Eliica буюу цахилгаан автомашины шинэ үе ирлээ

100км/ц хурдыг 4.1 секундын хугацаанд авч 370 км/ц хүртэл хурдлах чадвартай. Нэг удаагийн бүрэн цэнэглэлтээр 300 км хүртэлх зай туулах бөгөөд дөнгөж 3 долларын цахилгаан эрчим хүч зарцуулна. Тус бүр 60 квт-ын 8 ширхэг цахилгаан хөдөлгүүрийн үүсгэх хүч 800 морины хүчтэй тэнцэнэ. Энэ бол шинэ үеийн цахилгаан машины дүр төрхийг тодорхойлсон 4 хүний суудалтай Eliica автомашины 2005 онд бүтээгдсэн 2 дахь загварын үзүүлэлтүүд юм. Шатахуунаар ажилладаг автомашинууд дундаас хамгийн өндөр хурдтай Formula-1 уралдааны машинууд 700 морины хүчээр хөдөлдөг. Зөвхөн үүнтэй харьцуулахад л уг цахилгаан машин ямархуу өндөр хүч чадалтай гэдгийг ойлгож болно. Гэхдээ энэхүү загварыг их сургуулийн лабораторын нөхцөлд гар аргаар бүтээсэн гэхэд хилсдэхгүй бөгөөд хэрэв үйлдвэрлэлийн технологиор бүтээвэл илүү өндөр үзүүлэлттэй байх боломжтой билээ.

1970-аад оны үед тохиолдсон нефтийн хямралын дараагаар үйлдвэрлэгчид болон эрдэмтэд эрчим хүчны шинэ төрлийн эх үүсвэрийг автомашинд ашиглах оролдлогуудыг хийж эхэлсэн байдаг. Тэдний нэг болох Японы Кэйё их сургуулийн профессор Шимизү Хироши 1982 оноос цахилгаан автомашины судалгааг эхлүүлжээ. Тухайн үед цахилгаан энергээр автомашиныг ажиллуулах технологи боловсруулахад хэт өндөр өртөг шаардагдаж байсан учир ихэнх судалгаанууд хангалттай ахиц гаралгүйгээр зогсонги байдалд орж байв. Харин профессор Шимизү 20-иод жилийн судалгааны явцад цахилгаан машины туршилтын 5 загвар бүтээсэн байна. Энэ туршлагадаа тулгуурлан лити ионы батерей бүхий Eliica (Electric Lithium-Ion Car) хэмээх 8 дугуйт шинэ загварын цахилгаан машины эхний загварыг 2002 онд бүтээж 312км/ц хурдлуулжээ. Мөн 2004 онд Eliica Model-H хэмээх 2 дахь загварыг бүтээж дээд хурдыг 370 км/ц-т хүргэж чадсан байна.

Тэрээр машиныг зөвхөн цахилгаанаар хөдөлдөг болгохыг зориогүй бөгөөд хөдөлгүүрийн хүч чадлыг дээд хэмжээгээр ашиглахын тулд автомашины үндсэн бүтцийг өөрчлөх шаардлагатай гэж үзсэн байна. Үүний тулд цахилгаан хөдөлгүүрийг дугуйн дотор (in-wheel motor) байрлуулсанаар дамжуулалтын алдагдал (арааны механизм зэрэг xөдөлгүүрийн хүчийг дугуйнуудад дамжуулах эд ангиудын)-ыг бүрэн арилгаж чадав. Энэ нь машины туулах зайг нэмэгдүүлж, батерейн цэнэгийг ашиглах хугацааг уртасгаx нөхцөл болжээ. Гэтэл эсрэгээрээ цахилгаан хөдөлгүүрийн соронзон орон үүсгэх чадварыг эрс нэмэгдүүлэх шаардлага гарав. Ийм чадвар бүхий цахилгаан хөдөлгүүр болон хүчин чадал сайтай лити ионы батерей бүтээхийн тулд өндөр үнэтэй олон төрлийн материалууд шаардагдаж судалгааны өртөгийг нэмэгдүүлж байв.

