נסיעת מבחן QUANT 48VOLT: מהפכה בתעשיית הרכב או ...

760 כ"ס והאצה ב -2,4 שניות מדגימה את יכולות המצבר

הוא אבוד בצל אילון מאסק והטסלה שלו, אבל נונסיו לה וקיו והטכנולוגיה של הצוות שלו, בשימוש חברת המחקר nanoFlowcell, יכולה באמת לחולל מהפכה בתעשיית הרכב. היצירה האחרונה של החברה השוויצרית היא הסטודיו QUANT 48VOLT, העוקב אחר ה-QUANTINO 48VOLT הקטנים יותר ומספר דגמי קונספט קודמים כמו QUANT F שעדיין לא השתמשו בטכנולוגיית 48 וולט.

כשהיא נשארת בדמדומי המהומה של תעשיית הרכב בשנים האחרונות, NanoFlowcell מחליטה לנתב מחדש את פוטנציאל הפיתוח שלה ולפתח את הטכנולוגיה של מה שנקרא סוללות מיידיות, שבעבודתן אין כל קשר לניקל-מתכת הידריד ולליתיום-יון. עם זאת, בחינה מדוקדקת יותר של סטודיו QUANT 48VOLT תגלה פתרונות טכנולוגיים ייחודיים - לא רק מבחינת דרך הפקת החשמל הנ"ל, אלא גם מעגל 48V הכולל עם מנועים חשמליים רב-פאזיים עם סלילי אלומיניום המובנים בגלגלים, ו- הספק כולל של 760 כוחות סוס. כמובן שעולות שאלות רבות.

סוללות זרימה - מה הן?

מספר חברות ומכוני מחקר, כמו Fraunhofer בגרמניה, מפתחים סוללות לזרם חשמלי כבר יותר מעשר שנים.

מדובר בסוללות, או ליתר דיוק אלמנטים דומים לדלק, המתמלאים בנוזל, כמו דלק מוזג למכונית עם מנוע בנזין או דיזל. למעשה, הרעיון של סוללת זרימת חמצון זרימה או מה שנקרא אינו קשה, והפטנט הראשון בתחום זה מתוארך לשנת 1949. כל אחד משני חללי התאים, המופרדים על ידי קרום (בדומה לתאי דלק), מחובר למאגר המכיל אלקטרוליט ספציפי. עקב נטייתם של חומרים להגיב כימית זה עם זה, פרוטונים נעים ממאקטרוליט אחד למשנהו דרך הממברנה, ואלקטרונים מופנים דרך צרכן זרם המחובר לשני החלקים, וכתוצאה מכך זרם חשמלי זורם. לאחר זמן מסוים, שני טנקים מנוקזים ומתמלאים באלקטרוליט טרי, והמשומש "ממוחזר" בתחנות טעינה. המערכת מופעלת באמצעות משאבות.

למרות שהכל נראה נהדר, למרבה הצער, ישנם עדיין מכשולים רבים לשימוש מעשי בסוללה מסוג זה במכוניות. צפיפות האנרגיה של סוללת חמצון עם אלקטרוליט ונדיום היא בטווח של 30-50 וואט בלבד לליטר, המקביל בערך לזה של סוללת חומצת עופרת. במקרה זה, על מנת לאגור את אותה כמות אנרגיה כמו בסוללת ליתיום-יון מודרנית בנפח 20 קילוואט, באותה הרמה הטכנולוגית של סוללת חמצון, יידרש 500 ליטר אלקטרוליט. בתנאי מעבדה, מה שמכונה סוללות ונדיום פוליסולפיד-ברומיד מגיעות לצפיפות אנרגיה של 90 וואט לליטר.

חומרים אקזוטיים אינם נדרשים לייצור סוללות זרימת חמצון. אין צורך בזרזים יקרים כגון פלטינה המשמשים בתאי דלק או פולימרים כגון סוללות ליתיום יון. העלות הגבוהה של מערכות מעבדה נובעת רק מהעובדה שהן ייחודיות במינה ומיוצרות בעבודת יד. מבחינת הביטחון, אין שום סכנה. כשמערבבים שני אלקטרוליטים, מתרחש "קצר חשמלי" כימי בו משתחרר החום והטמפרטורה עולה, אך נשארת בערכים בטוחים, ושום דבר אחר לא קורה. כמובן, נוזלים לבדם אינם בטוחים, אך גם בנזין וסולר אינם.

