مقدمه: از سال 1879، اولین مرسدس بنز بنز در بنز، یک خودرو با سابقه تقریبا 140 سال بوده است. از 140 سالگی، شکل یک ماشین تغییرات بزرگی کرده است. در آینده، صنعت خودرو نیز خشونت بیشتری خواهد داشت خودرو 20 سال تغییر خواهد کرد؟ امروز، موسسه تحقیقاتی NE، Nikkei News را برای پیش بینی بزرگ صنعت خودرو در 20 سال آینده به ارمغان می آورد.
نسبت برق یک کلید روند تعیین انتقال قدرت، که تا حد زیادی تولید کنندگان ژاپنی تاثیر می گذارد که استفاده از حمایت موتور از نظر آینده جهت توسعه در سال 2017 شروع به پسند عامه وسایل نقلیه الکتریکی، در نظر گرفتن سرعت، چین و اروپا سرعت EV تحول به تدریج روشن کردن. چین از سال 2019 شروع به واردات ادغام انرژی های جدید، تولید کنندگان خودرو اجباری فروش ماشین EV سیاست قوی از دولت چین برای ترویج یک حس حضور EV در سراسر جهان، در حالی که برق بازار اروپا، از جمله در عمومی غول اروپایی در سهم بازار چین بالا نامربوط نیست، برای چینی آنها هیچ انتخاب.
با این حال، تا سال 2030، سهم EV ها نباید یک بار افزایش یابد (شکل 1). دیدگاه فروش خودرو جدید در حدود 10٪ از EV ها جریان اصلی است و حتی اگر قیمت باتری به اندازه کافی ارزان باشد، اکثر مردم هنوز هم فکر می کنم شارژ بلند مدت، زیرساخت شارژ برای حل مشکل مشکل است (شکل 2).
شکل 1 تغییرات پیکربندی Powertrain اصلی بازار
بر روی میز برای ژاپنی ها شرکت مشاوره بازار تغییر شرکت Deloitte برای ژاپن و اروپا و ایالات متحده و هند 5 پیش بینی در روند کلی از وسایل نقلیه الکتریکی صعودی در واقع شما می توانید مقدار پیش بینی شده تا 2030 را ببینید نسبتا متوسط است. نیکی اینترنتی با استفاده از این ارزش اخباری، در حالی که منحنی محبوبیت HEV مرجع ژاپنی برای محاسبه ارزش ممکن واقعی برای رسیدن به این بازار وسیله نقلیه الکتریکی جهان در 2025 به 400 میلیون واحد برسد، مقیاس 2030 در حدود 10 میلیون خواهد رسید.
شکل 2 پیش بینی قیمت باتری لیتیوم یون (قیمت سلول ها تا سال 2022 کاهش یافت و به 100usd / kWh رسید)
برآوردهای نرخ های EV توسط موسسات تحقیقاتی مختلف تا سال 2030 به میزان 1.6٪ تا 26٪ متغیر هستند. البته شرکت های نفتی کوچک می شوند، در حالی که کسانی که بیش از 20٪ دارند، مالی خواهند بود. ارزش های شدید، تحلیلگران صنعت ژاپن عموما بر این باورند که ارزش آن حدود 10٪ است.
بنابراین، خودروسازان ژاپنی زمان کافی برای آماده شدن برای EV ها دارند و برعکس، این امر می تواند بسیار خطرناک باشد که EVs را کاملا خاموش کنیم و درایور موتور را به طور همزمان خم کنیم، زیرا نسبت EV در حدود 10٪ کافی نیست سود کسب و کار موتور موجود.
به 2040 الکتریکی ماشین نگاه کنید
اگر تولید کنندگان ژاپنی برق مشتاق، ما می توانیم از خطر استفاده از وضعیت در چین را نادیده بگیرد. در مزایای استفاده از تکنولوژی های اولیه موتور انتشار، به فن آوری مربوط به EV جهانی برای رسیدن به کم هزینه به عنوان یک سلاح، که فراتر از ظهور چین است.
مقررات NEV چین در تولید کنندگان ژاپنی یک حس قوی از رقابت، اگر چه ابتکار برق چین با هدف بهبود آلودگی هوا، اما در عین حال ممکن است راه حل واقعی ماشین HEV حذف از جسم است. چین تویوتا و هوندا استفاده هشدار تولید کنندگان ژاپنی قدرت فنی قوی در این زمینه به عنوان یک نتیجه، شما می توانید حدود سال 2030 انتظار می رود، تولید کنندگان ژاپنی ندارد (ناکانیشی خودرو موسسه صنعت و درخت فرزندی غربی) و استراتژی جریان الکتریکی با چین، اروپا.
