परिचय 1879 के बाद से, मर्सिडीज बेंज से कार्ल बेंज की पहली कार, कार के इतिहास 140 साल, 140 साल के करीब हो गया है, के रूप में कार भारी बदलाव आया है, इसलिए भविष्य में, मोटर वाहन उद्योग होगा अगर अधिक गंभीर 20 साल में कार में क्या बदलाव आएगा? आज, एनई रिसर्च इंस्टीट्यूट ने निक्केई न्यूज को अगले 20 सालों में ऑटो उद्योग की बड़ी भविष्यवाणी के लिए लाया है।
मोटर वाहन विद्युतीकरण अनुपात पावरट्रेन की प्रवृत्ति को निर्धारित करने की कुंजी है, जो जापानी इंजन निर्माताओं के फायदे को बहुत प्रभावित करेगा, भविष्य की दिशा में विकास की दिशा में हैं। 2017 में, विद्युत वाहनों ने चीन और यूरोप की गति को सार्वभौमिक उपयोग करना शुरू किया परिवर्तन की ईवी गति धीरे-धीरे ऊपर स्पष्ट। 2019 से चीन, उपस्थिति दुनिया भर में ईवी की भावना को बढ़ावा देने के नई ऊर्जा एकीकरण, अनिवार्य ऑटोमोबाइल निर्माताओं ईवी कार की बिक्री आयात करने के लिए शुरू कर दिया। चीनी सरकार की मजबूत नीति, जबकि यूरोपीय बाजार विद्युतीकरण, सार्वजनिक सहित चीनी बाजार हिस्सेदारी में यूरोपीय विशाल के भीतर असंबंधित नहीं है, उनके पास चीन के लिए कोई विकल्प नहीं है।
हालांकि, 2030 अवधि के लिए तत्पर हैं, ईवी के अनुपात अचानक वृद्धि (चित्रा 1) नहीं होना चाहिए। नई कारों की बिक्री की ईवी अनुपात मुख्यधारा दृश्य का लगभग 10% पर बनी हुई है कि जब तक भले ही बैटरी सस्ते पर्याप्त मूल्य, ज्यादातर लोगों होगा फिर भी लगता है कि दीर्घकालिक चार्जिंग, समस्या का समाधान करने के लिए बुनियादी ढांचा चार्ज करना मुश्किल है (चित्रा 2)।
चित्रा 1 मुख्य बाजार पॉवरट्रेन विन्यास परिवर्तन
जापान और यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका और भारत वास्तव में तेजी बिजली के वाहनों के समग्र प्रवृत्ति में 5 भविष्यवाणियों के लिए जापानी बाजार सलाहकार फर्म डेलॉयट परिवर्तन आप 2030 की भविष्यवाणी की मूल्य को देख सकते हैं के लिए मेज पर अपेक्षाकृत मामूली है। निक्की ऑनलाइन जबकि जापान की HEV लोकप्रियता संदर्भ वक्र प्राप्त करने के लिए है कि 2025 में वैश्विक इलेक्ट्रिक वाहन बाजार 400 मिलियन इकाइयों तक पहुंच जाएगा वास्तविक संभव के मूल्य की गणना करने, भविष्यफल बताने वाली इस मूल्य का उपयोग कर, 2030 के पैमाने के बारे में 10 लाख तक पहुंच जाएगा।
एक लिथियम आयन बैटरी 2 अंजीर मूल्य पूर्वानुमान में (गिरावट कीमत बैटरी 2022 100USD / kWh के लिए छोड़ करने के लिए)
विभिन्न अनुसंधान संस्थानों 2030 ईवी मूल्य अनुपात पर एक बड़ा अंतर पूर्वानुमान, रेंज, ज़ाहिर है, तेल कंपनियों 1.6 से छोटा मान 26% करने के लिए, खींच लेंगे, जबकि सोने की 20% से अधिक वित्तीय खरीद का हिस्सा है। इन से छुटकारा चरम मूल्यों, जापानी उद्योग विश्लेषकों का मानना है कि मूल्य लगभग 10% है।
इसलिए, जापानी ऑटोमोबाइल सहायक निर्माताओं, बिजली के वाहनों के लिए तैयार करने के लिए। इसके विपरीत पर्याप्त समय है, तो एक के सभी अचानक कोनों पूरी तरह से इलेक्ट्रिक कार इंजन और ड्राइव व्यापार कर दिया, बहुत खतरनाक है क्योंकि लगभग 10% के अनुपात ईवी व्यापार हासिल नहीं कर सकते मौजूदा इंजन व्यवसाय का लाभ