טכנולוגיית nanoFlowcell מהפכנית

לאחר שנים של מחקר, nanoFlowcell פיתחה טכנולוגיה שאינה עושה שימוש חוזר באלקטרוליטים. החברה לא מוסרת פרטים על התהליכים הכימיים, אבל העובדה היא שהאנרגיה הספציפית של מערכת הבי-יון שלהם מגיעה ל-600 W/l מדהימים ובכך מאפשרת לספק כוח עצום כזה למנועים חשמליים. לשם כך, מחוברים במקביל שישה תאים במתח של 48 וולט, המסוגלים לספק חשמל למערכת בהספק של 760 כ"ס. טכנולוגיה זו משתמשת בממברנה מבוססת ננוטכנולוגיה שפותחה על ידי nanoFlowcell על מנת לספק משטח מגע גדול ולאפשר החלפת כמויות גדולות של אלקטרוליט תוך זמן קצר. בעתיד זה יאפשר גם עיבוד של תמיסות אלקטרוליטים בריכוז אנרגיה גבוה יותר. מכיוון שהמערכת אינה משתמשת במתח גבוה כמו בעבר, קבלים חיץ מתבטלים - האלמנטים החדשים מזינים ישירות את המנועים החשמליים ובעלי הספק מוצא גדול. ל-QUANT יש גם מצב יעיל שבו חלק מהתאים כבויים והספק מופחת בשם היעילות. עם זאת, כאשר יש צורך בכוח, הוא זמין - בשל המומנט העצום של 2000 ננומטר לגלגל (רק 8000 ננומטר לפי החברה), התאוצה ל-100 קמ"ש אורכת 2,4 שניות, והמהירות המרבית מוגבלת אלקטרונית ל-300 ק"מ. / h עבור פרמטרים כאלה, זה די טבעי לא להשתמש בתמסורת - ארבעה מנועים חשמליים של 140 קילוואט משולבים ישירות במרכזי הגלגלים.

מנועים חשמליים מהפכניים

נס קטן של טכנולוגיה הוא המנועים החשמליים עצמם. מכיוון שהם פועלים במתח נמוך במיוחד של 48 וולט, הם לא תלת פאזיים, אלא תלת פאזיים! במקום סלילי נחושת, הם משתמשים במבנה סריג מאלומיניום כדי להפחית את הנפח - מה שחשוב במיוחד לאור הזרמים העצומים. לפי פיזיקה פשוטה, בהספק של 3 קילוואט למנוע חשמלי ומתח של 45 וולט, הזרם הזורם דרכו צריך להיות 140 אמפר. לא במקרה ננוFlowcell מכריזה על ערכי 48A עבור המערכת כולה. בהקשר הזה, חוקי המספרים הגדולים באמת עובדים כאן. החברה לא חושפת באילו מערכות נעשה שימוש להעברת זרמים כאלה. עם זאת, היתרון של מתח נמוך הוא שאין צורך במערכות הגנה מפני מתח גבוה, מה שמפחית את עלות המוצר. היא גם מאפשרת שימוש ב-MOSFET זולים יותר (טרנזיסטורי שדה אפקט שדה מתכת תחמוצת למחצה) במקום ה-HV IGBTs (High Voltage Insulated Gate Bipolar Transistors) היקרים יותר.

המנועים וגם המערכת לא צריכים לנוע לאט לאחר מספר תאוצות קירור דינמיות.

מיכלים גדולים בנפח של 2 x 250 ליטר, ולפי nanoFlowcell, תאים עם טמפרטורת הפעלה של סביב 96 מעלות יעילים ב 90 אחוז. הם מובנים בתוך המנהרה במבנה הרצפה ותורמים למרכז הכובד הנמוך של הרכב. במהלך הפעולה, המכונית פולטת מתיזי מים, ומלחים מהאלקטרוליט המושקע נאספים בפילטר מיוחד ומופרדים כל 10 ק"מ. עם זאת, לא ברור מההודעה הרשמית לעיתונות על 000 עמודים כמה המכונית צורכת לכל 40 ק"מ, ויש כמובן מידע מעורפל. החברה טוענת כי ליטר אחד של דו-יון עולה 100 אירו. עבור טנקים בנפח 0,10 x 2 ליטר וקילומטראז 'משוער של 250 ק"מ, המשמעות היא 1000 ליטר ל -50 ק"מ, וזה שוב יתרון על רקע מחירי הדלק (נושא משקל נפרד). עם זאת, קיבולת המערכת המוצהרת של 100 קוט"ש, המקבילה ל -300 קוט"ש / ליטר, פירושה צריכה של 600 קוט"ש ל -30 ק"מ, וזה הרבה. בקוונטינו הקטנה יותר, למשל, יש מיכלי 100 x 2 ליטר המספקים (על פי הדיווחים) רק 95 קוט"ש (כנראה 15?), בעוד שהקילומטראז 'הנתבע הוא 115 ק"מ תוך צריכת 1000 קוט"ש ל -14 ק"מ. אלה סתירות ברורות ...

כל זה בצד, גם טכנולוגיית ההנעה וגם עיצוב המכונית מדהימים, וזה כשלעצמו ייחודי לחברת סטארט-אפ. מסגרת החלל והחומרים מהם עשוי הגוף הם גם היי-טקיים. אבל זה כבר נראה מותנה על רקע כונן כזה. לא פחות חשוב, הרכב מאושר על ידי TUV לנסיעה ברשת הדרכים הגרמנית ומוכן לייצור סדרתי. מה צריך להתחיל בשוויץ בשנה הבאה.

טקסט: ג'ורג'י קולב

בית " מאמרים" ריקים » כמות 48VOLT: מהפכה בתעשיית הרכב או ...