2020-yilda Bopaldagi changli ustaxonada uch doʻst — Akash Gupta, Abhinav Roy va Ankit Joshi — oxirgi milga yetkazib berish uchun elektr yuk mashinasini yaratishga urinishdi. Biroq, yuk mashinasi ustida ish olib borilayotgan sari, boshqa barcha jihatlarni soyalaydigan muammo yuzaga keldi. Tijorat transporti harakatlanayotganda daromad keltiradi; dizel yuk mashinasi bir necha daqiqada yoqilgʻi quyish mumkin, elektr esa zaryadlanishi bir soat yoki undan koʻproq vaqt talab qilishi mumkin. Bundan tashqari, yurish masofasi, batareyaning xizmat muddati va xavfsizlik masalalari mavjud edi. Bularning barchasi bitta komponentga bogʻliq edi.
Akash eslaydi: «Agar yoqilgʻi quyish 10-15 daqiqa olsa, yuk mashinasini zaryadlash nima uchun bir-ikki soatni talab qiladi?» Dastlab ular ishning katta qismini oʻzlari bajardilar: Ankit barcha simlash bilan shugʻullandi, Abhinav kod yozdi, Akash esa birinchi prototiplarni payvandladi.
Ularga yana yetti kishi qoʻshilganida, ular podvalga koʻchib, ish joyini tozalash uchun polni boʻyab oldilar. Shu vaqtda amaliy yuk mashinasi uchun ularga tez zaryadlanadigan, yillar davomida xizmat qiladigan va transport vositasini juda qimmatga keltirmaydigan xavfsiz batareya kerakligi aniq boʻldi. Shuning uchun ular butun yuk mashinasini yigʻish urinishlarini toʻxtatib, ichidagi eng murakkab muammo deb hisoblashgan narsaga eʼtibor qaratishdi.
Boshlanishi kollejda qurilgan poyga avtomobillari bilan boʻldi
2020-yilda birgalikda ishlash qarori koʻp yillik fikrlash natijasi edi. Akash va Abhinav 2013-yilda IIT-BHU da tanishishdi, u yerda Akash avtomobil klubiga rahbarlik qilgan, Abhinav esa aeromodelling bilan shugʻullangan. Ularning darsdan tashqari vaqti poyga avtomobillari, dronlar va radio boshqariladigan samolyotlarga bagʻishlangan edi.
Akash taʼkidlaydi: «Biz kollejda koʻp poyga avtomobillari yigʻdik va aynan u yerda qoʻllar bilan ishlashni boshladik. Shunday qilib biz mahsulot yaratishga qiziqdik va bu holatga moyil boʻldik». Keyinchalik ularga avtomobilsozlik boʻyicha tajribaga ega yana bir muxlis boʻlgan Ankit qoʻshildi, u elektr quvvatlash tizimlari texnologiyalari bilan ishlash tajribasiga ega edi. Garchi ular kollejda kompaniya yaratish haqida oʻylagan boʻlsalar ham, ular tushundilaraki, apparat taʼminoti sohasidagi biznes uchun faqatgina ishtiyoqdan koʻproq narsa kerak boʻladi. Oʻqish tugagandan soʻng ular boshqa joylarda bir necha yil oʻqishda sarfladilar.
Akash JSW Group da elektr avtomobili loyihasi ustida ishlaydi va elektr avtomobillari biznesida tajriba orttirdi. Abhinav robototexnika va avtomobil texnologiyalari sohasida ishledi. Ankit magistrura davom etishdan koʻra mahsulot yaratishga koʻproq qiziqishi sababli oʻqishni davom ettirishdan voz kechdi. 2020-yilga kelib, yoʻllari yana kesishdi. Akashning JSWdagi elektr avtomobili loyihasi toʻxtatildi, Abhinav ishtirok etgan ilmiy-tadqiqot ishining bir qismi pandemiya tufayli uzildi. Uch kishi kollejdan olib kelgan gʻoya ustida yana toʻliq stavkada qaytishga qaror qilishdi.
Bu yillar tajribasi ham bitta boʻshliqni aniqlashtirdi. Akash tushuntiradi: «Yaxshi dvigatel sotib olish mumkin, yaxshi bort paneli sotib olish mumkin, lekin batareya blokini sotib boʻlmaydi. Aynan shu tushuncha 2020-yilda keldi. Biz butun yuk mashinasini yaratish oʻrniga, faqat batareyaga eʼtibor qaratishga qaror qildik».