2040 कार विद्युतीकरण की तलाश में
तो जापानी निर्माताओं उत्सुक विद्युतीकरण, हम चीन में स्थिति के उपयोग के खतरे को नजरअंदाज नहीं कर सकते हैं। शीघ्र रिहाई इंजन प्रौद्योगिकी के फायदे करके, सार्वभौमिक ईवी से संबंधित प्रौद्योगिकी के लिए एक हथियार है, जो चीन के उदय से परे जाने के रूप में कम लागत प्राप्त करने के लिए।
हालांकि चीन के विद्युतीकरण पहल वायु प्रदूषण सुधार लाने के उद्देश्य जापानी निर्माताओं पर चीन की NEV नियमों, प्रतिद्वंद्विता की एक मजबूत भावना है, लेकिन अभी तक वस्तु से बाहर करने के लिए HEV कार का वास्तविक समाधान हो सकता है। चीन टोयोटा और होंडा अलर्ट का उपयोग नतीजतन, जापानी निर्माताओं 2030 के आसपास चीन और यूरोप के विद्युतीकरण रणनीतियों के साथ प्रतिस्पर्धा करने की उम्मीद नहीं कर सकते (श्री ताको नाकाशिरो, केन्द्रीय और पश्चिमी मोटर वाहन उद्योग संस्थान)।
दूसरी ओर, चीन और यूरोप के बीच स्थिति के विद्युतीकरण जापानी निर्माताओं असहाय बनाने के लिए नहीं होगा। दिसंबर 2017 टोयोटा जापानी बैटरी के साथ एक साझेदारी की घोषणा, यह इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी है, जो एक इमारत पर निर्भर नहीं है के मूल में एक जापानी गठबंधन की स्थापना करने का इरादा लगता है चीन के तंत्र।
1 9 20 के दशक में, चीनी बैटरी निर्माता दुनिया में सबसे सस्ती लिथियम आयन बैटरी पेश करने की संभावना रखते थे क्योंकि उत्पादन का स्तर सीधे लिथियम आयन बैटरी की प्रतिस्पर्धात्मकता को प्रभावित करता था। चीनी निर्माताओं ने एनईवी अंक के संदर्भ में भारी निवेश किया , ऑटो पार्ट्स प्रोक्योरमेंट सिद्धांतों की दृष्टि से बड़े पैमाने पर उत्पादन योजना है, चीन से बैटरी खरीदने की कोशिश कर रही है, लेकिन यदि जापान, चीन में प्रतिरोध की मजबूत भावना के लिए आपूर्ति का मुख्य घटक है, तो एक बड़ा खतरा होगा चीनी निर्माताओं की वृद्धि के बाद जापान में टोयोटा और मात्सुशिता के बीच सहयोग को स्थिर बैटरी खरीद बिंदु को मजबूत करने का एक प्रयास कहा जा सकता है।
के बाद से 2050 वैश्विक सीओ 2 उत्सर्जन में 90% की तुलना में 2010 में कम किया जा करने की जरूरत है 2040 के लिए देख रहे हैं, मुख्य धारा के सबसे लगता है ईवी अनुपात अनुसंधान संस्थानों द्वारा 30% से अधिक होगा भविष्यवाणी, करने के लिए किया जा 'नीचे धक्का' भविष्यवाणी करने के लिए रिवर्स गणना का संचालन होने की संभावना है , जिससे ईवी अनुपात की आवश्यकता होती है, के बारे में 30% तक पहुंच जाना चाहिए। निश्चित रूप से ग्लोबल वार्मिंग, जो कि एक विश्व स्तर का लक्ष्य रखना चाहिए है countermeasures पर विचार।
मोटर उच्च गति उच्च दक्षता के क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित
विद्युतीकरण रातोंरात नहीं होगा नहीं, लेकिन HEV के अनुपात में तेजी से वृद्धि होगी। 48V कम बिजली आसान HEV के यूरोपीय मुख्य धक्का विस्फोटक वृद्धि, 2020 में पूर्व दशक दिखाएगा और एक आधे के मध्य 2030 तक 10 मिलियन पैमाने पर, तक पहुंच जाएगा 30 लाख इकाइयों पैमाने पर पहुंच गया। फिर, धीरे-धीरे ईवी, आदि द्वारा प्रतिस्थापित किया जा, कम करने के लिए जाती थी। 2030 तक, टोयोटा और होंडा मजबूत उच्च शक्ति HEV धीरे-धीरे, 10 लाख यूनिट पैमाने की वृद्धि होगी 48 वी उच्च शक्ति HEV के साथ संगत, 2020 के बाद दिखाई देते इतनी के रूप में बाजार को बढ़ावा देने के होगा विकास।
विद्युतीकरण प्रवेश के बारे में सबसे कठिन देखने के लिए PHEV। देखें अनुसंधान संस्थानों भी 2028 अधिकतम मूल्य के आकार से 6 लाख तक पहुंचने के लिए दो गुटों, जो जेपी मॉर्गन सिक्योरिटीज की उम्मीद है, PHEV उदासी में हो जाएगा, में विभाजित हैं है, बहना की उम्मीद है जिसके बाद यह होगा। इस दृश्य मुख्य रूप से अमेरिका और चीन के पर्यावरण के नियमों पर आधारित है PHEV के बजाय ईवी की लोकप्रियता बल देते हैं। दूसरी तरफ, डेलॉयट टच तोहमात्सू (डेलोइट Tohmatsu) परामर्श फर्म को उम्मीद है 2040 में आकार में 1300 लाख यूनिट के मुख्य बाजार में 2030 PHEV 60 लाख तक पहुंच जाएगा ताइवान, मुख्य रूप से उच्च शक्ति आवश्यकताओं और PHEV की ओर एक सरल प्रकार HEV प्रकार रूपांतरण के कारण।
बैटरी पर, चीन के उदय के साथ निर्माता, लिथियम आयन बैटरी की कीमत धीरे-धीरे कम हो जाएगा। इसी समय, ठोस राज्य लिथियम आयन बैटरी व्यावहारिक उपयोग (चित्रा 3) में रखा जाएगा। टोयोटा सभी ठोस राज्य बैटरी उत्पादन के 2020s आधे से पहले योजना बना रही है सबसे कट्टरपंथी योजना है, लेकिन चार्जिंग समय छोटा किया जा सकता है, ऊर्जा घनत्व बहुत बढ़ सकता है।
चित्रा 3 चित्रा 3 इलेक्ट्रोलाइट इलाज सकारात्मक और नकारात्मक सामग्री का अवसर स्विच है
2020s की पहली छमाही, एक सल्फाइड ठोस इलेक्ट्रोलाइट बैटरी का उपयोग, हो जाएगा के बाद सकारात्मक इलेक्ट्रोड और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री नई सामग्री से बदल दिया जाएगा, ऊर्जा घनत्व बहुत बढ़ जाती है।
बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट एक ठोस करने के लिए एक तरल से बदल दिया जाता है, क्योंकि सुधार करने के लिए ठोस इलेक्ट्रोलाइट के घनत्व इलेक्ट्रोलाइट की स्थिरता आसान है क्षमता को बढ़ाने के लिए इतना है कि सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की एक बड़ी वर्तमान क्षमता घनत्व उपयुक्त हो सकता है सक्षम के पाठ्यक्रम शुरू में वाणिज्यीकरण किया है हालांकि सभी-ठोस राज्य बैटरी के उपयोग सल्फाइड ठोस इलेक्ट्रोलाइट, लेकिन अभी भी सकारात्मक और नकारात्मक पारंपरिक त्रिगुट सामग्री और ग्रेफाइट बैटरी ऊर्जा घनत्व मुख्य रूप से चार्ज समय छोटा करने के लिए बहुत सुधार नहीं किया जा सकता है।
2030 के लिए, कैथोड सामग्री सल्फर (एस) का उपयोग करती है, लिथियम धातु एनोड सामग्री के साथ लिथियम-सल्फर बैटरी 700Wh / किग्रा की ऊर्जा घनत्व तक पहुंच सकती है जो वर्तमान स्तर के लगभग 3 गुना है, और 2030 के बाद, "वायु इलेक्ट्रोड" लिथियम एक नकारात्मक सर्व-ठोस-राज्य लिथियम-एयर बैटरी के रूप में इसकी लक्षित ऊर्जा घनत्व हासिल करने की काफी संभावना है, वर्तमान स्तर 1500Wh / kg से 5 गुना अधिक है