از سوی دیگر، برق از وضعیت بین چین و اروپا نمی خواهد که به تولید کنندگان ژاپنی درمانده دسامبر 2017. تویوتا اعلام کرد با همکاری باتری ژاپنی، به نظر می رسد در نظر گرفته شده برای ایجاد یک اتحاد ژاپنی در هسته باتری وسیله نقلیه الکتریکی، که در یک ساختمان بستگی ندارد مکانیسم چین است.
امکان از 1920s، چین تولید کنندگان باتری به ارائه گران ترین باتری لیتیوم یون در جهان بالاترین است از مقیاس تولید به طور مستقیم در مورد رقابت از باتری های لیتیوم یون. تولید کنندگان چینی در زمینه ادغام NEV، به شدت سرمایه گذاری با برنامه های تولید در مقیاس بزرگ از صنعت خودرو، اصول تامین قطعات نقطه نظر، امید است، اما در صورتی که عرضه عناصر کلیدی برای ژاپن به مقاومت در برابر یک حس قوی از چین، یک خطر بزرگ خواهد باتری از چین خرید وجود دارد تویوتا و همکاری پاناسونیک، می توان گفت که پس از ظهور تولید کنندگان چینی، تلاش برای تحکیم یک نقطه سلول پایدار از خرید در ژاپن.
پیش بینی می شود تا سال 2040 اکثریت پیش بینی های اصلی جریان EV را بیش از 30 درصد در نظر بگیرند. موسسات تحقیقاتی به احتمال زیاد مهندسی پیش بینی های معکوس را با "pushback" معکوس می کنند زیرا انتشار CO2 های جهانی باید تا 90٪ کاهش یابد. ، بنابراین نیازمند نسبت EV به حدود 30٪ است، که البته سطحی است که جهان باید با توجه به پاسخ گرم شدن کره زمین به هدفش برسد.
موتور بر روی راندمان بالا در میدان سرعت بالا متمرکز است
برق شبه اتفاق نمی افتد، اما نسبت HEV به شدت افزایش می یابد. فشار اصلی اروپا از 48V کم قدرت آسان HEV خواهد رشد انفجاری نشان می دهد، در سال 2020 در دهه سابق و نیم 10 میلیون واحد مقیاس، در اواسط سال 2030 مقیاس 30 میلیون واحد رسیده است. پس از آن، به تدریج که توسط EV، و غیره جایگزین، تمایل به کاهش. تا سال 2030، تویوتا و هوندا قوی HEV قدرت بالا به تدریج به مقیاس 10 میلیون واحد افزایش می دهد، سازگار با 48V HEV قدرت بالا بعد از سال 2020 ظاهر خواهد شد، تا که به ترویج بازار توسعه است.
درباره نفوذ برق سخت ترین برای دیدن PHEV. موسسات نمایش تحقیق نیز به دو جناح، که پی مورگان اوراق بهادار انتظار دارد، PHEV خواهد در افسردگی شود، تقسیم برای رسیدن به 6 میلیون نفر 2028 به اندازه حداکثر مقدار است، انتظار می رود دچار رکود پس از آن خواهد شد. این دیدگاه است که عمدتا در مقررات زیست محیطی آمریکا و چین بر اساس تاکید محبوبیت EV جای PHEV. از سوی دیگر، Deloitte است Touche Tohmatsu (شرکت Deloitte Tohmatsu) شرکت مشاوره انتظار 2030 PHEV در بازار اصلی 1300 میلیون واحد در اندازه در 2040 به 60 میلیون نفر برسد تایوان، به طور عمده در حساب از برق مورد نیاز بالا و تبدیل نوع نوع HEV ساده به سمت PHEV.
در باتری، تولید کننده با ظهور چین، قیمت باتری یون لیتیوم به تدریج کاهش خواهد داد. در همان زمان، باتری های لیتیوم یون حالت جامد خواهد شد را به استفاده عملی (شکل 3) قرار داده است. تویوتا قصد دارد قبل از نیمه 2020s از همه تولید باتری های حالت جامد آیا برنامه رادیکال ترین است، اما زمان شارژ را می توان کوتاه کرد، چگالی انرژی می تواند تا حد زیادی افزایش یابد.