Тэрээр судалгаандаа технологийн асуулуудыг шийдвэрлэхээс гадна зорчигчийн тав тухтай байдлыг мөн харгалзан үзэж байжээ. Хөдөлгүүрийн удирдлагын төхөөрөмж (инвертер) болон батерейг машины суурь рамны хэсэгт байрлуулж цахилгаан машины хамгийн энгийн бүтцийг бий болгов. Ингэснээр бүхээгний эзлэхүүнийг нэмэгдүүлэх боломж бүрдсэн боловч амортизаторын доод талд үйлчлэх жингийн ачааллыг нэмэгдүүлэх нөхцөл болсон байна. Энэ нь амортизаторын ажиллагаанд сөрөгөөр нөлөөлж машиныг донсолгоотой тав тухгүй болгож байснаас жинг багасгах шаардлага гарсан ч туршилт судалгааны хүрээнд оновчтой хязгаарт хүртэл буруулж чаджээ.

Хэрэглэгчид автомашин худалдан авахдаа үнээс гадна огцом хурд авах чадвар (хурдатгал сайн байх), тохилог байдал, зай багтаамжыг харгалзаж сонгодог байна. Үүний дагуу зохион бүтээгчид Eliica машин эдгээр шаардлагуудыг хэрхэн хангаж байгааг судалгааны явцад хүмүүсээр жолоодуулж сэтгэгдлийг байнга сонсож байжээ. Эдгээр хүмүүсийн дунд япон улсын тухайн үеийн ерөнхий сайд, эзэн хаан зэрэг нэр хүндтэй хүмүүс ч байв. Мөн дэлхийн хамгийн хурдан гэгддэг шатахуунаар ажилладаг Порш 911 турбо машинтай харьцуулан туршилт хийж илүү богино хугацаанд 100км/ц хурд авч байгааг батлан харуулсан байна.

Шатахуунаар ажилладаг машины сонгодог хэлбэр нь 4 дугуйтай загвар байдаг бол цахилгаан машиныг хэдэн ч дугуйтайгаар бүтээх боломжтой юм. Eliica машиныг 8 дугуйтай болгосноор дугуйн хэмжээ харьцангуй жижгэрч бүхээгний багтаамжыг нэмэгдүүлэхэд эерэг нөлөө үзүүлжээ. Мөн эргэлт хийх үед машины тогтворжилт сайжирсан байна. Eliica машиныг бүтээх судалгаанд нийт 5 сая орчим доллар зарцуулжээ. Тухайн үед лити, хөнгөн цагаан, зэс, мангани үнэ өртөг өндөртэй материалууд шаардагдаж байснаас зөвхөн батерей болон хөдөлгүүрийг бүтээх зардал машины нийт өртөгийн тэн хагасыг эзлэж байв. Гэвч шатахуунаар ажилладаг машинтай харьцуулахад автомашины энерги зарцуулалтын хэмжээг 4 дахин бууруулж чаджээ. Энерги зарцуулалтын ашигт үйлийн коэффициент шатахуунт машинд дөнгөж 8.6% байдаг бол Eliica 35%-д хүрсэн байна.