Muammo oʻzining hujayralarini topishda emas, balki ularni haydovchiga yetarli yurish masofasi, tez zaryadlash, xavfsizlikni taʼminlaydigan va yillar davomida ishlashi mumkin boʻlgan batareya blokiga yigʻishda edi. Birinchi maqsad zaryadlash tezligiga qoʻyildi. Ular taxminan 30 daqiqa maqsadidan boshlashdi, yakunda 15 daqiqaga erishishni umid qilishdi. Bir necha oylik tajribadan soʻng ular laboratoriyada bu raqamga erishdilar.
Akash aytadi: «Bu 15 daqiqalik zaryadlash edi, ammo bu laboratoriya natijalari edi. Keyin uni mahsulotga aylantirish kerak. Agar 15 daqiqalik batareya ogʻirroq boʻlsa, odamlar uni sotib olmaydi. Yurish masofasi, tez zaryadlash, xavfsizlik va narx birgalikda ishlashi kerak». Toʻrt parametrni bir vaqtda erishishga urinish ularni boshqa muammoga olib bordi: batareya qanchalik tez zaryadlanadigan boʻlsa, uning issiqligini shunchalik diqqat bilan boshqarish kerak.
Tez zaryadlanadigan batareyani qanday sovutish kerak?
Batareya bloki koʻplab kichik hujayralardan iborat. Agar bitta hujayra juda qizib ketsa, bu issiqlik qoʻshni hujayralarga tarqalishi va eng yomon holatda zanjir reaksiyasini keltirib chiqarishi mumkin. Jamoa bu jarayonni boshqarish uchun immersiya sovutish usulini tanladi. Batareya hujayralari elektr oʻtkazmaydigan, ammo issiqlikni yutib, chiqarib yuborishga qodir maxsus suyuqlikka joylashtiriladi.
Abhinav tushuntiradi: «Agar sizda yaxshi sovutish tizimi boʻlsa, batareyani yetarlicha salqin ushlab turish bilan tezroq zaryadlash mumkin. Bu xavfsizlikka ham hissa qoʻshadi. Agar bitta hujayrada biror narsa notoʻgʻri ketmasa, muammoning keyingi hujayraga tarqalmasligi uchun uni tezda sovutmoqchisiz».
Immersiya sovutishni tanlash faqat boshlanish edi. Akash taʼkidlaydi: «Biz qilgan ish anʼanaviy emas edi. Biz batareyalarni yaxshiroq termal boshqaruv uchun sovutuvchi suyuqlik bilan toʻldirdik. Ammo buning ham oʻz qiyinchiliklari bor: ogʻirlik oshadi, narx koʻtariladi, sizib chiqishlar koʻpayadi».
Bu suyuqlik yillar davomida batareya ichida qolishi kerak edi, hatto simlar va elektr ulanishlari hali ham korpus orqali oʻtishi kerak boʻlsa ham. Abhinav hikoya qiladiki, jamoa ushbu ulanishlarni chiqarish uchun oʻz rozetkalarini ishlab chiqishi kerak boʻldi, batareyaning yopishmasligini saqlab qolish zarur edi.
Beshta yoki oʻnta prototip yaratish bir vazifa edi. Ishlab chiqarish liniyasidan chiqqan har bir blokni bir xil ishonchli qilish ancha qiyinroq edi. Abhinav aytadi: «Yopishma barqarorligini taʼminlash muammo edi. Laboratoriyada muhandislar oʻzlari yopishmani amalga oshiradi. Keyin bu jarayonni boshqa kimdir yopishma blokni tayyorlashi mumkin boʻlgan ishlab chiqarish liniyasiga oʻtkazish kerak».
Sovutish yetarli emas edi. Batareya ichidagi alohida hujayralar biroz farqli xatti-harakat qilishi mumkin. Biri tezroq qizib ketishi, kamroq energiya saqlashi yoki boshqasidan farqli ravishda eskirishi mumkin. Agar bu farqlar vaqt oʻtishi bilan toʻplanib ketsa, zaifroq bitta hujayra butun blokning samaradorligiga taʼsir qilishi mumkin. Clean Electric shuning uchun hujayralarni yanada sinchkovlik bilan tanlab olishni va ichida sodir boʻlayotganlarni kuzatish uchun oʻz batareya boshqaruv tizimini ishlab chiqishni boshladi.
