Bateri untuk kenderaan hibrid dan elektrik

Dalam artikel sebelumnya, kami membincangkan bateri sebagai sumber elektrik, yang diperlukan terutamanya untuk memulakan kereta, dan juga untuk operasi jangka pendek peralatan elektrik. Walau bagaimanapun, keperluan yang sama sekali berbeza dikenakan pada sifat bateri yang digunakan dalam bidang mendorong peranti mudah alih yang besar, dalam kes kami, kenderaan hibrid dan kenderaan elektrik. Jumlah tenaga simpanan yang jauh lebih besar diperlukan untuk menggerakkan kenderaan dan perlu disimpan di suatu tempat. Dalam sebuah kereta klasik dengan enjin pembakaran dalaman, ia disimpan di dalam tangki dalam bentuk petrol, diesel atau LPG. Sekiranya kenderaan elektrik atau kenderaan hibrid, ia disimpan dalam bateri, yang dapat digambarkan sebagai masalah utama dengan kenderaan elektrik.

Penumpuk semasa dapat menyimpan sedikit tenaga, sementara ia agak besar, berat, dan pada masa yang sama, memerlukan beberapa jam untuk mengisi semula maksimum (biasanya 8 atau lebih). Sebaliknya, kenderaan konvensional dengan enjin pembakaran dalaman dapat menyimpan sejumlah besar tenaga berbanding bateri dalam casing kecil, dengan syarat hanya memerlukan satu minit, mungkin dua, untuk mengisi semula. Sayangnya, masalah menyimpan elektrik telah melanda kenderaan elektrik sejak awal, dan walaupun terdapat kemajuan yang tidak dapat dinafikan, ketumpatan tenaga mereka yang diperlukan untuk menyalakan kenderaan masih sangat rendah. Dalam baris berikut, penjimatan e-mel Kami akan membincangkan tenaga dengan lebih terperinci dan cuba mendekatkan realiti sebenar kereta dengan pemacu elektrik tulen atau hibrid. Terdapat banyak mitos di sekitar "kereta elektronik" ini, jadi tidak ada salahnya untuk melihat lebih dekat kelebihan atau kekurangan pemacu tersebut.

Malangnya, angka yang diberikan oleh pengeluar juga sangat meragukan dan agak teori. Sebagai contoh, Kia Venga mengandungi motor elektrik dengan kuasa 80 kW dan tork 280 Nm. Kuasa dibekalkan oleh bateri litium-ion berkapasiti 24 kWj, anggaran julat Kia Vengy EV mengikut pengeluar ialah 180 km. Kapasiti bateri memberitahu kami bahawa, dicas sepenuhnya, ia boleh memberikan penggunaan enjin sebanyak 24 kW, atau memberi makan kepada penggunaan 48 kW dalam setengah jam, dsb. Pengiraan semula yang mudah, dan kami tidak akan dapat memandu sejauh 180 km . Sekiranya kita ingin memikirkan julat sedemikian, maka kita perlu memandu purata 60 km / j selama kira-kira 3 jam, dan kuasa enjin hanya sepersepuluh daripada nilai nominal, iaitu 8 kW. Dalam erti kata lain, dengan perjalanan yang benar-benar berhati-hati (berhati-hati), di mana anda hampir pasti akan menggunakan brek dalam kerja, perjalanan seperti itu secara teorinya mungkin. Sudah tentu, kami tidak menganggap kemasukan pelbagai aksesori elektrik. Semua orang sudah boleh membayangkan betapa penafian diri jika dibandingkan dengan kereta klasik. Pada masa yang sama, anda menuangkan 40 liter bahan api diesel ke dalam Venga klasik dan memandu beratus-ratus kilometer tanpa sekatan. Kenapa jadi begitu? Mari cuba bandingkan berapa banyak tenaga ini dan berapa banyak berat kereta klasik boleh tahan dalam tangki, dan berapa banyak kereta elektrik boleh tahan dalam bateri - baca lebih lanjut di SINI.

Beberapa fakta dari kimia dan fizik

• nilai kalori petrol: 42,7 MJ / kg,
• nilai kalori bahan bakar diesel: 41,9 MJ / kg,
• ketumpatan petrol: 725 kg / m3,
• ketumpatan minyak: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWj.

Tenaga ialah keupayaan untuk melakukan kerja, diukur dalam joule (J), kilowatt jam (kWj). Kerja (mekanikal) dimanifestasikan oleh perubahan tenaga semasa pergerakan badan, mempunyai unit yang sama dengan tenaga. Kuasa menyatakan jumlah kerja yang dilakukan setiap unit masa, unit asas ialah watt (W).

