 2025 dan USD 62/kWj menjelang 2030 (mengikut ekstrapolasi) |
| 10 | Konsortium Bateri Termaju Amerika Syarikat (USABC): Kerajaan Persekutuan AS dan tiga pengeluar kereta utama AS (Chrysler, Ford dan General Motors) memutuskan untuk mengumpulkan sumber mereka (kira-kira AS $262 juta) ke dalam penyelidikan bateri dalam tempoh 3 tahun. Pengeluar ini, bersama-sama dengan organisasi lain seperti Institut Penyelidikan Kuasa Elektrik (EPRI) telah menubuhkan Konsortium Bateri Termaju Amerika Syarikat (USABC) pada tahun 1991, di mana Kerajaan Amerika Syarikat mendapat pembiayaan yang sama rata. |
| 11 | USABC merumuskan dua set matlamat untuk bateri EV (Jadual 3 ) yang berhasrat untuk membangunkan pek bateri interim untuk fasa pertama (1994-95) dan sasaran jangka panjang supaya prestasi EV akan bersaing dengan kenderaan enjin IC. |
| 12 | Konsortium Bateri Asid Plumbum Lanjutan (ALABC): ALABC [5. RF Nelson, The Battery Man, Mei 1993, ms. 46-53] telah ditubuhkan pada Mac 1992 untuk menguruskan Rancangan Penyelidikan 4 tahun dengan dana sebanyak AS $ 19.3 juta (Rs.48 crores lebih kurang) untuk pembangunan tinggi. -bateri asid plumbum EV berprestasi yang akan memberikan sebahagian besar pasaran EV dalam jangka pendek hingga pertengahan. ALABC diuruskan oleh Pertubuhan Penyelidikan Zink Utama Antarabangsa (ILZRO) dan merupakan organisasi perkongsian antara empat belas pengeluar utama terbesar, dua belas pengeluar bateri, utiliti elektrik, pengeluar motor, pengeluar pengecas dan gandingan, pembekal kereta api kuasa, pengawal/pengilang elektronik, dan organisasi perdagangan EV. |
| 13 | Mulai 1991, Perjanjian R&D Koperasi telah dimuktamadkan antara Pejabat Teknologi Kenderaan (VTO) Jabatan Tenaga (JAS) Konsortium Bateri Termaju Amerika Syarikat (USABC). |
| 14 | Saiz pasaran bateri Li-ion tahunan mungkin meningkat daripada 25 Billion $ (2019) kepada 116 Billion $ (2030). |
| 15 | Kos pek bateri turun daripada 1100 $/kWj kepada 156 pada 2019 dan diunjurkan kepada 62 $/kWj pada 2030. (BloombergNEF) |
Teknologi Bateri Nikel Metal Hydride untuk kenderaan elektrik
Penciptaan sistem bateri Ni-MH adalah terbitan kedua-dua bateri Ni-Cd dan Ni-H2. Cd dalam sistem Ni-Cd dianggap sebagai bahan berbahaya. Kelebihan berkaitan sistem baharu ialah tenaga spesifik yang lebih tinggi, tekanan yang lebih rendah yang diperlukan dan kos sel Ni-MH. Kerja itu disokong oleh dua pembuat kereta Jerman dalam tempoh 20 tahun
Tindak balas elektrokimia yang menghasilkan tenaga:
Terdapat banyak persamaan antara sel Ni-Cd dan Ni-MH, kecuali elektrod negatif. Seperti dalam kes sel Ni-Cd, semasa nyahcas, bahan aktif positif (PAM), nikel oksihidroksida, dikurangkan kepada nikel hidroksida. (Oleh itu, elektrod positif berkelakuan sebagai katod):
NiOOH + H 2 O +e – Nyahcas↔Cas Ni(OH) 2 + OH – E° = 0.52 Volt
Bahan aktif negatif (NAM), bertindak balas seperti yang diberikan di bawah: (Oleh itu elektrod negatif berkelakuan sebagai anod):
MH + OH – Nyahcas↔Cas M + H 2 O + e – E° = -0.83 Volt
Iaitu, desorpsi hidrogen berlaku semasa pelepasan.
Jumlah tindak balas semasa pelepasan ialah
NiOOH + H 2 O + e – Nyahcas↔Cas Ni(OH) 2 + OH
MH + OH – Nyahcas↔Cas M + H 2 O + e –
Nyahcas NiOOH + MH↔Cas Ni(OH) 2 + M E° = 1.35 Volt
Tolong ingat itu
Voltan sel = V Positif – V Negatif
Oleh itu 0.52 – (-0.83) = 1.35 V
Di sini perlu diperhatikan bahawa molekul air yang ditunjukkan dalam tindak balas separuh sel tidak muncul dalam keseluruhan atau keseluruhan tindak balas sel. Ini disebabkan oleh elektrolit (larutan kalium hidroksida berair) tidak mengambil bahagian dalam tindak balas menghasilkan tenaga dan ia hanya ada untuk tujuan kekonduksian. Juga, ambil perhatian bahawa larutan akueus asid sulfurik yang digunakan sebagai elektrolit dalam sel asid plumbum sebenarnya mengambil bahagian dalam tindak balas seperti yang ditunjukkan di bawah:
PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 Nyahcas↔Cas 2PbSO 4 + 2H 2 O
Ini adalah perbezaan penting antara sel asid plumbum dan sel alkali. Proses sebaliknya berlaku semasa tindak balas cas.