شکل 3 الکترولیت پختن تغییر مواد مثبت و منفی فرصت است
در نیمه اول سال 2020، باتری ها با استفاده از الکترولیت های جامد سولفید ظاهر می شوند و پس از آن، مواد مثبت و منفی با مواد جدید جایگزین خواهند شد و افزایش قابل توجهی در تراکم انرژی خواهند داشت.
الکترولیت باتری از مایع به جامد به جای، قادر به افزایش ظرفیت به دلیل چگالی الکترولیت جامد برای بهبود ثبات الکترولیت آسان تر است، به طوری که تراکم بزرگتر ظرفیت فعلی مواد الکترود مثبت و منفی ممکن است مناسب است، البته در ابتدا تجاری شود اگر چه استفاده از تمام حالت جامد باتری الکترولیت جامد سولفید، اما هنوز هم مثبت و منفی مواد سه گانه متعارف و چگالی انرژی باتری گرافیت نمی توان بهبود یافته بسیار، به طور عمده به کوتاه شدن زمان شارژ است.
برای سال 2030، مواد الکترود مثبت استفاده گوگرد (S)، با استفاده از چگالی فلز لیتیوم منفی مواد الکترود انرژی باتری لیتیوم-سولفور می توانید نزدیک به سه برابر سطح فعلی 700Wh / کیلوگرم برسد و پس از سال 2030، استفاده از 'الکترود هوا "را به عنوان الکترود مثبت، یک فلز لیتیوم به عنوان یک باتری منفرد باتری لیتیوم با حالت جامد حالت جامد، احتمال بالایی برای رسیدن به چگالی انرژی هدفمند آن بیش از 5 برابر سطح فعلی 1500 وات / کیلوگرم است.
تا سال 2030، با تمرکز بر توسعه موتور را بر بهبود بهره وری از عملیات با سرعت بالا در زمینه EV موجود بیش از 100km / ساعت رانندگی با سرعت بالا تحت کلمات تمرکز، مسافت پیموده شده می تواند به شدت کاهش می یابد، زیرا علاوه بر باتری، بازده موتور نیز کاهش معنی داری (شکل 4). راه حل قدرتمند برای این مشکل عملی استفاده از چگالی شار مغناطیسی را می توان با توجه به محدوده سرعت عامل از موتور متغیر شار متنوع است.
در شکل 4 موتور یک منطقه چرخش با سرعت بالا از بزرگترین ضعف ناکارآمد است
وقتی که ماشین الکتریکی در حال حاضر به بیش از 100km / ساعت سرعت کارایی با سرعت بالا تا حد زیادی خواهد بود کاهش یافته است. این به دلیل نیاز تضعیف کنترل در محدوده دور در دقیقه بالا است. به منظور بهبود بهره وری از محدوده با سرعت بالا، مغناطیسی توسعه موتور شار متغیر ساخته شده است پیشرفت بزرگ است.
به طور عمده در سرعت بالا بهره وری منطقه را کاهش می تضعیف کنترل باید انجام شود. هنگامی که سرعت موتور را افزایش می دهد، ضد نیروی الکتریکی بزرگ می شود، به طوری که سرعت چرخش اما نمی تواند افزایش دهد. اگر چه تولید یک مغناطیسی کنترل تضعیف شار معکوس، اما افزایش جریان، کاهش بهره وری ممکن است موتور شار مغناطیسی می تواند چگالی شار مغناطیسی تغییر دهید، آن را بر روی میدان مغناطیسی کنترل تضعیف بستگی ندارد.
گل پس از 2030 ممکن است یک موتور آهنربای نئودیمیم با استفاده از حاضر، مطالعات برای نسل بعدی از آهن ربا، نیروی مغناطیسی به طور منظم نیروی مغناطیسی دو بار در 180 درجه سانتی گراد می باشد، این ممکن است در کوچک سازی قابل توجهی از موتور شود.
دو ماده امیدوار، یکی از عناصر کمیاب زمین و آهن (Fe) نسبت ترکیب عنصری 1 وجود دارد: 01/12 بر اساس خاکی کمیاب آهنربا 12 در همکاری با دانشگاه علوم شیزوئوکا تویوتا یافت با استفاده از ساماریوم (SM) از. 01/12 آهن ربا بر اساس در حالی که دیگر آهن و نیکل (نیکل) تشکیل شده است که به نام یک آهنربا متشکل از ساختار بلوری L10 از نوع با استفاده از وفور آهن و نیکل، همچنین می توانید کاملا یک آهن ربای نئودیمیوم تولید با نیروی مغناطیسی. از دست دادن دمای کوری نیروی مغناطیسی 550 ℃، بالاتر از 200 ℃ از آهنرباهای نئودیمیوم است.