Kompaniyaning 0Kelvin texnologiyasi immersiya sovutishni foydalanish bilan birga, batareya ishlatilayotganda yoki zaryadlanayotganda harorat, kuchlanish va tok kabi maʼlumotlarni tahlil qiluvchi dasturiy taʼminotni birlashtiradi. Tizim batareya juda qizib ketishini kutish oʻrniga, sharoitlar oʻzgarishi bilan zaryadlash tezligini sozlay oladi. Clean Electric bunga aqlli harorat modulyatsiyasi deb nom beradi.
Kompaniya shuningdek, maydon sharoitlarida ishlatilayotgan batareyalardan maʼlumot yigʻuvchi Hive platformasini yaratdi. Ushbu maʼlumot batareyaning holatini monitoring qilish, muammolarni diagnostika qilish va bloklar vaqt oʻtishi bilan qanday ishlashini tushunish uchun ishlatiladi. Uning SONIC zaryadlash tizimi ham shu yondashuvga mos keladi: batareya va zaryadlovchi birgalikda ishlash uchun moʻljallangan, zaryadlashni alohida bosqich sifatida koʻrmaydi.
Shunday qilib, vazifa faqat laboratoriyada 15 daqiqaga erishishdan iborat boʻlib qolmadi. Batareya turli transport vositalarida, iqlim sharoitlarida va yillar davomida ishlatilish paytida xavfsiz ravishda shu samaradorlikni takrorlashi kerak edi. Yoʻl jamoaga qanchalik murakkab boʻlishi mumkinligini tezda koʻrsatdi.
Masalan, sovuqroq mintaqalarda suv baʼzan sovutuvchi suyuqlikdan ajralib chiqardi va blok ichidagi elektronika uchun muammo tugʻdirardi. Abhinav taʼkidlaydi: «Bu vaqti-vaqti bilan yuzaga keladigan muammo edi. Baʼzan sodir boʻlar edi, baʼzan esa boʻlmas edi. Shuning uchun avvalo muammoni qayta yaratish, asosiy sababni topish, keyin uni qanday hal qilishni tushunish kerak».
Batareya avtoriksha ish kunini yengib oʻta oladimi?
Bu savol batareyalarni tijorat uchgacha transport vositalariga oʻrnatish boshlangach yanada muhim ahamiyat kasb etdi. Hindistondagi elektr avtoriksha koʻpincha kundalik daromad manbai hisoblanadi. Uning batareyasi shaxsiy avtomobildagi batareyadan ancha talabchan rejimga duch kelishi mumkin.
Abhinav aytadi: «Hindistonda, ayniqsa uchgacha transport vositalari segmentida, bu transport vositalari har kuni taxminan 200 kilometr bosib oʻtishi mumkin. Yurish masofasi ham odatda taxminan 200 kilometrni tashkil qiladi, shuning uchun ular har kuni bitta toʻliq zaryadlashdan foydalana oladilar. Mahsulotni qulay qilish uchun biz kamroq batareya ham oʻrnatamiz».
Bu shuni anglatadiki, bir xil batareya butun ish kuni davomida zaryadlanishi, ishlatilishi va yana zaryadlanishi mumkin. Haydovchi uchun batareyaning xizmat muddati va zaryadlash vaqti bu broshyurada keltirilgan xususiyatlardan koʻproqdir. Erta almashtirish katta xarajatlar turiga kiradi. Zaryadlashga sarflangan bir soat — bu transport vositasi yoʻlovchilarni tashish yoki pul ishlashga qodir boʻlmagan bir soatdir.
Yillar davomida kundalik foydalanish jamoaga qisqa laboratoriya testlari hech qachon bera olmagan maʼlumotlarni beradi. Abhinav xabar beradiki, baʼzi dastlabki transport vositalari taxminan 70 000 – 80 000 km bosib oʻtgan, va ularning batareyalari taxminan toʻrt foiz degradatsiyani koʻrsatgan. U qoʻshimcha qiladi: «Degradatsiya koʻrsatkichlari biz kutganidan biroz yaxshiroq edi».
Xavfsizlik ancha kam nazorat qilinadigan sharoitlarda tekshirildi. Abhinav avtorikshani, u tasvirlaganidek, improvisatsiya qilingan simlash sxemasi yordamida zaryadlashni boshlagan holatni eslaydi. Uning aytishicha, nosozlik batareyaning oʻzida boshlanmadi: zaryadlovchi yonib ketdi va olov nihoyatda transport vositasiga taraldi. «Butun avtomobil yonib ketdi. Batareya butunson qoldi. Rozetkalar erib ketdi, ammo batareyaning oʻzi shikastlanmadi. Baʼzi plastik qismlarni almashtirish va batareyani qayta ishlatish mumkin edi».