Kekuatan sumber tenaga tertentu

Sumber tenaga	Nilai kalori / ketumpatan kg	Nilai kalori / l Tenaga / l	Tenaga / kg
petrol	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Minyak	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Bateri Li-ion (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Dari perkara di atas jelas bahawa, misalnya, dengan nilai kalori 42,7 MJ / kg dan ketumpatan 725 kg / m3, petrol menawarkan tenaga 8,60 kWh seliter atau 11,86 kWh per kilogram. Sekiranya kita membina bateri semasa yang kini dipasang di kenderaan elektrik, misalnya, lithium-ion, kapasitinya kurang dari 0,1 kWh per kilogram (untuk kesederhanaan, kita akan mempertimbangkan 0,1 kWh). Bahan bakar konvensional memberikan tenaga lebih dari seratus kali lebih banyak untuk berat yang sama. Anda akan faham bahawa ini adalah perbezaan yang besar. Sekiranya kita memecahnya menjadi kecil, sebagai contoh, Chevrolet Cruze dengan bateri 31 kWh membawa tenaga yang dapat memuat kurang dari 2,6 kg petrol atau, jika anda suka, kira-kira 3,5 liter petrol.

Anda dapat mengetahui bagaimana mungkin kereta elektrik akan dimulakan sama sekali, dan bukan juga bahawa ia akan mempunyai tenaga lebih dari 100 km. Sebabnya mudah. Motor elektrik jauh lebih cekap dari segi menukar tenaga tersimpan menjadi tenaga mekanikal. Biasanya, ia mesti mempunyai kecekapan 90%, sementara kecekapan enjin pembakaran dalaman adalah sekitar 30% untuk mesin petrol dan 35% untuk mesin diesel. Oleh itu, untuk memberikan kuasa yang sama kepada motor elektrik, cukup dengan rizab tenaga yang jauh lebih rendah.

Kemudahan penggunaan pemacu individu

Selepas menilai pengiraan yang dipermudahkan, diandaikan bahawa kita boleh memperoleh kira-kira 2,58 kWj tenaga mekanikal daripada satu liter petrol, 3,42 kWj daripada satu liter bahan api diesel, dan 0,09 kWj daripada sekilogram bateri lithium-ion. Jadi perbezaannya tidak lebih daripada seratus kali ganda, tetapi hanya kira-kira tiga puluh kali ganda. Ini adalah nombor terbaik, tetapi masih tidak benar-benar merah jambu. Sebagai contoh, pertimbangkan Audi R8 yang sporty. Baterinya yang dicas penuh, seberat 470 kg, mempunyai tenaga setara dengan 16,3 liter petrol atau hanya 12,3 liter bahan api diesel. Atau, jika kami mempunyai Audi A4 3,0 TDI dengan kapasiti tangki 62 liter bahan api diesel dan kami mahu mempunyai julat yang sama pada pemacu bateri tulen, kami memerlukan kira-kira 2350 kg bateri. Setakat ini, fakta ini tidak memberikan kereta elektrik itu masa depan yang sangat cerah. Walau bagaimanapun, tidak perlu melemparkan senapang patah kepada rai, kerana tekanan untuk membangunkan "e-kereta" sedemikian akan dilepaskan oleh lobi hijau yang kejam, jadi sama ada pembuat kereta suka atau tidak, mereka mesti menghasilkan sesuatu yang "hijau" . “. Penggantian yang pasti untuk pemacu elektrik semata-mata ialah apa yang dipanggil hibrid, yang menggabungkan enjin pembakaran dalaman dengan motor elektrik. Pada masa ini yang paling terkenal ialah, contohnya, Toyota Prius (Auris HSD dengan teknologi hibrid yang sama) atau Honda Inside. Walau bagaimanapun, rangkaian elektrik semata-mata mereka masih boleh ditertawakan. Dalam kes pertama, kira-kira 2 km (dalam versi terkini Plug In ia dinaikkan "ke" 20 km), dan dalam kes kedua, Honda tidak mengetuk pemacu elektrik semata-mata. Setakat ini, keberkesanan yang terhasil dalam amalan tidak begitu ajaib seperti yang dicadangkan oleh pengiklanan besar-besaran. Realiti telah menunjukkan bahawa mereka boleh mewarnai mereka dengan mana-mana pergerakan biru (ekonomi) kebanyakannya dengan teknologi konvensional. Kelebihan loji kuasa hibrid terutamanya terletak pada penjimatan bahan api apabila memandu di bandar. Audi baru-baru ini berkata bahawa pada masa ini hanya perlu mengurangkan berat badan untuk mencapai, secara purata, penjimatan bahan api yang sama yang dicapai oleh sesetengah jenama dengan memasang sistem hibrid dalam kereta. Model baru beberapa kereta juga membuktikan bahawa ini bukan jeritan ke dalam kegelapan. Sebagai contoh, Volkswagen Golf generasi ketujuh yang diperkenalkan baru-baru ini menggunakan komponen yang lebih ringan untuk dipelajari dan dalam amalan sebenarnya menggunakan bahan api yang kurang berbanding sebelum ini. Pengeluar kereta Jepun Mazda telah mengambil arah yang sama. Walaupun terdapat dakwaan ini, pembangunan pemacu hibrid "jarak jauh" berterusan. Sebagai contoh, saya akan menyebut Opel Ampera dan, secara paradoks, model dari Audi A1 e-tron.