Профессор Шимизү өөрийн бүтээсэн цахилгаан машины технологийг амьдралд нэвтрүүлэхээр автомашин үйлдвэрлэгч хэд хэдэн компанид хандсан боловч татгалзсан хариу авчээ. Eliica машины өртөг хэт өндөр байв. Аливаа машин техникт өндөр өртөг бүхий материал, технологи ашигласан байлаа ч их хэмжээгээр үйлдвэрлэх тохиолдолд нэг бүрийн өртөг буурдаг. Автомашин мэтийн том овор хэмжээ бүхий техникийг үйлдвэрлэх тоо хэмжээг 10 дахин нэмэгдүүлэхэд нэг бүрийн худалдаалах үнэ 2 дахин багасдаг байна. Мөн автомашин үйлдвэрлэлд нэг загварын машиныг жилд хамгийн багадаа 100 мянган ширхэгийг үйлдвэрлэж байж хангалттай хэмжээний үр ашигтай ажиллах стандарт байдаг байна. Гэтэл тухайн үед цахилгаан машиныг ийм их хэмжээгээр үйлдвэрлэсэн ч худалдан авах зах зээл байсангүй. Мөн үйлдвэрлэгч нарт татгалзах өөр нэгэн шалтгаан байлаа. Eliica машины бүтэц уламжлалт шатахуунт машиныхаас өөрчлөгдсөн учир үйлдвэрлэлийн дамжлагыг иж бүрнээр нь өөрчлөх шаардлага тулгарчээ.

Үүнээс үүдэн профессор Шимизү өөрөө бие даан үйлдвэрлэл эхлүүлэхээр шийдсэн боловч үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагааны хангалттай туршлага байгаагүй, мөн шаардагдах хөрөнгийн хэмжээ хэт их учир хөрөнгө оруулагч олдох боломж байсангүй. Эцэст нь тэрээр өөрийн боловсруулсан технологийг бодит ажил болгохын тулд нээлттэй эхийн зарчимаар хамтран хөгжүүлж технологийг чөлөөтэй ашиглуулах нөхцөлөөр хэд хэдэн компанитай хамтарсан үйлдэвэрлэл байгуулахаар төлөвлөжээ. Гэтэл түүнийг энэ тухайгаа нийтэд зарлахаас өмнө компаниуд өөрсдөө хүсэлт гарган богино хугацаанд нэгдэж чадсан байна. Үүнд нөлөөлсөн гол хүчин зүйл нь нефтийн бүтээгдэхүүний үнэ огцом өсч, америкийн Lehman банкны дампуурлаас үүдэлтэй эдийн засгийн хямрал эхлэн, автомашины энергийн шинэ эх үүсвэрийг эрэлхийлэх цаг хугацааны хувьд тохиромж бүрдсэн явдал байлаа.

2009 оны 8-р сард SIM-drive (Shimizu In wheel Motor-Drive) компани байгуулагдаж жижиг эд ангиуд, батерей, хөдөлгүүрээс авахуулаад автомашин үйлдвэрлэгч томоохон компани хүртэл 20 компаний хамтран оролцсон төслийн 1-р шатны ажил эхлэв. Энэ төслийн хүрээнд батерей болон цахилгаан хөдөлгүүрийн үзүүлэлтүүдийг сайжруулж, хамгийн эхний 4 дугуй бүхий концепт загварыг бүтээхээр төлөвлөжээ. Концепт загварыг ирэх оны 1-р сард багтаан нийтэд танилцуулах төлөвтэй байна. Мөн энэ оноос төслийн 2-р шат эхлэх бөгөөд нийт 32 компани, орон нутгийн 2 байгууллага хамтран, шинэ загвар, шинэ технологи бүхий цахилгаан автомашиныг 2013 оноос эхлэн их хэмжээгээр үйлдвэрлэж эхлэх төлөвлөн ажиллаж байна.

NEC болон Ниссан компаниуд хамтран автомашинд зориулагдсан хямд өртөг бүхий лити ионы батерейн технологи боловсруулж 2009 оноос их хэмжээгээр үйлдвэрлэж эхэлсэн нь шинэ төрлийн цахилгаан машины үйлдвэрлэлд түлхэц өгч байна. Мөн онд лити батерейг түргэн цэнэглэх технологи бий болж 5 минутад батерейн 90%-г, 10 минутад 100% тус тус цэнэглэх боломжтой болов. Эдгээр болон SIM-drive компаний хэрэгжүүлж буй төслийн үр дүнд хэдхэн жилийн дараа хямд өртөг бүхий шинэ төрлийн цахилгаан машинууд хэрэглээнд нэвтрэх боломжтой болох юм. Тус компаний мэдэгдэж байгаагаар шинэ цахилгаан машин худалдаанд гарах тохиолдолд 14 мянга орчим долларын үнэтэй байх төлөвтэй байна. Үүнд нэг бүр нь 1000 долларын үнэтэй цахилгаан хөдөлгүүр (нийт 4 ш шаардлагатай), 5000 долларын үнэтэй батерейн үнэ ороогүй боловч цаашид худалдаанд гарах хүртэл өртөгийг тодорхой хэмжээгээр бууруулах боломжтой юм.

