איך הרבינר בונה רכבי EV מסחריים עם תוחלת חיים של 20 שנה

היה לי מוסטנג 79' שהצ'אק המתנע לא זרק ויתחבר לגלגל התנופה בכל פעם שהסטרטר חם. כלומר אם נסעתי לאנשהו, הייתי צריך לחכות לפחות 30-45 דקות עד שהסטרטר יתקרר פיזית לפני שהמכונית תתניע שוב.

אתה יכול לקרוא לזה "אלומיניום מוטבע" ולהימנע מכל סימן השטויות המגוחכות.

...כן, ואפילו ביישום הזה, מה רע בקפיצי עלים? קפיצי עלים בטנדרים מנהלים עומסים כבדים במיוחד, הם זולים לבנייה, הם קומפקטיים במיוחד ותופסים מעט מקום לשלדה, והם קלים לשירות. קפיצי עלים הם פאקינג מדהימים.

ראיתי בחור מחליף מנוע מתנע על פונטיאק ישן חלוד, משתמש רק בג'ק של המכונית (ללא מעמדים) בחנות חלקי רכב במתחם קניון. הוא כנראה רצה לפדות את אשראי הליבה על המתנע הישן לפני שעזב את המגרש.

כמו רוב משאיות המשלוחים נראה שזה עיצוב גוף על מסגרת, שקל יותר לעבוד עליו (בהשוואה לרכבים חד-גוף). הייתי מתאר לעצמי שישימו את המשאית על מעלית ויוציאו את מארז הסוללות ויורדו לרצפה. יש הרבה פחות זמן השבתה כדי להחליף את כל החבילה; ניתן לתקן את החבילה הגרועה במקום אחר.

אוקי זה שיפור לעומת הטכנולוגיה הקיימת, אבל כמעט כל דף אינטרנט שמשתמש בו "gigacasting" היא איזו הודעה לעיתונות של טסלה שמתנהגת כאילו הם גילו את האטום עבור פעם ראשונה.

זהו שיפור מצטבר ביחס למכבשים שכבר קיימים, כמו תוכנית העיתונות הקיימת הקיימת
https://en.wikipedia.org/wiki/Heavy_Press_Program שיכול להשתמש בלחץ רב למדי כדי ליצור אלומיניום.

זה בתורו היה שיפור בהשוואה לטכנולוגיה ששוחררה מגרמניה בשנות הארבעים של המאה הקודמת, אשר יכלה לשמש גם ליצירת אלומיניום.

אתה יכול לקרוא לזה "אלומיניום מוטבע" ולהימנע מכל סימן השטויות המגוחכות.

עברו כמעט 9 שנים מאז הפרסום ההוא, האם NREL ביצעה בו עדכונים?

TLDR: אני חושב שזה שילוב של מחזורי טעינה/פריקה נוחים ותחזית שמרנית מ-NREL.

1. פריקה עמוקה מזיקה לאריכות חיי הסוללה. ריקון הסוללה ל-0% SOC שמיש נתפס כפשרה מקובלת עבור בעל BEV בנסיעה בכביש מכיוון שהם רוצים להגיע ליעד שלהם בזמן. עם זאת, אני חושב שבקרי משימת החלל/מאדים מודעים הרבה יותר לשמירה על אורך החיים של ציוד המשימה, כולל הסוללה. אז אם הסוללה נחלשת, בקר המשימה בדרך כלל משעה את כל הפונקציונליות הלא חיונית עד שהסוללה תיטען שוב באמצעות פאנל סולארי/RTG. זה בעיקר כדי למנוע מקרה שבו הסוללה יורדת לרמה בלתי ניתנת לשחזור, אבל יש לו תופעת לוואי לוודא שה הסוללה אינה מרוקנת למצב טעינה כה נמוך עד שתגובות כימיות מסוימות מפרקות את חומר הלי-יון קתודה/אנודה להאיץ.