Kemudahan penggunaan pemacu individu

Sumber tenaga	Kecekapan enjin	Tenaga berkesan / l	Tenaga berkesan / kg
petrol	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Minyak	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Bateri ion litium	0,90	-	OKEY. 0,1 kWh / kg

Opel Ampera

Walaupun Opel Ampera sering disajikan sebagai kenderaan elektrik, ia sebenarnya kenderaan hibrid. Selain motor elektrik, Ampere juga menggunakan enjin pembakaran dalaman 1,4 liter 63 kW. Walau bagaimanapun, enjin petrol ini tidak secara langsung menggerakkan roda, tetapi berfungsi sebagai penjana sekiranya bateri kehabisan elektrik. tenaga. Bahagian elektrik diwakili oleh motor elektrik dengan output 111 kW (150 hp) dan tork 370 Nm. Bekalan kuasa dikuasakan oleh 220 sel lithium berbentuk T. Mereka mempunyai kekuatan total 16 kWh dan berat 180 kg. Kereta elektrik ini dapat menempuh jarak 40-80 km dengan pemanduan elektrik semata-mata. Jarak ini sering mencukupi untuk pemanduan bandar sepanjang hari dan mengurangkan kos operasi dengan ketara kerana lalu lintas bandar memerlukan penggunaan bahan bakar yang besar dalam hal enjin pembakaran. Baterai juga dapat diisi ulang dari outlet standard, dan bila digabungkan dengan mesin pembakaran dalaman, jangkauan Ampera meluas hingga lima ratus kilometer yang sangat terhormat.

Elektron Audi A1

Audi, yang lebih mengutamakan pemanduan klasik dengan teknologi yang lebih canggih daripada pemanduan hibrid yang sangat menuntut dari segi teknikal, memperkenalkan kereta hibrid e-tron A1 yang menarik lebih daripada dua tahun lalu. Bateri litium-ion dengan kapasiti 12 kWj dan berat 150 kg dicas oleh enjin Wankel sebagai sebahagian daripada penjana yang menggunakan tenaga dalam bentuk petrol yang disimpan dalam tangki 254 liter. Enjin mempunyai isipadu 15 meter padu. cm dan menjana 45 kW / h el. tenaga. Motor elektrik mempunyai kuasa 75 kW dan boleh menghasilkan sehingga 0 kW kuasa dalam masa yang singkat. Pecutan dari 100 hingga 10 adalah kira-kira 130 saat dan kelajuan tertinggi kira-kira 50 km / j. Kereta itu boleh bergerak kira-kira 12 km mengelilingi bandar dengan pemanduan elektrik semata-mata. Selepas kehabisan e. tenaga diaktifkan secara diam-diam oleh enjin pembakaran dalaman berputar dan mengecas semula elektrik. tenaga untuk bateri. Julat keseluruhan dengan bateri yang dicas penuh dan 250 liter petrol adalah kira-kira 1,9 km dengan penggunaan purata 100 liter setiap 1450 km. Berat operasi kenderaan ialah 12 kg. Mari kita lihat penukaran mudah untuk melihat perbandingan langsung berapa banyak tenaga yang tersembunyi dalam tangki 30 liter. Dengan mengandaikan kecekapan enjin Wankel moden sebanyak 70%, maka 9 kg daripadanya, bersama-sama dengan 12 kg (31 L) petrol, adalah bersamaan dengan 79 kWj tenaga yang disimpan dalam bateri. Jadi 387,5 kg enjin dan tangki = 1 kg bateri (dikira dalam berat Audi A9 e-Tron). Jika kita ingin menambah tangki bahan api sebanyak 62 liter, kita sudah mempunyai XNUMX kWj tenaga yang tersedia untuk menggerakkan kereta. Jadi kita boleh teruskan. Tetapi dia mesti mempunyai satu tangkapan. Ia bukan lagi kereta "hijau". Jadi walaupun di sini jelas dilihat bahawa pemacu elektrik dihadkan dengan ketara oleh ketumpatan kuasa tenaga yang disimpan dalam bateri.

Khususnya, harga yang lebih tinggi, serta berat yang tinggi, telah membawa kepada fakta bahawa pemacu hibrid dalam Audi telah beransur-ansur pudar ke latar belakang. Bagaimanapun, ini tidak bermakna pembangunan kereta hibrid dan kenderaan elektrik di Audi telah susut nilai sepenuhnya. Maklumat tentang versi baharu model e-tron A1 telah muncul baru-baru ini. Berbanding dengan yang sebelumnya, enjin/penjana berputar telah digantikan dengan enjin pengecas turbo tiga silinder 1,5 kW 94 liter. Penggunaan unit pembakaran dalaman klasik dipaksa oleh Audi terutamanya disebabkan oleh kesukaran yang berkaitan dengan transmisi ini, dan enjin tiga silinder baharu direka bukan sahaja untuk mengecas bateri, tetapi juga berfungsi secara langsung dengan roda pemacu. Bateri Sanyo mempunyai output yang sama sebanyak 12kWj, dan julat pemacu elektrik semata-mata telah ditingkatkan sedikit kepada kira-kira 80km. Audi berkata e-tron A1 yang dinaik taraf sepatutnya mempunyai purata satu liter setiap seratus kilometer. Malangnya, perbelanjaan ini mempunyai satu halangan. Untuk kenderaan hibrid dengan rangkaian elektrik tulen lanjutan. pemacu menggunakan teknik yang menarik untuk mengira kadar aliran akhir. Kononnya penggunaan diabaikan. mengisi minyak dari rangkaian pengecasan bateri, serta penggunaan akhir l / 100 km, hanya mengambil kira penggunaan petrol untuk 20 km terakhir pemanduan, apabila ada elektrik. caj bateri. Dengan pengiraan yang sangat mudah, kita boleh mengira ini jika bateri telah dilepaskan dengan sesuai. kami memandu selepas bekalan elektrik terputus. tenaga daripada bateri petrol semata-mata, akibatnya, penggunaan akan meningkat lima kali ganda, iaitu, 5 liter petrol setiap 100 km.