Өнөөдрийг хүртэл цахилгаан болон хосломол хөдөлгүүрт автомашинд никел-металл батерей ашиглагдаж байгаа билээ. Харин энергийн багтаамж илүү сайтай, илүү хөнгөн жинтэй лити-ионы батерейг энэ оноос эхлэн автомашинуудад нэвтрүүлэх болж энэхүү батерейг суурилуулсан Ниссаны Fuga хосломол хөдөлгүүрт машин, Leaf цахилгаан машин тус тус худалдаалагдаж эхлэлээ. Eliica машины адил шинэ загварын цахилгаан машин мөн адил энэ оноос их хэмжээгээр худалдаалагдаж эхлэв. Мицүбишигийн i MiEV ийм төрлийн цахилгаан автомашины анхных нь болоод байна. Өнөөдрийг хүртэл цахилгаан машины туулах зай 160 км-ээрс хэтэрч чадаагүй, хурд, хүч, зай багтаамжын хувьд хэрэглэгчдийн хүссэн хэмжээнд хүрээгүй байгаагаас хангалттай түгэн дэлгэрч чадаагүй байгаа билээ. Энэ нь цахилгаан машинуудыг шатахуунт автомашины уламжлалт загвар дээр туулгуурлан (үлгэрлэвэл шатахуунт хөдөлгүүрийг цахилгаан хөдөлгүүрээр солиx төдий) үйлдвэрлэж байснаас энерги дамжуулалтын алдагдал ихтэй зэрэг дутагдлуудыг арилгаж чадаагүйгээс шалтгаалж байсан юм.  Харин Eliica машинтай адил загвар, бүтэц, технологи бүхий цахилгаан машинууд худалдаалагдан, мөн их хэмжээгээр үйлдвэрлэгдэхээр төлөвлөгдөж байгаа нь цахилгаанаар ажилладаг автомашины шинэ үе ирсэнийг харуулж байна.

Эцэст нь хэлэхэд энэхүү шинэ үеийн цахилгаан машины батерей болон удирдлагын төхөөрөмжүүд нь шал буюу суурь раман дотор, цахилгаан хөдөлгүүрүүд нь дугуйн дотор тус тус байрлаж, шатахуунаар ажилладаг машинтай харьцуулахад илүү энгийн хийцтэй, илүү цөөн эд ангиас бүтсэн, илүү өргөн зай талбайг агуулдагаараа ялгагдаж байна. Мөн хурд, хүчний үзүүлэлтүүдээр шатахуунт машиныг гүйцэх хэмжээнд хүрээд байна. Цахилгаан машины цахилгаан хөдөлгүүрийн ажиллагаа, түүний боломж, давуу болон сул талууд, сэргээгдэх тоормос зэрэг нь хосломол хөдөлгүүрт машиныхтай адил учир дахиж нуршихаас татгалзав. Энэ тухай өмнөх мэдээллээс танилцах боломжтой. Энэхүү бичлэгийг 200­9 оны 11-р сарын 30-ны өдөр Токио хотын Худалдаа үйлдвэрлэлийн ордон (東京商工会議所)-д хийсэн профессор Шимизүгийн илтгэлийн бичлэг болон бусад эх сурвалжуудыг үндэслэн бичив.

Автомашин, Энерги