Sel hidrida nikel-logam yang dimeterai menggunakan tindak balas penggabungan semula oksigen yang serupa dengan yang berlaku dalam sel asid plumbum (VRLA) terkawal injap, dengan itu menghalang peningkatan tekanan dalaman yang tidak diingini yang terhasil daripada penjanaan gas menjelang akhir caj dan terutamanya semasa caj berlebihan.
Semasa pengecasan, PAM mencapai cas penuh sebelum NAM dan oleh itu elektrod positif mula mengembangkan oksigen.
4OH – → 2H 2 O + O 2 + 4e –
Oleh itu, gas yang berkembang daripada tindak balas di atas bergerak melalui matriks berliang pemisah ke NAM dibantu oleh pembinaan elektrolit yang kebuluran dan dengan menggunakan pemisah yang sesuai.
Oleh kerana O 2 bergabung dengan elektrod MH untuk menghasilkan air pada elektrod negatif, pembentukan tekanan di dalam bateri dihalang. Walaupun begitu, terdapat injap keselamatan sekiranya caj berlebihan yang dilanjutkan atau pengecas tidak berfungsi.
4MH + O 2 → 4M + 2H 2 O
Lebih-lebih lagi, dengan reka bentuk, NAM tidak dibenarkan untuk dicas penuh, sekali gus menghalang kemungkinan pengeluaran hidrogen. Selain itu, adalah sangat penting untuk mengikuti algoritma pengecasan pintar untuk menyekat penjanaan O2 melebihi keupayaan kecekapan penggabungan semula sel. Ini juga dicapai dengan kawalan berhati-hati terhadap dua bahagian bahan aktif.
Pembaca boleh merujuk perkara berikut untuk mendapatkan maklumat terperinci tentang bateri Ni-MH
a. Bab bateri Ni-MH oleh Michael Fetcenko dan John Koch dalam Buku Panduan
b. Kaoru Nakajima dan Yoshio Nishi Bab 5 dalam: Sistem Penyimpanan Tenaga untuk Elektronik.
Teknologi bateri asid plumbum dalam kenderaan elektrik
Konsortium Bateri Asid Plumbum Termaju (ALABC) [7. JF Cole, J. Power Sources, 40, (1992) 1-15] telah ditubuhkan pada Mac 1992 untuk menguruskan Rancangan Penyelidikan 4 tahun dengan dana sebanyak AS $ 19.3 juta (Rs.48 crores lebih kurang) untuk pembangunan bateri asid plumbum EV berprestasi tinggi yang akan memberikan sebahagian besar pasaran EV dalam jangka pendek hingga pertengahan.
ILZRO menguruskan konsortium ini dan merupakan organisasi perkongsian antara empat belas pengeluar utama terbesar, dua belas pengeluar bateri, utiliti elektrik, pengeluar motor, pengeluar pengecas dan gandingan, pembekal kereta api kuasa, pengawal/pengilang elektronik dan organisasi perdagangan EV. Keahlian kini berjumlah 48 orang, berasal dari 13 negara. ALABC (kini CBI) mempunyai lima matlamat penyelidikan dan pembangunan kritikal yang telah dimasukkan dalam Jadual 3. Bateri asid plumbum termaju mampu menyediakan kenderaan elektrik dengan jarak ulang-alik harian sejauh 90 batu atau lebih, masa pengecasan semula beberapa minit, dan jangka hayat kira-kira 3 tahun.