Audi A1 e-tron II. generasi

Masalah penyimpanan elektrik

Isu penyimpanan tenaga adalah setua kejuruteraan elektrik itu sendiri. Sumber elektrik pertama ialah sel galvanik. Selepas masa yang singkat, kemungkinan proses terbalik pengumpulan elektrik dalam sel sekunder galvanik - bateri ditemui. Bateri pertama yang digunakan ialah bateri plumbum, selepas masa yang singkat nikel-besi dan sedikit kemudian nikel-kadmium, dan penggunaan praktikalnya bertahan lebih daripada seratus tahun. Ia juga harus ditambah bahawa, walaupun penyelidikan intensif di seluruh dunia dalam bidang ini, reka bentuk asas mereka tidak banyak berubah. Menggunakan teknologi pembuatan baharu, menambah baik sifat bahan asas dan menggunakan bahan baharu untuk pemisah sel dan kapal, adalah mungkin untuk mengurangkan sedikit graviti tentu, mengurangkan pelepasan diri sel, dan meningkatkan keselesaan dan keselamatan pengendali, tetapi itu sahaja. Kelemahan yang paling ketara, iaitu. Nisbah yang sangat tidak menguntungkan bagi jumlah tenaga yang disimpan kepada berat dan isipadu bateri kekal. Oleh itu, bateri ini digunakan terutamanya dalam aplikasi statik (bekalan kuasa sandaran sekiranya bekalan kuasa utama gagal, dsb.). Bateri digunakan sebagai sumber tenaga untuk sistem cengkaman, terutamanya di landasan kereta api (kereta pengangkutan), di mana berat berat dan dimensi yang ketara juga tidak terlalu mengganggu.

Kemajuan penyimpanan tenaga

Walau bagaimanapun, keperluan untuk mengembangkan sel dengan kapasiti dan dimensi kecil dalam jam ampere telah meningkat. Oleh itu, sel primer alkali dan versi nikel-kadmium (NiCd) dan kemudian bateri nikel-logam hidrida (NiMH) terbentuk. Untuk enkapsulasi sel, bentuk dan ukuran lengan yang sama dipilih seperti sel sel zink klorida primer yang konvensional hingga kini. Khususnya, parameter bateri hidrida logam nikel yang dicapai memungkinkan untuk menggunakannya, khususnya, di telefon bimbit, komputer riba, alat pemacu manual, dll. Teknologi pembuatan sel ini berbeza dengan teknologi yang digunakan untuk sel dengan kapasiti besar dalam ampere-jam. Susunan lamelar sistem elektrod sel besar digantikan oleh teknologi menukar sistem elektrod, termasuk pemisah, menjadi gegelung silinder, yang dimasukkan ke dalam dan bersentuhan dengan sel berbentuk biasa dalam ukuran AAA, AA, C dan D, resp. gandaan ukurannya. Untuk beberapa aplikasi khas, sel rata khas dihasilkan.

Kelebihan sel hermetik dengan elektrod lingkaran adalah beberapa kali lebih besar keupayaan untuk mengecas dan menyahcas dengan arus tinggi dan nisbah ketumpatan tenaga relatif kepada berat dan isipadu sel berbanding dengan reka bentuk sel besar klasik. Kelemahannya adalah lebih banyak pelepasan diri dan lebih sedikit kitaran kerja. Kapasiti maksimum sel NiMH tunggal adalah lebih kurang 10 Ah. Tetapi, seperti silinder diameter lain yang lebih besar, mereka tidak membenarkan pengecasan arus terlalu tinggi disebabkan oleh pelesapan haba yang bermasalah, yang sangat mengurangkan penggunaan dalam kenderaan elektrik, dan oleh itu sumber ini hanya digunakan sebagai bateri tambahan dalam sistem hibrid (Toyota Prius 1,3 .XNUMX kWj).

Kemajuan ketara dalam bidang penyimpanan tenaga ialah pembangunan bateri litium yang selamat. Litium ialah unsur dengan nilai potensi elektrokimia yang tinggi, tetapi ia juga sangat reaktif dalam pengertian oksidatif, yang juga menyebabkan masalah apabila menggunakan logam litium dalam amalan. Apabila litium bersentuhan dengan oksigen atmosfera, pembakaran berlaku, yang, bergantung pada sifat persekitaran, boleh mempunyai sifat letupan. Sifat yang tidak menyenangkan ini boleh dihapuskan sama ada dengan melindungi permukaan dengan teliti, atau dengan menggunakan sebatian litium yang kurang aktif. Pada masa ini, bateri litium-ion dan litium-polimer yang paling biasa dengan kapasiti 2 hingga 4 Ah dalam ampere-jam. Penggunaannya adalah serupa dengan NiMh, dan pada voltan nyahcas purata 3,2 V, tenaga 6 hingga 13 Wh tersedia. Berbanding dengan bateri hidrida nikel-logam, bateri litium boleh menyimpan dua hingga empat kali lebih tenaga untuk volum yang sama. Bateri litium-ion (polimer) mempunyai elektrolit dalam bentuk gel atau pepejal dan boleh dihasilkan dalam sel rata senipis beberapa persepuluh milimeter dalam hampir semua bentuk untuk memenuhi keperluan aplikasi masing-masing.