2030 तक, मोटर विकास पर ध्यान केंद्रित शब्दों के अंतर्गत एक से अधिक 100 किमी / घं उच्च गति ड्राइविंग के मौजूदा ईवी के क्षेत्र में उच्च गति आपरेशन के दक्षता में सुधार लाने पर ध्यान दिया जाएगा, लाभ बहुत कम हो जाएगा, क्योंकि बैटरी, मोटर दक्षता भी के अलावा काफी (fig। 4) की कमी हुई। इस समस्या का शक्तिशाली समाधान चुंबकीय प्रवाह घनत्व के व्यावहारिक अनुप्रयोग चर प्रवाह मोटर के ऑपरेटिंग गति सीमा के अनुसार अलग किया जा सकता है।
चित्रा 4 उच्च गति घूर्णन क्षेत्र में मोटर अकुशलता की सबसे बड़ी कमजोरी है
वर्तमान इलेक्ट्रिक कार 100 किमी / घं की गति उच्च गति दक्षता पार करने के लिए जब बहुत हो जाएगा कमी आई है। यह जरूरत उच्च आरपीएम सीमा पर नियंत्रण को कमजोर करने की वजह से है। उच्च गति सीमा की दक्षता में सुधार करने के लिए, चर चुंबकीय प्रवाह मोटर विकास महान प्रगति की है।
जब मोटर की गति बढ़ जाती है, तो पीछे-ईएमएफ बढ़ जाता है, लेकिन गति में वृद्धि नहीं हो सकती है। हालांकि प्रवाह-कमजोर नियंत्रण रिवर्स फ्लक्स का उत्पादन करता है, लेकिन वर्तमान वृद्धि, दक्षता कम हो जाती है। परिवर्तनीय प्रवाह मोटर चुंबकीय प्रवाह घनत्व को बदल सकता है, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र नियंत्रण के कमजोर पर निर्भर नहीं करता है।
वर्तमान न्योडियमियम चुंबक मोटर्स 2030 के बाद खिलने की संभावना है। वर्तमान में, मैग्नेट की अगली पीढ़ी में शोध चल रहा है और चुंबकीय बल 180 डिग्री सेल्सियस पर पारंपरिक मैग्नेट की चुंबकीय बल से दोगुना हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण मोटर लघुकरण हो सकता है।
दो आशाजनक सामग्री हैं, एक 1-12 श्रृंखला दुर्लभ पृथ्वी के चुंबक के साथ दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का लोहा (फे) के साथ है। टोयोटा के सहयोग से शिजुओका विश्वविद्यालय प्रौद्योगिकी, ने समारीम (एसएम) के उपयोग की खोज की, 1-12 आधारित मैग्नेट, जबकि अन्य फे और निकल (नी) से बना है फे और नी के प्राकृतिक बहुतायत का उपयोग कर L10-प्रकार क्रिस्टल संरचना से मिलकर एक चुंबक कहा जाता है, यह भी एक चुंबकीय शक्ति के साथ काफी neodymium चुंबक उत्पादन कर सकते हैं। नुकसान चुंबकीय क्यूरी तापमान 550 ℃, 200 ℃ से ऊपर neodymium चुंबक से अधिक है।
2040 भी घुमावदार मशीन के रूप में एक CNT (कार्बन नैनोट्यूब) का उपयोग कर लागू किया जा सकता है। जगह तांबे बहुत हल्का किया जा सकता है। CNT कार्बन नैनोट्यूब एक बेलनाकार कार्बन परमाणुओं नैनोमीटर के छह अंग के छल्ले की एक व्यास वाले माल है। उत्कृष्ट विद्युत और तापीय चालकता के अलावा, गुणवत्ता केवल एल्यूमीनियम का आधा है
हीरा एमओएसएफईटी इसे प्राप्त कर सकता है