Keadaan teknologi ALABC pada tahun 1998 menunjukkan bahawa, dengan projek sedang dalam kereta api, bateri asid plumbum yang dikawal injap dengan ciri prestasi 48 Wh/kg, 150W/kg, pengecasan pantas 80% dalam 10 minit, dan hayat kitaran 800 mengikut jadual untuk pembangunan sebelum akhir tahun 1998. Pencapaian prestasi sedemikian akan mewakili kemajuan yang menakjubkan oleh komuniti bateri asid plumbum sepanjang tahun 1990-an dan menawarkan prospek kereta elektrik dengan julat setiap pengecasan melebihi 100 batu, boleh diulang beberapa kali dalam sehari dan lebih. 500 kali sepanjang hayat pek bateri [https://batteryuniversity .com/learn/article/battery_developments]
Bateri litium-ion dalam kenderaan elektrik
Sejarah perkembangan bateri lithium-ion
Jadual 3:
| Kerja penyelidikan | Pencipta / Pengarang | tahun | pertalian | Kenyataan |
|---|---|---|---|---|
| Penemuan kekonduksian ionik yang tinggi bagi fasa pepejal NaAl11O17, dipanggil natrium β-alumina, yang membawa kepada sistem bateri Na-S | Kummer dan rakan sekerja | 1967 | Makmal Ford Motor Co | Sejarah sel Li-ion bermula |
| Sistem bateri Na-S | N. Weber dan JT Kummer | 1967 | Makmal Ford Motor Co | Sistem suhu tinggi |
| FeS atau FeS2 dikaji sebagai bahan katod berbanding logam Li | DR Vissers et.al. | 1974 | ANL | Apabila bertindak balas dengan Li, bahan-bahan ini mengalami tindak balas penyusunan semula, dengan kehilangan fasa awal dan pembentukan yang baru |
| Anod logam Li dan katod titanium sulfida (TiS2). | Prof. Whittingham | 1976 | Universiti Binghamton, Binghamton, New York 13902, Amerika Syarikat | Li membentuk dendrit pada permukaan logam semasa berbasikal, mengakibatkan litar pintas. |
| Bahan yang pada mulanya mengandungi litium, dan secara elektrokimia memadam litium daripadanya, adalah kerja pada Li1−xCoO2 pada tahun 1980. | Prof. Goodenough dan rakan sekerja | 1980 | Universiti Oxford, UK | Sebatian interkalasi Li |
| Bahan anod khas berasaskan kok | Akira Yoshino | 1985 | Bahan anod baru | |
| Bahan anod di atas telah digabungkan dengan LixCoO2 | Akira Yoshino | 1986 | Perbadanan Asahi Kasei | Sel Li-ion |
| Keselamatan bateri Li-ion terbukti | Akira Yoshino | 1986 | Perbadanan Asahi Kasei | Keselamatan anod logam Li-ion vs. Li terbukti |
| Bateri Li-ion komersial pada tahun 1991. | 1991 | Sony Corporation | ||
| Dengan pembangunan selanjutnya, bateri Li-ion telah dikomersialkan. | 1992 | Sebuah usaha sama Asahi Kasei dan Toshiba. | ||
| Bahan katod yang lebih baru Li manganat dan Li ferum fosfat | Kumpulan Goodenough | 1997 | Kumpulan Goodenough | |
| Anod grafit | 1990 |
Kimia sel Li-ion Litium kobaltat (LCO).
Jumlah tindak balas ialah
C 6 + LiCoO 2 ⇄ Li x C 6 + Li 1-x CoO 2
Sel E = 3.8 – (0.1) = 3.7 V.
Sel Li-ion kimia LiFePO 4
Jumlah tindak balas LiFePO 4 + 6C →LiC 6 + FePO 4
Sel E = 3.3 – (0.1) = 3.2 V
Era Kenderaan Elektrik Moden
Ia benar-benar tidak sehingga tahun 1990-an bahawa pembuat kereta utama bekerja pada penyelesaian kenderaan hibrid dan elektrik mula menghasilkan hasil. Selari dengan kemajuan ini, bateri lithium-ion komersial pertama telah diperkenalkan ke pasaran pada tahun 1991 dan telah diterima pakai dengan cepat. Dengan penyebaran pesat elektronik peribadi, bateri berketumpatan tenaga tinggi ini menjadi penyelesaian penyimpanan tenaga pilihan untuk banyak aplikasi berbeza daripada elektronik mudah alih kepada kenderaan hibrid dan elektrik.
Era moden EV telah dicetuskan oleh kekurangan minyak pada tahun 1970-an.