2. חום מזיק לאריכות חיי הסוללה. שוב עבור בעל BEV, חימום הסוללה במהלך טעינה מהירה DC ​​(הן כדי לתקן מראש את הסוללה ואז מהפסולת הבלתי נמנעת מהחום כמויות עצומות של אנרגיה הנדחפת לתוך הסוללה תוך זמן קצר) על מנת שיגיעו מהר יותר ליעדם נתפסת כמקובל פשרה. לעומת זאת, מקורות הכוח הסולאריים/RTG של משימות החלל/מאדים הם תמיד כקצב טעינה נמוך מאוד ולכן הטעינה היא "עדינה". נוסף על כך מאדים (והחלל) בדרך כלל קר יחסית (כן... הצד שטוף השמש של לוויינים יכול להתחמם, אבל אם אתה מוכן להוציא מאות אלפי דולרים על מערכת בקרת טמפרטורה מהשורה הראשונה כמו שסוכנויות חלל עושות על נגיד ה-ISS, אז זה לא כל כך נושא). בעלי BEV שוב נוטים יותר לקבל תוחלת חיי סוללה של 15 שנים לעומת 20-25 שנים אם הם מקבלים טווח נוסף של 10-15% שהיה בשימוש אחר כדי לשמור על טמפרטורת סוללה אופטימלית.

3. בקרת איכות מעולה - בעבר ESA/NASA בדקו בקפידה רבה את תאי הסוללה הבודדים לאיתור פגמי ייצור. כפי שהראו השריפות של סמסונג נוט 7 ו-Chevy Bolt, זה הרבה יותר קשה לתפוס את זה כשאתה מייצר המוני את התאים. עם זאת, כפי שציינתי... שכן ייצור סוללות ליתיום יון הבשיל ב-22 השנים שחלפו מאז משימות PROBA 1... סוכנויות החלל הפכו לבטוחות יותר בתאי סוללת ליתיום-יון מהמדף. זה לא אומר שהם עדיין לא בודקים משולש את כל הרכיבים המקיפים את תאי הסוללה (הרכיבים של מערכת ניהול הסוללה שמטפלים ב פריקה/טעינה וויסות טמפרטורה של תאי הסוללה) ולשלם תוספת עבור תאי ליתיום יון שעשויים עם סובלנות טובה יותר ומעט/אין של פגמים בייצור. כאמור, מספר לא מבוטל של תקלות מארז הסוללות של טסלה מהדגם המוקדם לא היו בגלל שהכימיה של התא התדרדרה... אלא חיבור אחר של רכיבי סוללה נכשל עקב קורוזיה, עייפות תרמית, או משהו אחר במודול סוללה בודד, וזו הסיבה שחנויות תיקונים של צד שלישי הצליחו לתקן אותן מבלי להחליף את כל ערכת הסוללות.

3. הערכות אורך חיי הסוללה הן שמרניות - המקורי PROBA 1 אורך המשימה קצר בהרבה (לדעתי שנתיים) שכן מתכנני המשימה היו מאוד שמרניים בעמידות הציוד בחלל. עם זאת, למעשה, כל הרכיבים, כולל הסוללה, החזיקו מעמד זמן רב יותר מתוחלת החיים המאושרת ולכן הם ממשיכים להשתמש בה בזמן שהיא עדיין עובדת. וזה בסופו של דבר סופר 22 שנים

זה היה כמעט אותו הדבר עם ה-Opportunity Rover שלו משך המשימה המקורי היה 90 סול מאדים (93 ימי כדור הארץ) מכיוון שהם היו בטוחים יחסית שהסוללה והרכיבים יחזיקו לפחות כל כך הרבה זמן אבל חשבו שהפאנלים הסולאריים יתכסו יותר מדי באבק כדי לייצר מספיק חשמל כדי להטעין את סוללות... אבל הם הופתעו לטובה מכך שרוחות המאדים בעצם העיפו אבק כבוי הפאנלים הסולאריים וכך הכל נמשך 5,498 ימי כדור הארץ (~15 שנים) ולאחר מכן הפאנלים הסולאריים התכסו בסופו של דבר באבק מאדים מכדי להטעין את הרובר.

באופן דומה, אני חושד שה-NREL אינו מבטיח פחות מכיוון שהם מעריכים שצריך לכסות את כל סוללות BEV של כל BEV כימיה/עיצובים וכל מצבי טעינת נהיגה (למשל מישהו שעושה נסיעות ארוכות באופן קבוע ועושה הרבה DC בקביעות טעינה מהירה). אני חושב שההערכה השנייה לגבי "אקלים קיצוני" היא הכרה ישירה בדגם המוקדם של ניסאן ליף שאין להם קירור סוללה נוזלי. למרות הטענות של kkeane, מעולם לא ראיתי שום ראיה ממשית שמראה שכל BEV באקלים חם במיוחד (למשל טוסון) הגדילו באופן ניכר את השפלת הסוללה בהשוואה ל-BEV באקלים ממוזג יותר (למשל. סיאטל)

זו תגובה מאוד מלאה ורובן תואם את מה שראיתי במקומות אחרים.