2040 ممکن است با استفاده از یک نانولوله کربنی (نانولوله های کربنی) به عنوان سیم پیچ ماشین اجرا می شود. جایگزینی مس را می توان تا حد زیادی روشن است. نانولوله کربن CNT ماده استوانه ای با قطر حلقه شش عضو از اتم های کربن نانومتر است. علاوه بر عالی هدایت الکتریکی و حرارتی، تنها نیمی از جرم آلومینیوم.
الماس MOSFET برای رسیدن به آن
PCU هسته ترانزیستور سوئیچینگ مدار مبدل قدرت نصب در حال تحول استفاده برای رسیدن به یک جمع و جور و کارآمد می باشد. اگر چه جریان اصلی جاری و یا سیلیکون (SI) IGBT (آیجیبیتی)، اما سیلیکون کاربید (SiC به) مواد ماسفت (نیمه هادی اکسید فلزی اثر درست ترانزیستور) انتظار می رود 2020s محبوبیت (شکل 5). در مقایسه با سی، از دست دادن را می توان به 1/10 کاهش می یابد، فرکانس درایو را می توان افزایش یافته است 10 برابر شده است. با این حال، چگونه به کاهش قیمت فعلی بزرگترین مشکل این است، اما با توسعه ویفر قطر بزرگ، قیمت ادامه خواهد داد به کاهش است. علاوه بر این، 2020 در کاربرد عملی نیترید گالیم (گان) ماسفت نیز به احتمال زیاد شروع می شود.
5 DENSO SiC به ویفر فرآیند ساخت است.
DENSO در حال توسعه یک روش، پودر مواد خام SiC به است که در دمای بالا 2300 درجه.] سانتیگراد حرارت داده به طوری که رشد بلور در کریستال دانه SiC به با کیفیت بالا. گفته شده است که رشد در قطر تا 150mm، ضخامت سه 20mm از کریستال بیش از 100 ساعت طول می کشد. حسن نیت ارائه میدهد از دستگاه DENSO، قاب عکس از Nikkei.
2030، گالیم اکسید (Ga203) از MOSFET به نمایش آن گران تر از SiC به یا گان است، و می تواند یکسان و یا بالاتر عملکرد سوئیچینگ دست یابد. از آنجا که سال 2040، معروف به 'APOS نیمه هادی نهایی MOSFET های نوع الماس ممکن است به کاربرد عملی شوند، که بیشتر از تمام خواص فیزیکی مواد موجود مانند جریان، هدایت حرارتی و بیشتر باشد.
ما پیش بینی است که در توسعه از موتور احتراق داخلی، بازده حرارتی موتورهای بنزینی موتور 2020 حدود 45٪ برسد، تا سال 2030 بیش از 50 درصد، در حالی که در سال 2040 بیش از 60٪ برسد. کلیدی برای دستیابی به 45٪ از سوختگی فوق العاده لاغر توسط نظریه احتراق سوخت و هوا مخلوط گاز بیش از 2 بار به دست آورد است. مزدا ممکن است اولین تولید انبوه در جهان از این شرکت در سال 2019 (شکل 6).
شکل 6 بنزین موتور توسعه سریع
(A) تولید نیسان موتور بنزینی داشتن یک مکانیزم نسبت فشرده سازی بی نهایت متغیر 2018. (B) بیش از 30 مزدا خواهد فوق العاده لاغر هوا و سوخت نسبت احتراق گام کمتر موتور نسبت تراکم متغیر تجاری در 2019 دست یابد. تصاویر از نیسان و مزدا می باشد.
نیسان در حال برنامه ریزی برای توسعه یک موتور 2025، که به عنوان یک نسل HEV خاص، هدف را می توان به دست آورد بیش از 50٪ بازده حرارتی. 2018 اعمال شده به موتور تولید انبوه نسبت تراکم متغیر، برای رسیدن به آژانس های مسافرتی طولانی است. برای 2030، گرما توسعه از کلید موتور به منظور بهبود راندمان حرارتی. اگر ما می توانیم برای مواد جدید از سپر حرارتی به سیلندر دیواره داخلی موجود پیدا کنید، ممکن است برای کاهش خنک کننده حسابداری از دست دادن از دست دادن موتور بخش اصلی. 2040، اگر ما می توانید بازیابی حرارت اگزوز رسیدن و سیکل ترکیبی، بازده حرارتی ممکن است 60٪ یا بیشتر برسد و بهره وری نیروگاه مقایسه است.