Perkembangan HEV/Kenderaan Elektrik moden
Jadual-4
| EV/HEV | lebih kurang tahun | Kenyataan |
|---|---|---|
| General Motors' (GM) EV1. | 1996-1999 | EV 1 |
| Lori Hibrid Selari” (PHT), | 1999 | |
| Sistem Hibrid 2-Mod | 2008 | |
| Sistem hibrid ringan jenis "Belt-Alternator-Starter" (BAS). | 2011 | 1. BAS pertama GM ialah sistem 36-V dengan bateri Ni-MH yang dibangunkan oleh Cobasys. 2. Generasi kedua (e-Assist) meningkatkan voltan sistem kepada 115 V dan ditukar kepada bateri penyejuk udara Li-ion 0.5 kWh yang direka oleh Hitachi Vehicle Energy Ltd |
| Teknologi Voltec GM | 2010 | Volt ialah "siri hibrid" yang menggabungkan kedua-dua ICE kecil dengan bateri litium-ion 355-V dengan sel daripada LG Chem dan pek yang direka oleh GM dan dua motor elektrik. |
| Sistem Hibrid Toyota (THS) | 1997 | Bateri 288-V Ni-MH yang disejukkan udara dengan ~1.7 kWj tenaga |
| Semua SUV RAV4 elektrik | 2006 | Bateri RAV4 EV generasi kedua, berdasarkan pek bateri Tesla Model-S mempunyai bateri Li-ion 386-V dengan kira-kira 52 kWj. |
| Honda Insight | 1999-2006 | "dua tempat duduk, kenderaan hibrid petrol ekonomi bahan api tertinggi - bahan api |
| Mitsubishi | 2009 | i-Miev |
| Mazda | 2000-2011 | pilihan hibrid pada Tribute, Mazda3 dan Mazda6 mereka |
| Hyundai | 2012 | Sonata hibrid, Tuscon, dan Elantra |
| Kia | 2000 | Optima hibrid |
| Subaru | 2007 | XV Crosstrek dan Stella Hibrid Pemalam. |
| Nissan | 2010 | Daun |
| Ford | 2011 | 1. Focus EV menggunakan bateri Li-ion 23 kWh (LG Chem); 2. C-Max (2012) |
| BMW | 2013 | e-Tron, i-8 dan Hibrid Aktif |
| BYD Cina, Beijing Automotive Industry Corporation (BAIC), Geely, Shanghai Automotive Industry Corporation (SAIC) Chang'an, Chery, Dongfeng, First Auto Works (FAW), Brilliance Automotive, Foton, Tembok Besar, Lifan, dan ramai lagi | Bahagian akhir tahun 2000-an | . |
Hari ini, EV dan HEV jelas berada di sini untuk kekal. Menjelang awal 2030-an, apabila teknologi terus bertambah baik dan kos bateri menjadi mudah mampu milik, pilihan untuk EV pelepasan sifar (ZEV) akan mengatasi semua pilihan lain untuk pemilik kenderaan.
Harga bateri EV, yang melebihi $1,100 setiap kilowatt-jam pada 2010, telah jatuh 87% kepada $156/kWj pada 2019. Menjelang 2023, harga purata mungkin mencecah hampir $100/kWj.
Jadual 5
[2. Global EV Outlook 2020 (IEA) halaman 155, https://webstore.iea.org/download/direct/3007]
Stok kenderaan elektrik, Jualan, Bahagian pasaran, Saiz bateri, Julat, dsb.
| tahun | 2010 | 2017 | 2018 | 2019 | 2025 | 2030 | Kenyataan |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Jualan (juta) | 0.017 | 0.45 | 2.1 | ||||
| Jualan (juta) | 7.2 | 47% di China pada 2019 | |||||
| Perluasan Stok | 60% | Telah meningkat dengan purata tahunan sebanyak 60% dalam tempoh 2014-19 | |||||
| bahagian China | 47% | ||||||
| Jualan kereta global | 2.6% | ||||||
| Saham Global | 1% | ||||||
| Bertambah % | 40% | Dua sebab peningkatan:Model EV dengan bateri kWj yang lebih tinggi dan oleh itu julat yang lebih tinggi ditawarkan dan dijangkakan pada masa ini Bahagian pasaran BEV berbanding PHEV semakin meningkat. | |||||
| Purata Saiz Pek Bateri (kWj) | 37 | 44 | 20-30 kilowatt-jam (kWj) pada tahun 2012 | ||||
| Saiz pek bateri (kWj) | 50- hingga 70 | 48 hingga 57 | 70 hingga 80 | Untuk PHEV lebih kurang. 10-13 kWj pada 2018 (50-65 km dari semua julat pemanduan elektrik) dan 10-20 kWj pada 2030. Tahun 2019 -14 % kenaikan wrt tahun 2018 | |||
| Julat purata (km) | 350 hingga 400 | ||||||
| Ramalan Global | Pada 2019, ramalan global = 3 % bahagian pasaran |
| tahun | Menambah atau Menurun (%) | |
|---|---|---|
| Peratusan Pertumbuhan | 2016 hingga 2019 | 6% Peningkatan |
| Peratusan Pertumbuhan | 2016 hingga 2019 | 30% Penurunan |
Menurut IEA, Stated Policies Scenario ( SPC ) ialah situasi yang menggabungkan dasar Kerajaan sedia ada; dan Senario Pembangunan Lestari ( SDC ) serasi sepenuhnya dengan matlamat perjanjian iklim Paris. Yang terakhir termasuk sasaran Kempen EV30@30 (30 % bahagian pasaran untuk EV semua mod, kecuali kenderaan dua roda menjelang 2030).
Dalam SPC, stok EV dunia (semua mod, kecuali kenderaan roda dua dan tiga), meningkat daripada kira-kira 8 juta (2019) kepada 50 juta (2025) dan hampir kepada 140 juta (2030, kira-kira 7%). Sepadan dengan kadar pertumbuhan purata tahunan yang hampir 30%
Jualan EV mencecah hampir 14 juta (2025, bersamaan dengan 10 % daripada semua jualan kenderaan jalan raya) dan 25 juta (2030, bersamaan dengan 16 % daripada semua jualan kenderaan jalan raya).