בתגובה לשאלת חיי סוללת EV באקלים חם, מצאתי את הניתוח בעולם האמיתי להלן של "בריאות הסוללה של 6,300 ציים ומכוניות חשמליות צרכניות, המייצגות 1.8 מיליון ימים של נתונים."

כמה טעמים מעניינים:

  • "בהתבסס על נתונים מלמעלה מ-6,000 כלי רכב חשמליים, המשתרעים על כל היצרנים והדגמים הגדולים, הסוללות מציגות רמות גבוהות של בריאות מתמשכת. אם שיעורי השפלה שנצפו יישמרו, הרוב המכריע של הסוללות יחזיקו מעמד לאורך חייו השימושיים של הרכב." זה חשוב אם לוקחים בחשבון שהם אומרים שהשפלה של סוללת EV היא לא ליניארית בתחילת הסוללה וחייה והנתונים שלהם מגיעים רק ל-2020, אבל מאוד מעניינים בְּכָל זֹאת.
  • "מדוע נראה שדגמי רכב מסוימים, בממוצע, מתכלים מהר יותר מאחרים? שני תורמים פוטנציאליים הם כימיה של הסוללה וניהול תרמי של ערכת הסוללות." כדוגמה, הם מראים את העלה 2015 חווה פירוק סוללה מהיר כמעט פי שניים בהשוואה לדגם טסלה 2015 ס.
  • גורמים נפוצים המשפיעים על בריאות סוללת הליתיום-יון כוללים זמן, טמפרטורות גבוהות, הפעלה במצבי טעינה גבוהים או נמוכים, זרמים גבוהים ומחזוריות.
  • בממוצע, הסוללות בכלי רכב המונעים באקלים חם מתכלים פי שניים מהר יותר מאלה בכלי רכב המונעים באקלים ממוזג. הם מגדירים אקלים חם כבעל "יותר מ-5 ימים בשנה מעל 80 F (27 C)", אך למרבה הצער הם לא הבדילו לפי סוג קירור הסוללה. (עם זאת הם מאפשרים לך להציג את מצב הסוללה של עקומות בריאות עבור דגמים ושנים בודדים.)
  • לטעינה מהירה של DC אפילו 1 עד 3 פעמים בחודש ב"אקלים חם" יש השפעה ניכרת על חיי הסוללה.
https://www.geotab.com/blog/ev-battery-health/

נערך כדי לציין שהנתונים שלהם מגיעים רק לשנת 2020 בערך.

הם לא באמת עובדים כשיש לך משקל עצמי גבוה יותר ויותר, בסופו של דבר אתה פשוט מרכיב יותר ויותר קפיצים לעומת רק ללכת על סליל-אוברים. תראה את הטרנזיט של פורד, הם עברו מקפיצי עלים ל-coilovers עבור הטרנזיט החדש, אותו דבר עבור ברק

ידיות? מחברים קלים? החלפת סוללה אינה טריוויאלית. זה לא משהו שאתה עושה ביד על אף רכב. כעת העיצוב הזה הוא מודולרי עם שלושה מודולים עצמאיים, אבל כל אחד מהם עדיין יהיה לפחות 200 ק"ג, כנראה 300 ק"ג.

הטריוויה המעניינת ביותר כאן הייתה שתאי סוללת טסלה בני 15 שנים עדיין היו טובים, רק מעטפת הפלדה החלידה. זה מצביע על כך שאורך חיי ערכת הסוללה לא יכול להיות בעיה.

למיטב ידיעתי... מעולם לא היה נכון שכשל של תא סוללה בודד גורם לכל החבילה להתקלקל. אני זוכר בולט שצפיתי בסרטון יחסית של גבר אפור שיער (שאני די בטוח שהיה לֹא סנדי מונרו) עומדת מול סוללת Model S קרועה ומסבירה בסבלנות לעיתונאים סקפטיים שה כישלון של תא בודד אף פעם לא "גורם לכל החפיסה להתקלקל". אם מישהו יכול למצוא את הסרטון הזה אני אודה לו מאוד ממנו.