Pemanduan elektrik dalam kereta penumpang boleh dijadikan sebagai utama dan hanya satu (kereta elektrik) atau digabungkan, di mana pemacu elektrik boleh menjadi sumber daya tarikan dominan dan tambahan (pemacu hibrid). Bergantung pada varian yang digunakan, keperluan tenaga untuk pengendalian kenderaan dan oleh itu kapasiti bateri berbeza. Dalam kenderaan elektrik, kapasiti bateri adalah antara 25 dan 50 kWj, dan dengan pemacu hibrid, ia secara semula jadi lebih rendah dan berjulat dari 1 hingga 10 kWj. Daripada nilai yang diberikan dapat dilihat bahawa pada voltan satu (lithium) sel 3,6 V, adalah perlu untuk menyambungkan sel secara bersiri. Untuk mengurangkan kerugian dalam konduktor pengedaran, penyongsang dan belitan motor, disyorkan untuk memilih voltan yang lebih tinggi daripada biasa dalam rangkaian on-board (12 V) untuk pemacu - nilai yang biasa digunakan adalah dari 250 hingga 500 V. Dari hari ini, sel litium jelas merupakan jenis yang paling sesuai. Diakui, ia masih sangat mahal, terutamanya jika dibandingkan dengan bateri asid plumbum. Walau bagaimanapun, mereka jauh lebih sukar.

Voltan nominal sel bateri litium konvensional ialah 3,6 V. Nilai ini berbeza daripada sel hidrida nikel-logam konvensional, masing-masing. NiCd, yang mempunyai voltan nominal 1,2 V (atau plumbum - 2 V), yang, jika digunakan dalam amalan, tidak membenarkan pertukaran kedua-dua jenis. Pengecasan bateri litium ini dicirikan oleh keperluan untuk mengekalkan nilai voltan pengecasan maksimum dengan sangat tepat, yang memerlukan jenis pengecas khas dan, khususnya, tidak membenarkan penggunaan sistem pengecasan yang direka untuk jenis sel lain.

Ciri-ciri utama bateri litium

Ciri utama bateri untuk kenderaan elektrik dan kacukan boleh dianggap sebagai ciri pengisian dan pengosongannya.

Ciri pengisian 

Proses pengisian memerlukan pengaturan arus pengecasan, kawalan voltan sel dan kawalan suhu semasa tidak dapat dilupakan. Untuk sel litium yang digunakan hari ini yang menggunakan LiCoO2 sebagai elektrod katod, had voltan pengisian maksimum ialah 4,20 hingga 4,22 V setiap sel. Melebihi nilai ini menyebabkan kerosakan pada sifat sel dan, sebaliknya, kegagalan mencapai nilai ini bermaksud tidak menggunakan kapasiti sel nominal. Untuk pengecasan, ciri IU biasa digunakan, iaitu, pada fasa pertama ia dikenakan arus berterusan sehingga voltan 4,20 V / sel tercapai. Arus pengisian terhad kepada nilai maksimum yang dibenarkan yang ditentukan oleh pengeluar sel. pilihan pengecas. Masa pengecasan pada tahap pertama berbeza dari beberapa puluhan minit hingga beberapa jam, bergantung pada besarnya arus pengecasan. Voltan sel secara beransur-ansur meningkat hingga maksimum. nilai 4,2 V. Seperti yang telah disebutkan, voltan ini tidak boleh dilebihi kerana risiko kerosakan pada sel. Pada fasa pertama pengisian, 70 hingga 80% tenaga disimpan dalam sel, dan pada fasa kedua selebihnya. Pada fasa kedua, voltan pengisian dikekalkan pada nilai maksimum yang dibenarkan, dan arus pengisian secara beransur-ansur menurun. Pengecasan selesai apabila arus menurun hingga sekitar 2–3% dari arus pelepasan dinilai sel. Oleh kerana nilai maksimum arus pengecasan dalam hal sel yang lebih kecil juga beberapa kali lebih tinggi daripada arus pelepasan, sebahagian besar elektrik dapat dijimatkan pada fasa pengisian pertama. tenaga dalam masa yang agak singkat (kira-kira ½ dan 1 jam). Oleh itu, sekiranya berlaku kecemasan, mungkin mengecas bateri kenderaan elektrik dengan kapasiti yang cukup dalam waktu yang agak singkat. Walaupun dalam keadaan sel litium, elektrik terkumpul berkurang setelah tempoh penyimpanan tertentu. Walau bagaimanapun, ini hanya berlaku selepas kira-kira 3 bulan waktu henti.