Dalam SDC, stok EV dunia mencecah hampir 80 juta kenderaan pada 2025 dan 245 juta kenderaan pada 2030 (tidak termasuk kenderaan roda dua/tiga.
Kempen EV30@30 telah dilancarkan di Menteri Tenaga Bersih Kelapan pada 2017. Negara yang mengambil bahagian ialah Kanada, China, Finland, Perancis, India, Jepun, Mexico, Belanda, Norway, Sweden dan UK.
| tahun | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2025 | 2030 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Saiz pasaran bateri Li-ion tahunan (Billion $) | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 25 | 60 | 116 | |
| Kos pek bateri ($/kWj) | 1100 | -- | -- | 650 | 577 | 373 | 288 | 214 | 176 | 156 | 100 | 62 |
Rajah 1.
Saiz pasaran bateri Litium-ion tahunan global
https://www.greencarcongress.com/2019/12/20191204-bnef.html
Saiz pasaran jualan LIB untuk kenderaan Elektrik mungkin mencecah kira-kira 120 bilion USD pada 2030.
Harga bateri, yang lebih tinggi daripada USD 1,100 / kWj pada tahun 2010 dan USD 288/kWj pada tahun 2016, turun kepada USD 156/kWj tahun lepas (2019) dan selepas kira-kira empat tahun, kos purata mungkin hampir kepada USD 100/ kWj, seperti yang dilaporkan oleh syarikat penyelidikan pasaran. Salah satu pembuat EV terkemuka menggunakan sel 18659 yang paling mudah didapati untuk menurunkan kos kepada USD 250/kWj.
ANL merumuskan model pengiraan (BatPac) untuk menilai prestasi dan kos pengeluaran sel litium-ion untuk EV. Menggunakan jenis kimia sel tertentu bagi bateri 80 kWj dan kapasiti pengeluaran tahunan yang pasti, harga purata bateri dianggarkan berada dalam julat 105 hingga 150 USD/kWj.
Contoh beberapa pek bateri EV
Pengguna EV menjangkakan jaminan 8 tahun atau had km tertentu pada bateri. Pengeluar EV terkemuka menawarkan waranti 8 tahun sebagai tambahan kepada perbatuan tanpa had.
Toshiba mendakwa baterinya akan mengekalkan 90% kWj walaupun selepas 5000 kitaran bersamaan dengan 14 tahun kitaran cas semula pada satu kitaran sehari. Walaupun Toshiba bercakap tentang menjual bateri pada 2021, ia tidak menuntut kos.
Laporan Bateri Tesla (http://doc.xueqiu.com/1493d8803372d3fd67cb5c51.pdf) (Hak Cipta: 2014 Total Battery Consulting, Inc.)
Pek Bateri EV (Hak Cipta: 2014 Total Battery Consulting, Inc.) (http://doc.xueqiu.com/1493d8803372d3fd67cb5c51.pdf)
Infrastruktur Pengecasan EV Global
Sebahagian besar pengecas EV ringan dimiliki oleh pengguna. China memiliki kira-kira 80% daripada pengecas awam berbanding 47% daripada stok EV tugas ringan global. Tahun lepas (2019) sahaja, peningkatan dalam pengecas awam di China adalah 60% daripada pengecas awam global dan negara ini mempunyai 80% pengecas awam dunia dan 50% daripada pengecas perlahan yang boleh diakses oleh orang ramai.
Jadual 7
Infrastruktur pengecasan EV global
[ Global EV Outlook 2020 (IEA) https:// webstore .iea.org/download/direct/3007 ].
Sebilangan besar pengecas kenderaan ringan elektrik adalah pengecas peribadi.
| Pengecas tersedia (juta) | 7.3 | |||
|---|---|---|---|---|
| Persendirian | Awam | Pengecas Cepat | Pengecas Lambat | |
| 6.5 juta ~ 80% | 0.876 juta 12% (862 000) | 4% 263 000 | 8% 598 000 |
Peningkatan 60% Berbanding 2018
Bas 2019
Pengecas Tersedia – 184000 unit (meningkat sebanyak 17% pada 2019 berbanding 2018 (157 000)
Infrastruktur mengecas trak Global Electric.
| Jenis Lori | Trak muatan sederhana (GVW 3.5 hingga 15 tan) | Trak muatan berat (>15 tan GVW) |
| Saiz tenaga pek bateri | 70 - 300k Wj | 200 - 1000k Wj |
Senario India: Infrastruktur pengecasan EV dan EV
Stok EV India
Bahagian jualan EV merentas semua mod di India mencapai hampir 30% pada 2030 dalam Senario Dasar Baharu, hampir sejajar dengan sasarannya (Kerajaan India, 2018). Elektrifikasi kenderaan terutamanya dalam segmen dua roda dengan BEV menyumbang empat daripada sepuluh unit baharu pada 2030. EV juga menembusi pasaran LDV dan bas bandar, mencapai 14% daripada semua kereta penumpang dan LCV, dan 11% daripada semua jualan bas.
