211service.com
Is GM's Volt klaar om te rollen?
General Motors (GM) heeft dinsdag het productieontwerp van zijn elektrische Chevrolet Volt onthuld, als onderdeel van zijn 100-jarig jubileum. Maar er zijn nog belangrijke hindernissen voordat de auto van de lopende band kan rollen, met als belangrijkste de noodzaak om het belangrijkste accupakket van de auto verder te ontwikkelen.
Volt onthuld: GM heeft onthuld hoe zijn nieuwe elektrische auto eruit zal zien.
De Volt is een elektrische auto die kan worden opgeladen door hem in een stopcontact te steken of door een kleine benzine-, ethanol- of dieselgenerator aan boord te laten draaien. Het lithium-ionbatterijpakket van 16 kilowattuur slaat genoeg energie op voor 40 mijl rijden - genoeg om bijna 80 procent van het dagelijkse rijden in de Verenigde Staten te dekken, zegt het bedrijf. Bij langere ritten wordt de generator ingeschakeld om de batterij op te laden, waardoor de Volt net zoveel bereik heeft tussen tankbeurten als een typische auto op gas. Al meer dan een jaar pronkt GM met de conceptcarversie van de Volt in advertenties. De nieuwe productieversie ziet er aanzienlijk anders uit - hij heeft een meer aerodynamische vorm - maar hij zal dezelfde prestatiespecificaties hebben die de automaker heeft geadverteerd.
Plug-in hybride voertuigen zoals de Volt begonnen haalbaar te lijken vanwege nieuwe technologie die lithium-ionbatterijen veiliger, duurzamer en goedkoper maakte. Maar hoewel individuele batterijcellen die de technologie gebruiken goed lijken te werken, bleek het een uitdaging om bijna 300 ervan in een batterijpakket te plaatsen. Dat dwingt GM op zijn beurt om systemen te ontwerpen die het voertuig duurder maken. Op celniveau ziet het er goed uit, zegt Mark Verbrugge, directeur van het laboratorium voor materialen en processen van het onderzoeks- en ontwikkelingscentrum van GM. Er zijn nog steeds problemen op verpakkingsniveau die we proberen op te lossen, wat behoorlijk zenuwslopend wordt naarmate we dicht bij de productie komen.
Een accupakket voor een elektrisch voertuig is complex. De cellen moeten met elkaar worden verbonden om betrouwbaar vermogen te leveren, ondanks de harde trillingen en schokken die ze op de weg tegenkomen. (Voor een voorbeeld van wat er kan gebeuren als er iets misgaat, zie Elektrische auto's 2.0 .) Zelfs een paar defecte cellen of verbindingen kunnen de prestaties van het pakket drastisch verminderen. Bovendien bevat het pakket complexe elektronische bedieningselementen voor het opladen van elke cel, het leveren van vermogen en het opvangen van energie van het remmen om de efficiëntie van het voertuig te verbeteren. En om de levensduur van de batterij te maximaliseren, is een goed koelsysteem nodig. Tot overmaat van ramp worden er nu pas methoden ontwikkeld om te testen of een accupakket de levensduur van de auto meegaat.
Er is maar zoveel bekend over het versnellen van het testen van batterijen, zegt Greg Cesiel, GM's programmadirecteur voor het E-Flex Vehicle Team, dat de Volt en aanverwante elektrische voertuigen ontwikkelt. Er blijven vragen over hoe het besturen van de auto en het opladen van het pakket kan worden gesimuleerd, en hoe kan worden bevestigd dat het pakket trillingen en blootstelling aan warme en koude temperaturen gedurende de levensduur van een voertuig zal overleven.
Het grote risico om deze op de weg te zetten is dat we geen versnelde levensduurtesten hebben, zegt Verbrugge. We hebben er een aantal op celniveau, wat ons genoeg vertrouwen geeft om te zeggen dat we dit gaan doen. Maar ik zou zeggen dat dat nog steeds het grote risico is.
Verbrugge zegt dat een van de grootste uitdagingen is ervoor te zorgen dat de batterijen niet falen in extreme klimaten, zoals de woestijnen van Arizona. Conventionele startaccu's bezorgen autofabrikanten al problemen in warme gebieden, zegt hij. Tegenwoordig zijn ze het auto-onderdeel dat in het zuidwesten het vaakst onder de garantie faalt. Batterijen houden niet van hoge temperaturen, zegt Verbrugge. Maar we gaan niet tegen mensen in Arizona zeggen: 'We gaan je onze Chevy Volt niet verkopen. Je mag er in rijden, maar we gaan je geen garantie geven.’ Dat is geen optie.
Om onzekerheden over de levensduur van de accu's op te vangen, is GM van plan ze te vertroetelen, ze in isolatie te wikkelen en verwarmings- en koelsystemen op te nemen om ze op optimale temperaturen te houden. Er blijven vragen over wanneer deze systemen moeten werken, aangezien ze kunnen bijdragen aan de energiebesparing die elektrische voertuigen zouden moeten opleveren. Laten we zeggen dat je aan het opladen bent, zegt Verbrugge. Gebruikt u nu uw koelsysteem om uw batterij koel te houden over zwart asfalt? Dan ziet je energie-efficiëntie er niet zo goed uit. Doe je dat alleen in Arizona? Dit worden kritische technische problemen.
GM maakt de packs ook te groot door meerdere kilowattuur aan extra cellen toe te voegen om mogelijke degradatie gedurende de levensduur van het voertuig te compenseren. Dat maakt de pakketten en het voertuig veel duurder. De kosten zijn voor ons nu een groot probleem, zegt Verbrugge. We weten niet zeker of mensen bereid zijn te betalen.
Inderdaad, de Volt en andere voorgestelde auto's zoals deze zullen naar verwachting duizenden dollars meer kosten dan conventionele auto's, wat hun aantrekkingskracht zou kunnen beperken, zegt Paul Werbos, een programmadirecteur van de National Science Foundation (NSF), die onderzoek naar betere, goedkopere batterijen. Ik verwacht niet dat de meeste mensen dat gaan betalen, zegt hij.
Werbos en Verbrugge spraken vorige week tijdens een door NSF gesponsorde workshop gericht op het verbeteren van batterijen voor de volgende generatie hybride en elektrische voertuigen. Sprekers tijdens de workshop benadrukten dat betere tests voor de levensduur van de batterij, gecombineerd met verbeteringen aan het batterijontwerp om ze langer mee te laten gaan, autofabrikanten in staat zullen stellen minder batterijen te gebruiken en kosten te besparen.
Ondanks de resterende uitdagingen is Cesiel bemoedigd door de vooruitgang die de ingenieurs van het bedrijf tot nu toe hebben geboekt en gelooft hij dat de Volt op tijd klaar zal zijn voor productie. Op basis van zijn laboratoriumtests tot nu toe, zegt hij, is het bedrijf blij met de capaciteit en prestaties van de batterijen. GM weet ook hoe het koelsysteem eruit zal zien en heeft het pakket fysiek in het voertuig geïntegreerd. Bovendien werd het volledige aandrijfsysteem, inclusief het batterijpakket, de elektromotor en de generator, ingebouwd in een testvoertuig en eind augustus afgeleverd bij het testterrein in Milford, MI, slechts twee dagen achter op schema vorig jaar gezet. Ik zou niet zeggen dat de batterij klaar is, zegt Cesiel, maar we zijn goed op weg.