Ciri pelepasan

Voltan pertama turun dengan cepat ke 3,6–3,0 V (bergantung kepada besarnya arus pelepasan) dan tetap hampir berterusan sepanjang keseluruhan pelepasan. Setelah habis bekalan e-mel. tenaga juga menurunkan voltan sel dengan cepat. Oleh itu, pelepasan mesti diselesaikan selewat-lewatnya voltan pelepasan yang ditentukan oleh pengilang dari 2,7 hingga 3,0 V.

Jika tidak, struktur produk mungkin rosak. Proses pemunggahan agak mudah dikawal. Ia hanya dibatasi oleh nilai arus dan berhenti apabila nilai voltan pelepasan akhir tercapai. Satu-satunya masalah adalah bahawa sifat sel individu dalam susunan berurutan tidak pernah sama. Oleh itu, berhati-hati bahawa voltan sel tidak jatuh di bawah voltan pelepasan akhir, kerana ini boleh merosakkannya dan dengan itu menyebabkan keseluruhan bateri tidak berfungsi. Perkara yang sama harus dipertimbangkan semasa mengecas bateri.

Jenis sel litium yang disebutkan dengan bahan katod yang berbeza, di mana oksida kobalt, nikel atau mangan digantikan oleh fosfida Li3V2 (PO4) 3, menghilangkan risiko kerosakan pada sel yang disebabkan oleh ketidakpatuhan. kapasiti yang lebih tinggi. Juga dinyatakan adalah jangka hayat mereka yang diisytiharkan sekitar 2 kitaran pengecasan (pada tahap pelepasan 000%) dan terutama fakta bahawa apabila sel habis sepenuhnya, ia tidak akan rosak. Kelebihannya adalah voltan nominal yang lebih tinggi sekitar 80 semasa mengecas hingga 4,2 V.

Dari keterangan di atas, dapat ditunjukkan dengan jelas bahawa bateri litium adalah satu-satunya alternatif seperti menyimpan tenaga untuk memandu kereta berbanding dengan tenaga yang disimpan dalam bahan bakar fosil di tangki bahan bakar. Sebarang peningkatan kapasiti bateri akan meningkatkan daya saing pemacu mesra alam ini. Kita hanya boleh berharap bahawa pembangunan tidak akan melambat, tetapi, sebaliknya, bergerak maju beberapa batu.

Contoh kenderaan yang menggunakan bateri hibrid dan elektrik

Toyota Prius adalah kacukan klasik dengan rizab kuasa rendah pada elektrik tulen. memandu

Toyota Prius menggunakan bateri NiMH 1,3 kWh, yang terutama digunakan sebagai sumber kuasa untuk pecutan dan membolehkan pemacu elektrik yang terpisah digunakan untuk jarak sekitar 2 km pada maksimum. kelajuan 50 km / jam. Versi Plug-In sudah menggunakan bateri lithium-ion dengan kapasiti 5,4 kWh, yang membolehkan anda memandu secara eksklusif pada pemacu elektrik untuk jarak 14-20 km pada kelajuan maksimum. kelajuan 100 km / j.

Opel Ampere-hybrid dengan rizab kuasa yang meningkat pada e-mel tulen. memandu

Kenderaan elektrik dengan jarak yang diperpanjang (40-80 km), sebagaimana Opel memanggil Amper lima pintu empat tempat duduk, dikuasakan oleh motor elektrik yang menghasilkan 111 kW (150 hp) dan tork 370 Nm. Bekalan kuasa dikuasakan oleh 220 sel lithium berbentuk T. Mereka mempunyai kekuatan total 16 kWh dan berat 180 kg. Penjana adalah enjin petrol 1,4 liter dengan output 63 kW.

Mitsubishi and MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. kereta

Bateri ion litium dengan kapasiti 16 kWh membolehkan kenderaan bergerak sejauh 150 km tanpa mengisi ulang, seperti yang diukur sesuai dengan standard NEDC (New European Driving Cycle). Bateri voltan tinggi (330 V) terletak di dalam lantai dan juga dilindungi oleh bingkai buaian dari kerosakan sekiranya berlaku. Ia adalah produk Lithium Energy Japan, usaha sama antara Mitsubishi dan GS Yuasa Corporation. Terdapat 88 artikel secara keseluruhan. Tenaga elektrik untuk pemacu disediakan oleh bateri lithium-ion 330 V, yang terdiri daripada 88 sel Ah 50 dengan jumlah kapasiti 16 kWh. Bateri akan dicas dari outlet rumah dalam masa enam jam, dengan menggunakan pengecas pantas luaran (125 A, 400 V), bateri akan dicas hingga 80% dalam setengah jam.