Penggunaan EV di India didorong oleh matlamat pada 2017 untuk peralihan penuh kepada kenderaan elektrik menjelang 2030. Pada 2018, sasaran 30% telah ditetapkan dan disokong oleh beberapa langkah dasar seperti penyeragaman, perolehan armada awam, dan insentif ekonomi yang disasarkan, kedua-duanya untuk pengambilan kenderaan dan penggunaan infrastruktur caj.
Dalam Senario EV30@30, sebagai peneraju global dalam peralihan kepada mobiliti elektrik, India mencapai bahagian jualan EV merentas semua mod (kecuali dua/tiga roda) sebanyak 29% pada tahun 2030 (54% termasuk dua/tiga roda). Pada tahun 2030, di India 72% daripada kenderaan dua roda, 31% daripada kereta, dan 24% daripada bas adalah elektrik. [ 8. Global EV Outlook 2020 (IEA) halaman 139, https://webstore.iea.org/download/direct/3007].
Di India, West Bengal Transport Corporation (WBTC) menambah 80 bas elektrik dan pengecas melalui fasa pertama dasar Kerajaan menggalakkan penggunaan EV yang dipanggil Faster Adoption and Manufacturing of Hybrid & Electric Vehicles (FAME I). Sebahagian daripada bas sembilan meter mempunyai pek bateri 125 kWj dan sebahagian daripada bas yang lebih panjang (12 meter) mempunyai pek bateri 188 kWj.
Rajah 3.
Jualan EV di India pada tahun 2030 [ Global EV Outlook 2020 (IEA) halaman 159, https: // kedai web. iea.org/download/direct/3007]
Tahun lepas (2019), jualan EV India ialah 0.750 juta unit dan jumlah stok mencecah kira-kira 7.59 juta unit. Tahun lepas kenderaan dua roda itu menyaksikan pertumbuhan 130% daripada 2018.
https://www.autocarindia.com/car-news/ev-sales-in-india-cross-75-lakh-mark-infy2019-412542 diakses pada 6 Ogos 2020).
Dalam keadaan semasa, pembuat 2-W belajar untuk menyokong diri mereka sendiri tanpa subsidi Kerajaan. Penurunan jualan pada April tahun lalu (2019) adalah disebabkan oleh ketetapan ketat fasa kedua (FAME II). Tiada EV boleh memenuhi kriteria baharu. Selain itu, proses pensijilan semula yang memakan masa kira-kira 45 hari telah menangguhkan jualan.
Infrastruktur pengecasan EV di India
Infrastruktur pengecasan EV (EVCI) yang mencukupi telah menjadi kunci untuk pengambilan Kenderaan Elektrik.
Telah terbukti bahawa ketersediaan rangkaian Kelengkapan Bekalan Kenderaan Elektrik (EVSE) yang kukuh di sesebuah negara telah tiga kali lebih berkesan daripada memberikan rebat dan subsidi ke atas pembelian sudut permintaan kenderaan elektrik, infrastruktur pengecasan awam dan rumah adalah penting untuk mempromosikan EV. Di peringkat global, infrastruktur pengecasan awam telah berkembang pada CAGR yang membingungkan sebanyak 84% dalam dekad yang lalu dengan lebih daripada 100% kadar pertumbuhan YoY antara 2009-2012 dan 2013-2014 dengan purata sekitar 180% pertumbuhan YoY antara 2010-2018.
Trend Pertumbuhan untuk infrastruktur pengecasan EV di India
India ialah pasaran mobiliti elektrik yang sedang berkembang dan sebagai pasaran automotif keempat terbesar di dunia, kami secara beransur-ansur menjadi kawasan tumpuan dalam mobiliti Elektrik.
Masa depan pertumbuhan EVCI di India secara dominan positif dan mencapai kadar pertumbuhan penembusan EVCI global.
Gensol Mobility, yang memiliki dan mengendalikan armada teksi elektrik dalam bandar, BluSmart, meningkatkan kehadirannya di wilayah ibu negara.
Rajah 5
Trend Pertumbuhan Infrastruktur Mengecas EV Awam India
Peralatan Bekalan Kenderaan Elektrik Awam India ( EVSE ) perlahan dan pantas
Post-Li-ion atau Beyond-Li-ion
Untuk menggandakan julat, pembuat E-kereta sedang mencari bateri jenis yang lebih baharu. Sistem berikut sedang disiasat:
a. Bateri keadaan pepejal Li (http://www.usaspeaks.com/news/toyota-unveils-solid-state-battery-design-for-evs/)
b. Bateri li-air (oksigen) [ 11. David L. Chandler | Pejabat Berita MIT]
c. Bateri Na-ion
d. Bateri zink-udara [12. Jonathan Goldstein, Ian Brown dan Binyamin Koretz Sumber JPower, 80 (1999) 171-179].
e. Bateri Licerion
Reka Bentuk Pek Bateri EV
Bilangan sel dalam pek akan bergantung kepada kimia sel Li-ion, yang seterusnya bergantung kepada bahan katod yang digunakan.