PCU कोर ट्रांजिस्टर स्विचन बिजली कनवर्टर सर्किट एक कॉम्पैक्ट और कुशल प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया उभरती बढ़ते। हालांकि वर्तमान मुख्यधारा या सिलिकॉन (Si) आईजीबीटी (अछूता गेट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर), लेकिन सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सामग्री MOSFET (धातु ऑक्साइड अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर) की उम्मीद है लोकप्रियता 2020s (fig। 5)। सी के साथ तुलना में, नुकसान 1/10 को कम किया जा सकता है, ड्राइव आवृत्ति 10 गुना। हालांकि, कैसे कम करने के लिए मौजूदा कीमत सबसे बड़ी समस्या यह है बढ़ाया जा सकता है, लेकिन बड़े व्यास वेफर के विकास के साथ, कीमत में गिरावट जारी रहेगी। इसके अलावा में, 2020 के गैलियम नाइट्राइड (Gan) MOSFET के व्यावहारिक अनुप्रयोग भी शुरू होने की संभावना है।
चित्रा 5 चित्रा 5 सीआईसी वफ़र विनिर्माण प्रक्रिया
डेन्सो एक तकनीक विकसित कर रहा है, सिक कच्चे माल पाउडर, 2300 डिग्री।] सी एक उच्च तापमान पर गर्म किया तो बीज क्रिस्टल उच्च गुणवत्ता के सिक पर कि क्रिस्टल विकास। कहा जाता है कि व्यास 150 मिमी में वृद्धि, क्रिस्टल की 20 मिमी मोटाई 100 से अधिक घंटे का समय लगता है। DENSO, एक वेफर तस्वीरों निक्की पत्रिका द्वारा लिया द्वारा उपकरण तस्वीर।
2030, गैलियम ऑक्साइड दृश्य में MOSFET की (Ga203)। यह सिक या गण मन से ज्यादा महंगा है, और समान या उच्च स्विचिंग प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं। 2040, 'परम अर्धचालक apos के रूप में जाना के बाद से हीरे-प्रकार MOSFET व्यावहारिक उपयोग किया जा सकता है। यह जैसे flowability तापीय चालकता और पसंद के रूप में मौजूदा सामग्री के सभी भौतिक गुणों, से परे है।
हम अनुमान है कि आंतरिक दहन इंजन के विकास में, गैसोलीन इंजन की थर्मल दक्षता इंजन 2020 2030 में लगभग 45% 50% से अधिक तक पहुंच जाएगा, जबकि 2040 में 60% से अधिक तक पहुंच जाएगा। दहन सिद्धांत द्वारा अल्ट्रा दुबला जला के 45% को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण एयर ईंधन अनुपात हासिल करने के लिए 2 गुणा मिश्रित गैस से अधिक तक पहुंच गया और 201 9 उद्यमों (चित्रा 6) में मज़्दा दुनिया का पहला बड़े पैमाने पर उत्पादन हो सकता है।
चित्रा 6 पेट्रोल इंजन तेजी से विकास
(ए) उत्पादन निसान पेट्रोल एक असीम चर संपीड़न अनुपात तंत्र 2018 (बी) 30 से अधिक माज़दा अति दुर्बल हवा-ईंधन अनुपात दहन stepless चर संपीड़न अनुपात इंजन 2019 में वाणिज्यीकरण प्राप्त होगा होने इंजन। निसान और माज़दा के चित्र क्रमशः
निसान के लिए एक 2025 इंजन है, जो एक विशेष HEV पीढ़ी के रूप में, लक्ष्य को हासिल किया जा सकता है 50% से अधिक थर्मल दक्षता। 2018 चर संपीड़न अनुपात बड़े पैमाने पर उत्पादन इंजन पर लागू, लंबे समय से ट्रैवल एजेंसियों को प्राप्त करने के विकसित करने के लिए योजना बना रहा है। 2030, इंजन कुंजी के विकसित गर्मी थर्मल दक्षता में सुधार होगा। हम सिलेंडर भीतरी दीवार को हीट शील्ड की नई सामग्री के लिए उपलब्ध पा सकते हैं, तो यह ठंडा मुख्य भाग की हानि लेखा इंजन नुकसान। 2040 कम करने के लिए, अगर हम निकास गर्मी वसूली प्राप्त कर सकते हैं संभव है और संयुक्त चक्र, थर्मल दक्षता उच्च दक्षता वाले तापीय विद्युत संयंत्रों के साथ तुलना में 60% या अधिक हो सकती है।