Saya sendiri adalah peminat tegar kenderaan elektrik dan sentiasa memantau apa yang berlaku di kawasan ini, tetapi realitinya pada masa ini tidak begitu optimistik. Ini juga disahkan oleh maklumat di atas, yang menunjukkan bahawa kehidupan kedua-dua kenderaan elektrik dan hibrid tulen tidak mudah, dan selalunya hanya permainan nombor yang berpura-pura. Pengeluaran mereka masih sangat menuntut dan mahal, dan keberkesanannya berulang kali dipertikaikan. Kelemahan utama kenderaan elektrik (hibrid) ialah kapasiti spesifik tenaga yang sangat rendah yang disimpan dalam bateri berbanding tenaga yang disimpan dalam bahan api konvensional (diesel, petrol, gas petroleum cecair, gas asli termampat). Untuk benar-benar membawa kuasa kenderaan elektrik lebih dekat kepada kereta konvensional, bateri perlu mengurangkan beratnya sekurang-kurangnya sepersepuluh. Ini bermakna Audi R8 e-tron yang disebutkan terpaksa menyimpan 42 kWj bukan dalam 470 kg, tetapi dalam 47 kg. Di samping itu, masa pengecasan perlu dikurangkan dengan ketara. Kira-kira sejam pada kapasiti 70-80% masih banyak, dan saya tidak bercakap tentang 6-8 jam secara purata pada cas penuh. Tidak perlu mempercayai omong kosong tentang pengeluaran sifar kenderaan elektrik CO2 sama ada. Marilah kita segera perhatikan hakikat itu Tenaga dalam soket kami juga dijana oleh loji kuasa haba, dan ia bukan sahaja menghasilkan CO2 yang mencukupi. Apatah lagi pengeluaran kereta sebegitu yang lebih kompleks, di mana keperluan CO2 untuk pengeluaran jauh lebih besar berbanding kereta klasik. Kita tidak boleh lupa tentang bilangan komponen yang mengandungi bahan berat dan toksik dan pelupusan seterusnya yang bermasalah.

Dengan semua minus yang disebutkan dan tidak disebutkan, kereta elektrik (hibrid) juga mempunyai kelebihan yang tidak dapat dinafikan. Dalam trafik bandar atau dalam jarak yang lebih pendek, operasi mereka yang lebih menjimatkan tidak dapat dinafikan, hanya kerana prinsip penyimpanan tenaga (pemulihan) semasa brek, apabila dalam kenderaan konvensional ia dikeluarkan semasa brek dalam bentuk sisa haba ke udara, bukan untuk sebutkan kemungkinan beberapa km memandu di sekitar bandar untuk pengecasan murah dari e-mel awam. jaring. Jika kita membandingkan kereta elektrik tulen dan kereta klasik, maka di dalam kereta konvensional terdapat enjin pembakaran dalaman, yang dengan sendirinya merupakan elemen mekanikal yang agak kompleks. Kuasanya mesti dipindahkan ke roda dalam beberapa cara, dan ini kebanyakannya dilakukan melalui transmisi manual atau automatik. Masih terdapat satu atau lebih perbezaan di jalan, kadangkala juga aci pemacu dan satu siri aci gandar. Sudah tentu, kereta juga perlu perlahan, enjin perlu menyejukkan, dan tenaga haba ini sia-sia hilang ke persekitaran sebagai haba sisa. Kereta elektrik adalah lebih cekap dan lebih ringkas - (tidak terpakai pada pemacu hibrid, yang sangat rumit). Kereta elektrik tidak mengandungi kotak gear, kotak gear, kardan dan separuh aci, lupa tentang enjin di hadapan, belakang atau di tengah. Ia tidak mengandungi radiator, iaitu penyejuk dan pemula. Kelebihan kereta elektrik ialah ia boleh memasang motor terus ke dalam roda. Dan tiba-tiba anda mempunyai ATV yang sempurna yang boleh mengawal setiap roda secara bebas daripada yang lain. Oleh itu, dengan kenderaan elektrik, ia tidak akan sukar untuk mengawal hanya satu roda, dan ia juga mungkin untuk memilih dan mengawal pengagihan kuasa yang optimum untuk selekoh. Setiap motor juga boleh menjadi brek, sekali lagi bebas sepenuhnya daripada roda lain, yang menukarkan sekurang-kurangnya sebahagian daripada tenaga kinetik kembali kepada tenaga elektrik. Akibatnya, brek konvensional akan mengalami tekanan yang lebih sedikit. Enjin boleh menghasilkan kuasa maksimum yang tersedia pada hampir bila-bila masa dan tanpa berlengah. Kecekapan mereka dalam menukar tenaga yang disimpan dalam bateri kepada tenaga kinetik adalah kira-kira 90%, iaitu kira-kira tiga kali ganda daripada motor konvensional. Akibatnya, mereka tidak menjana haba sisa dan tidak perlu sukar untuk disejukkan. Apa yang anda perlukan untuk ini ialah perkakasan yang baik, unit kawalan dan pengaturcara yang baik.

Suma jumlah. Sekiranya kereta elektrik atau Hibrid lebih dekat dengan kereta klasik dengan enjin cekap bahan api, mereka masih mempunyai jalan yang sangat sukar dan sukar di hadapan mereka. Saya harap ini tidak disahkan oleh sejumlah nombor yang mengelirukan atau. tekanan yang berlebihan dari pegawai. Tetapi jangan putus asa. Perkembangan nanoteknologi benar-benar bergerak pesat, dan, mungkin, keajaiban benar-benar ada untuk kita dalam masa terdekat.