Ambil, sebagai contoh, bateri 85-kWj yang diperbuat daripada sel jenis katod nikel-kobalt-aluminium (NCA) dengan kapasiti 3.25 Ah setiap satu:
Andaian:
Voltan pek bateri = 350 V
Voltan sel nominal = 3.6 V
Kapasiti Tenaga Ternilai = 85 kWj
Kapasiti Tenaga Sebenar = 80 kWj (~ 95 % daripada kapasiti undian)
Kapasiti terkadar = 3.25 Ah
Kapasiti sebenar = 3.1 Ah (~ 95 % daripada kapasiti undian)
Untuk pek 350-V dan menggunakan sel di atas, ia memerlukan 350 V/3.6 V = 97.2 sel, untuk kesederhanaan membulatkannya kepada 96 atau 98 sel.
Tetapi kapasiti tenaga bagi 96 sel tunggal dalam siri ialah 96* 3.6 V*3.25 Ah = 1123 Wh. Jadi, reka bentuk modul khusus ini ialah 1123 Wh.
Oleh itu, bilangan sel yang perlu disambung secara selari = 85000Wh/1123 Wh = 75.7 @ 76.
Kita boleh menyambungkan 76 sel secara selari dalam satu modul, yang kapasitinya ialah 76*3.25 Ah = 247 Ah.
Kami boleh membahagikan 96 sel dengan mudah kepada 16 modul 6 sel setiap satu (atau 12 modul 8 sel setiap satu), yang kesemuanya adalah dalam siri.
Jadi, jumlah voltan ialah 16*6 =96 *3.6 V =345.6 V @ 350 V.
ATAU
Jumlah voltan ialah 12*8 =96 *3.6 V =345.6 V @ 350 V
Oleh itu, jumlah nilai Wh bagi satu modul ialah 247 Ah*6*3.6 V = 5335 Wh.
Oleh itu, jumlah undian Wh bagi pek ialah 247 Ah*6*3.6 V*16 = 85363 Wj @ 85 kWj
Oleh itu, jumlah Wh sebenar pek ialah 76*3.1 Ah = 236 Ah*350 V = 82600 Wh @ 82 kWj
Kini kapasiti tenaga ialah 85 kWj. Jadi, jumlah bilangan sel dalam satu pek ialah
85000 Wh/3.6 V*3.25 Ah= 7265 sel (Dinilai)
85000 Wh/3.6 V*3.1 Ah= 7616 sel (Sebenar)
Dengan cara yang sama, untuk mencapai pek 350-V menggunakan sel litium besi fosfat (LFP) 3.25-V kita perlukan (350 V/3.25 V) 107.7 sel. Sekali lagi, untuk memudahkan, kami mungkin memutuskan untuk menggunakan sama ada 108 atau 110 sel. Di sini kita boleh mereka bentuk 11 modul 10 sel setiap satu untuk 110 sel atau 18 modul 6 sel setiap satu untuk 108 sel.
Atau menggunakan sel LTO (Lithium Titanate) 2.3-V yang kita perlukan (350 V/2.3 V) 152 sel atau dibundarkan kepada 160 sel untuk mencapai voltan yang dikehendaki.
70 kWj dan 90 kWj, 18650 sel NCA 3.4 Ah; disejukkan cecair.
Pek 90 kWj mempunyai 7,616 sel; berat bateri 540 kg (1,200 lb = 540 kg);
Kebarangkalian kegagalan dalam konfigurasi selari adalah rendah dan oleh itu kegagalan satu sel tidak akan menjejaskan keseluruhan bateri.
Pengiraan kuasa dan kapasiti bateri
Ambil contoh sebelumnya bagi pek bateri 85 kWj dengan voltan 350 V. Biasanya untuk EV, pelepasan kadar 1C diambil kira. Jadi, arus ialah 85000 Wh / 350 V = 243 Ah. Oleh itu arus akan menjadi 240 A. Kuasa = V * A = 350*240 = 84000 W = maksimum 84 kW. Tetapi BMS membenarkan hanya 80% kuasa ini sebagai maksimum.
Oleh itu kuasa sebenar yang digunakan ialah 84*0.8= 67.2 kW. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, purata peratusan tenaga regeneratif adalah kira-kira 15%. Angka ini mungkin meningkat kepada lebih daripada 40% dalam beberapa kes. Kuasa penjanaan semula tidak melebihi 40 kW.