כן... שוב AFAIK, כל יצרנית BEV מודרנית מעצבת במפורש את חבילות הסוללות שלהם כדי לטפל בחן בכשל של תאי סוללה בודדים. לדוגמה, טסלות מחוברות בקבוצות של 6 בטור, 86 קבוצות מחוברות במקביל ליצירת מודול סוללה בודד, ואז 6-12 מהמודולים האלה יוצרים יחד את ערכת הסוללות. כאשר תא בודד נכשל או קצר... מתח המוצא של קבוצת 6 מופחת בכ-17%, אך קבוצת 6 הסוללות עדיין מתפקדת "עובדת". באופן דומה אם קבוצת 6 תאים נכשלת, המתח של מודול הסוללה עדיין זהה, רק שעת האמפר של המודול יורדת בערך 1%. עכשיו יש ניואנסים לנושא הזה (למשל בריחת תרמית - שם התחממות יתר של תא בודד יכול לגרום גם לתאים השכנים להתחמם יתר על המידה)... אבל באופן כללי זה לא כל כך גרוע שאתה רומז והוא יותר כמו כאשר כונן הדיסק הקשיח הישן שלך קיבל סקטור רע (או כאשר התקליטור שלך היה עליו שריטה).

זה מרענן לראות מוצר שנבנה כדי להחזיק מעמד... נראה שזה יצא מכלל טוב מתישהו בסוף המאה שעברה.

הם לא טוענים (לפי מה שראיתי) שקיבולת הסוללה השימושית תימשך כל כך הרבה זמן, רק המיכלים הפיזיים שמכילים את הסוללות. ככל הנראה יהיה צורך להחליף את הסוללות עצמן כל כמה שנים, בהתאם לדרישות הלקוח, שלטענתי היא קלה יותר עם המערכת המודולרית שלהם.

תודה על המידע... 5 ימים בשנה מעל 80 F (27 C) הוא רף די מגביל. אפילו בסן פרנסיסקו הקרה/ערפילית המוקפת במי אוקיינוס ​​השקט של 55F יש כנראה לפחות 5 ימים בשנה מעל 80F ומעלה. מישהו מכיר בכלל מקום כזה (אפילו לפיירבנקס, AK יש 13 ימים מעל 80F בשנה בגלל ימי הקיץ הארוכים).
צילום מסך-2023-07-05-at-9-35-09-pm-png.58670

אז התפיסה האישית שלי היא הצד השני - ש"שימורים קרים." (כלומר, אתה מקבל אורך חיים מעולה של הסוללה אם אתה יכול למנוע מהסוללה להתחמם מדי, מה שכולנו כבר יודעים). מעבר לזה אני לא חושב שהמחקר נותן תמונה טובה של השפלת הסוללה החמה הרבה יותר גרועה עבור אזורים חמים. אולי נוכל לבקש מהאדם ניתוח מעקב מפוצל לקטגוריות של אזורים עם יותר מחמישה ימים של 120F/110F/100F/90F/80F.

נראה כמו המשאית המקבילה להכנסת סוללות לשלדת מכונית המיועדת ל-ICE

אפשרית, אבל לא מאוד תחרותית, בדיוק כמו מכוניות ה-ICE האלה עם רכבת כוח BEV.

ברצינות, קפיצי עלים?

אם זה יתברר כנכון והם עולים כמו ICE, זה עצום.

לרוב ציי הרכב אכפת מהעלות הכוללת של הבעלות בכל מקרה, אבל אם מחיר המדבקה זהה בעצם, זה סף די גדול באימוץ EV.

ההודעה האחרונה בבלוג

היי האם "מספר פעמים נצפו" נספר?
December 04, 2023

בכל פעם שמישהו מרענן אותו? אז כשאני מפרסם את זה, זה "נצפה" פעם אחת, ואז בכל פעם שמישהו אחר עונה זה מוסיף אחד, בנוסף לפעם הראשונה שהם צפו, אז זה בסך...

היי האם "מספר פעמים נצפו" נספר?
December 04, 2023

בכל פעם שמישהו מרענן אותו? אז כשאני מפרסם את זה, זה "נצפה" פעם אחת, ואז בכל פעם שמישהו אחר עונה זה מוסיף אחד, בנוסף לפעם הראשונה שהם צפו, אז זה בסך...

עדכוני פורום Ars נמצאים כעת כאן!
December 03, 2023

היי,אני מבין שזה אולי נושא מת, אבל חוסר העומק בזמן ציטוט די מעצבן. למשל להסתכל על https://arstechnica.com/civis/threa...rvices-worth-your-money.148...