Voqea blok atrofidagi komponentlarga zarar yetkazdi, ammo ishlamaslik batareyaning oʻz hujayralariga tarqalmadi. Abhinav uchun bu muhim edi, chunki bu batareyaning laboratoriyada toʻliq takrorlanishi qiyin boʻlgan bunday nazoratsiz holatda qanday xatti-harakat qilishini namoyish etdi. U xulosa qiladi: «Bu biz qurgan narsaning real dunyo yuklamalarini haqiqatda bardosh berishini tasdiqlovchi yaxshi dalil boʻldi».
3 ta batareyadan minglab kilometrgacha
Clean Electricning laboratoriya tashqarisidagi birinchi buyurtmasi nisbatan kichik edi. 2021-yilda Bounce Infinity kompaniyasi uchta batareya blokini buyurtirgan. Taxminan shu vaqtda elektr mototsiklarning yonishi haqidagi xabarlar Hindistondagi elektr avtomobil xaridorlari orasida batareyalarning xavfsizligi haqida tobora ortib borayotgan xavotirni keltirib chiqardi.
Akash aytadi: «Xavfsizlik bizga kirish nuqtasini berdi. Sikl xizmat muddati tasdiqlash uchun yillar davomida maʼlumotlar talab qiladi, ammo xavfsizlik — bu ancha oldin sinovdan oʻtkazilishi mumkin boʻlgan narsa».
Vaqt oʻtishi bilan transport vositasi ishlab chiqaruvchilari yana bir istiqbol qoʻshdilar. Omega Seiki Mobility Clean Electric batareyalarini birinchi marta Puneʼdagi zavodida, soʻngra transport vositalarida sinovdan oʻtkazganini maʼlum qildi va ularning samaradorligi qoniqarli boʻlgan sari hajmlarni asta-sekin oshirdi. OSM taʼkidlaydi: «Batareya yoʻlda taxminan 230-250 km haqiqiy yurish masofasi bilan katta yurish masofasi taklif qilish imkonini beradi. Bu kun davomida tez-tez zaryadlashni istamaydigan va uzoq uzluksiz ishlashni afzal koʻradigan mijozlarni qoʻllab-quvvatlaydi».
Kompaniya elektr arxitektura va batareya boshqaruv tizimi ustida qoʻshimcha ishlar kiritishni davom ettirmoqda. Ushbu bloklardan foydalanadigan yana bir ishlab chiqaruvchi boʻlgan Baxy, Clean Electric batareyalari bilan jihozlangan transport vositalari taxminan 30 000 – 48 000 km bosib oʻtganini va mijozlar shikoyatlari yoʻq ekanligini maʼlum qiladi. Kompaniya qoʻshimcha qiladi: «Biz bloklar bilan funksional yoki operatsion xavflarni kuzatmadik» va Clean Electricdan «operatsion xizmat, oʻqitish va maydon sharoitlarida qoʻllab-quvvatlash» oldi.
Bu fikr almashinuvi Bopalda boshlangan jarayonga qaytadi: biror narsa yaratish, odamlar uni ishlatishni boshlaganda qanday xatti-harakat qilishini koʻrish va muhandislikka qaytish. Abhinav aytadi: «Baʼzi asosiy qarorlar toʻgʻri boʻlishi kerak, chunki siz ular bilan uzoq vaqt yashaysiz. Ammo koʻplab kichik qarorlar qaytarilishi mumkin. Siz javobni tanlashingiz, uni sinovdan oʻtkazishingiz va agar u notoʻgʻri boʻlsa, qaytib, uni oʻzgartirishingiz mumkin. Siz amalda oʻrganasiz va iteratsiyalarni davom ettirasiz».
Bopaldagi changli ustaxona hozirda Puneʼdagi kattaroq korxonaga aylandi. Clean Electric kompaniyasi 6000 dan ortiq batareyasini 100 dan ortiq joyga joylashtirgan va ular birgalikda 20 million kilometrdan ortiq bosib oʻtishganini maʼlum qiladi. Biroq, kattaroq muammo oʻzgarmadi. Elektr avtomobili keng miqyosda amaliy muqobil boʻlishi uchun uning batareyasi tez zaryadlanishi, yangi xavfsizlik xatarlarini yaratmasligi, yillar davomida qayta ishlatilishini bardosh berishi, yetarli yurish masofasini taʼminlashi va qulay boʻlishi kerak.