Voltan bateri Litium yang bersaing
Jadual 8
| Parameter prestasi | NCA | NMC | LMO | LFP | LTO | LCO |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Voltan Nominal sel (V) | 3.6 | 3.6 | 3.8 | 3.2 | 2.2 | 3.6 |
Tenaga khusus dan kecekapan tenaga
Dengan mengandaikan kecekapan 25%, bahan api fosil boleh memberikan 12000*0.25 = 3000 Wj/kg tenaga boleh guna. Dalam kes bateri kecekapan adalah lebih tinggi dan oleh itu 150*0.9 = 135 Wh/kg tenaga boleh guna boleh didapati daripada bateri.
Nisbah boleh guna = 3000/135 = 22.22 kali
Nisbah langsung = 12000/150 = 80 kali
Kitar semula bateri Li-ion
[ 14. Bin Huang Zhefei Pan Xiangyu Su Liang An, J Sumber Kuasa, Jilid 399, 30 September 2018, Halaman 274-286]
Dengan keperluan LIB yang semakin meningkat, terutamanya daripada segmen EV, sejumlah besar bateri litium-ion akan kembali untuk dikitar semula atau digunakan semula. Kekurangan pelupusan yang betul bagi bateri litium-ion yang telah digunakan mungkin mengakibatkan akibat yang serius, seperti pencemaran alam sekitar dan pembaziran sumber. Untuk menangani isu ini, kedua-dua inovasi teknologi dan penyertaan kerajaan diperlukan.
Pembaca yang berminat untuk mendapatkan butiran lanjut boleh merujuk kepada penerbitan mengenai topik ini.
Bateri hayat kedua (Menggunakan semula bateri EV selepas hayat EV tamat
Dalam bidang kitar semula, terdapat renungan untuk sama ada menggunakan semula bateri EV selepas bateri EV dibuang atau mengitar semula bahan daripada bateri ini.
Kenderaan Elektrik akan datang ke India pada tahun 2020
Tahun 2020 bukan sahaja akan menyaksikan pengilang memfokuskan pada kereta dan motosikal yang mematuhi BSVI, tetapi ada juga yang akan mengambil langkah tambahan untuk menafikan sepenuhnya pelepasan karbon dan menerokai platform EV. Berikut adalah beberapa EV yang telah disahkan untuk tahun ini dan ada yang dijangka tidak lama lagi tahun ini. Mereka ialah:
Tata Nexon EV
G Motor India ZS EV
Audi e-Tron
Ford-Mahindra Aspire EV
ID Volkswagen 3
Jaguar I-Pace
Porsche Taycan 4S
Butiran yang tersedia adalah jadual di bawah:
Jadual 9
Kenderaan elektrik akan datang ke India pada tahun 2020
(http://overdrive.in/news-cars-auto/cars-coming-to-india-in-2020-electric-vehicles/)
| EV (Wj digunakan/km) | harga | jenis bateri | kapasiti kWj | Kapasiti boleh guna | Motor | Tork | Pecutan | Kelajuan tertinggi | Julat km | Kenyataan |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tata Nexon EV (100 Wj/km) | Rs. 15 hingga 17 L | Li-ion | 30.2 | Motor AC magnet kekal | Tayar hadapan 129PS dan 245 Nm | 0 hingga 100 kmsj dalam 9.9 s | NA | > 300 km dengan cas penuh | ||
| GM ZS EV (129 Wj/km) | Li-ion | 44.5 pek bateri sejukan cecair | Motor 143PS/350Nm memandu roda hadapan | 345 | Pengecas atas kapal. Caj penuh dalam 6 hingga 8 jam; Juga pengecas 50 kW perlu disediakan | |||||
| Audi e-tron (220 Wj/km) | Li-ion | 96 | 86.5 | Motor Belakang & Depan | 436 | |||||
| Ford-Mahindra Aspire EV | Rs 6 hingga 7 L | Li-ion | Motor Gandar Belakang | 300+ | ||||||
| ID Volkswagen 3 (136 Wj/km) (138 Wj/km) (140 Wj/km) | < 30000 Euro | Li-ion | 45 (Versi asas) | 330 (WLTP) | 290 km dalam 30 minit cas (100 kW DC) | |||||
| Rs. ~ 23.85 L sebelum cukai dan duti | Li-ion | 58 (Spesifikasi pertengahan) | 205PS dan 310Nm | 160 | 420 | |||||
| Li-ion | 77 (Spesifikasi tertinggi) | 550 | ||||||||
| Jaguar I-Pace (180 Wj/km) | Li-ion | 90 | 2 motor | 400PS dan 696Nm tork | 0-100 km/j dalam 4.8 saat | 320 | >500 | 80% Ch 90 minit | ||
| Porsche Taycan 4S (195 Wj/km) | Li-ion | 79.4 | Motor Dwi 800 V | 435PS, 530PS pada peningkatan berlebihan, dan 640 Nm. | 0 hingga 100 kmsj dalam 4s. | 250 | 407 | |||
| Li-ion | 93.4 | 463 |
