211service.com
Är GM:s Volt redo att rulla?
General Motors (GM) presenterade produktionsdesignen för sin Chevrolet Volt elbil på tisdagen, som en del av dess 100-årsfirande. Men betydande hinder kvarstår innan bilen kan börja rulla av löpande band, främst behovet av fortsatt utveckling av bilens huvudbatteripaket.
Volt avslöjade: GM har avslöjat hur dess nya elbil kommer att se ut.
Volt är en elbil som kan laddas genom att ansluta den till ett vägguttag eller genom att köra en liten bensin-, etanol- eller dieselgenerator ombord. Det 16 kilowatt-timmars litiumjonbatteriet lagrar tillräckligt med energi för 40 mils körning – tillräckligt för att täcka nästan 80 procent av den dagliga körningen i USA, säger företaget. På längre resor startar generatorn för att ladda batteriet, vilket ger Volt lika stor räckvidd mellan påfyllningar som en vanlig bensindriven bil. I mer än ett år har GM visat upp konceptbilsversionen av Volt i annonser. Den nya produktionsversionen ser avsevärt annorlunda ut - den har en mer aerodynamisk form - men den kommer att ha samma prestandaspecifikationer som biltillverkaren har annonserat om.
Plug-in hybridfordon som Volt började verka genomförbara på grund av ny teknik som gjorde litiumjonbatterier säkrare, mer hållbara och billigare. Men även om individuella battericeller som använder tekniken verkar fungera bra, har det visat sig vara utmanande att lägga ihop nästan 300 av dem i ett batteripaket. Det i sin tur tvingar GM att designa system som gör fordonet dyrare. På cellnivå ser saker bra ut, säger Mark Verbrugge, chef för material- och processlaboratoriet vid GM:s forsknings- och utvecklingscenter. Det finns fortfarande problem på förpackningsnivå som vi försöker reda ut, vilket blir ganska nervöst när vi närmar oss produktion.
Ett batteripaket för ett elfordon är komplext. Cellerna måste kopplas ihop för att leverera kraft på ett tillförlitligt sätt, trots de hårda vibrationerna och skakningarna på vägen. (För ett exempel på vad som kan hända när saker går fel, se Elbilar 2.0.) Även ett fåtal defekta celler eller anslutningar kan dramatiskt sänka paketets prestanda. Dessutom innehåller paketet komplexa elektroniska kontroller för att ladda varje cell, leverera kraft och fånga energi från bromsning för att förbättra fordonets effektivitet. Och för att maximera batteriets livslängd krävs ett bra kylsystem. För att göra saken värre utvecklas först nu metoder för att testa om ett batteripaket håller hela bilens livslängd.
Det finns bara så mycket känt om hur man påskyndar testningen av batterier, säger Greg Cesiel, GM:s programchef för E-Flex Vehicle Team, som utvecklar Volt och relaterade elfordon. Frågor kvarstår om hur man simulerar att köra bilen och ladda paketet, och hur man bekräftar att paketet kommer att överleva vibrationer och exponering för varma och kalla temperaturer under ett fordons livstid.
Den stora risken när det gäller att sätta dessa på vägen är att vi inte har några accelererade livstester, säger Verbrugge. Vi har några på cellnivå, vilket ger oss tillräckligt med självförtroende för att säga att vi kommer att göra det här. Men jag skulle hävda att det fortfarande är den stora risken.
Verbrugge säger att en av de största utmaningarna är att se till att batterierna inte går sönder i extrema klimat, som Arizonas öknar. Konventionella startbatterier ger redan biltillverkare problem i varma områden, säger han. Idag är de bildelen som oftast misslyckas under garantin i sydväst. Batterier gillar inte heta temperaturer, säger Verbrugge. Men vi kommer inte att säga till folk i Arizona: 'Vi kommer inte att sälja vår Chevy Volt till dig. Du kan köra en, men vi kommer inte att ge dig någon garanti.’ Det är inte ett alternativ.
För att kompensera för osäkerheten om batteripaketens livslängd planerar GM att putsa in dem, linda in dem i isolering och inkludera värme- och kylsystem för att hålla dem vid optimala temperaturer. Frågor kvarstår om när dessa system ska fungera, eftersom de kan äta på de energibesparingar som elfordon ska ge. Låt oss säga att du laddar, säger Verbrugge. Kör du ditt kylsystem nu för att hålla ditt batteri svalt över svart asfalt? Då ser din energieffektivitet inte så het ut. Gör du det bara i Arizona? Dessa blir kritiska ingenjörsfrågor.
GM överdimensionerar också förpackningarna och lägger till flera kilowattimmars extra celler för att kompensera för potentiell försämring under fordonets livslängd. Det gör förpackningarna och fordonet mycket dyrare. Kostnaden är en stor fråga för oss nu, säger Verbrugge. Vi är inte säkra på att folk är villiga att betala.
Faktum är att Volt och andra föreslagna bilar som den förväntas kosta tusentals dollar mer än konventionella bilar, vilket kan begränsa deras attraktionskraft, säger Paul Werbos, programchef för National Science Foundation (NSF), som har främjat forskning om bättre, billigare batterier. Jag förväntar mig inte att de flesta kommer att betala det, säger han.
Werbos och Verbrugge talade förra veckan på en NSF-sponsrad workshop fokuserad på att förbättra batterierna för nästa generation av hybrid- och elfordon. Talare på verkstaden betonade att bättre tester för batterilivslängd, i kombination med förbättringar av batteridesign för att få dem att hålla längre, kommer att göra det möjligt för biltillverkare att använda färre batterier och minska kostnaderna.
Trots de återstående utmaningarna är Cesiel uppmuntrad av de framsteg som företagets ingenjörer har gjort hittills och tror att Volt kommer att vara klar för produktion i tid. Baserat på sina laboratorietester hittills, säger han, är företaget nöjda med batteriernas kapacitet och prestanda. GM vet också hur kylsystemet kommer att se ut och har fysiskt integrerat packningen i fordonet. Dessutom integrerades hela framdrivningssystemet, inklusive batteripaketet, elmotorn och generatorn i ett testfordon och levererades till företagets testområde i Milford, MI i slutet av augusti, bara två dagar efter schemat. inställd förra året. Jag skulle inte säga att batteriet är klart, säger Cesiel, men vi är på rätt spår.