Akhirnya, saya akan menambah satu perkara lagi yang menarik. Sudah ada stesen pengisian bahan bakar solar.

Toyota Industries Corp (TIC) telah membangunkan stesen pengisian solar untuk kenderaan elektrik dan hibrid. Stesen ini juga dihubungkan ke grid kuasa, jadi panel solar 1,9 kW kemungkinan besar merupakan sumber tenaga tambahan. Dengan menggunakan sumber tenaga mandiri (solar), stesen pengisian dapat memberikan daya maksimum 110 VAC / 1,5 kW, ketika disambungkan ke sumber daya, ia menawarkan maksimum 220 VAC / 3,2 kW.

Tenaga elektrik yang tidak digunakan dari panel suria disimpan dalam bateri, yang dapat menyimpan 8,4 kWh untuk digunakan kemudian. Juga mungkin untuk membekalkan elektrik ke rangkaian pengedaran atau aksesori stesen bekalan. Dudukan pengisian yang digunakan di stesen mempunyai teknologi komunikasi terpasang yang masing-masing dapat mengenal pasti kenderaan. pemiliknya menggunakan kad pintar.

Syarat penting untuk bateri

• Kuasa - menunjukkan jumlah cas elektrik (jumlah tenaga) yang disimpan dalam bateri. Ia dinyatakan dalam jam ampere (Ah) atau, dalam kes peranti kecil, dalam jam miliamp (mAh). Bateri 1 Ah (= 1000 mAh) secara teorinya mampu menyampaikan 1 amp selama satu jam.
• Rintangan dalaman - menunjukkan keupayaan bateri untuk menyediakan lebih atau kurang arus nyahcas. Sebagai ilustrasi, dua kanister boleh digunakan, satu dengan saluran keluar yang lebih kecil (rintangan dalaman yang tinggi) dan satu lagi dengan yang lebih besar (rintangan dalaman yang rendah). Jika kita memutuskan untuk mengosongkannya, tong dengan lubang saliran yang lebih kecil akan mengosongkan dengan lebih perlahan.
• Voltan berkadar bateri - untuk bateri nikel-kadmium dan nikel-logam hidrida, ia adalah 1,2 V, plumbum 2 V dan litium dari 3,6 hingga 4,2 V. Semasa operasi, voltan ini berbeza dalam 0,8 - 1,5 V untuk bateri nikel -kadmium dan hidrida nikel-logam, 1,7 - 2,3 V untuk plumbum dan 3-4,2 dan 3,5-4,9 untuk litium.
• Mengecas arus, mengalirkan arus – dinyatakan dalam ampere (A) atau miliamp (mA). Ini adalah maklumat penting untuk kegunaan praktikal bateri yang dimaksudkan untuk peranti tertentu. Ia juga menentukan syarat-syarat pengecasan dan pelepasan bateri yang betul supaya kapasitinya digunakan secara maksimum dan pada masa yang sama tidak musnah.
• Mengecas acc. keluk pelepasan - memaparkan perubahan voltan secara grafik bergantung pada masa semasa mengecas atau menyahcas bateri. Apabila bateri dinyahcas, biasanya terdapat perubahan kecil dalam voltan untuk kira-kira 90% daripada masa nyahcas. Oleh itu, sangat sukar untuk menentukan keadaan semasa bateri daripada voltan yang diukur.
• Pelepasan diri, pelepasan diri – Bateri tidak dapat mengekalkan elektrik sepanjang masa. tenaga, kerana tindak balas pada elektrod adalah proses boleh balik. Bateri yang dicas secara beransur-ansur dinyahcas sendiri. Proses ini boleh mengambil masa dari beberapa minggu hingga beberapa bulan. Dalam kes bateri asid plumbum, ini adalah 5-20% sebulan, untuk bateri nikel-kadmium - kira-kira 1% daripada cas elektrik sehari, dalam kes bateri hidrida nikel-logam - kira-kira 15-20% setiap bulan, dan litium kehilangan kira-kira 60%. kapasiti selama tiga bulan. Nyahcas sendiri bergantung pada suhu persekitaran serta rintangan dalaman (bateri dengan nyahcas rintangan dalaman yang lebih tinggi kurang) dan sudah tentu reka bentuk, bahan yang digunakan dan mutu kerja juga penting.
•  Bateri (kit) – Hanya dalam kes luar biasa bateri digunakan secara individu. Biasanya mereka disambungkan dalam satu set, hampir selalu disambungkan secara bersiri. Arus maksimum set sedemikian adalah sama dengan arus maksimum sel individu, voltan undian ialah jumlah voltan undian sel individu.
•  Pengumpulan bateri.  Bateri baru atau tidak terpakai harus dikenakan satu tetapi lebih baik beberapa (3-5) kitaran pengisian penuh dan pelepasan perlahan. Proses perlahan ini menetapkan parameter bateri ke tahap yang diinginkan.
•  Kesan ingatan – Ini berlaku apabila bateri dicas dan dinyahcas ke paras yang sama dengan arus yang lebih kurang malar, tidak terlalu banyak, dan tidak sepatutnya terdapat cas penuh atau nyahcas dalam sel. Kesan sampingan ini menjejaskan NiCd (minimum juga NiMH).