Batterye vir hibriede en elektriese voertuie

In ons vorige artikel het ons die battery bespreek as 'n bron van elektrisiteit, wat hoofsaaklik nodig was om 'n motor te begin, sowel as vir die relatief kort termyn werking van elektriese toerusting. Daar word egter heeltemal ander vereistes gestel aan die eienskappe van batterye wat gebruik word op die gebied van die aandrywing van groot mobiele toestelle, in ons geval, hibriede voertuie en elektriese voertuie. 'N Baie groter hoeveelheid gestoorde energie word benodig om 'n voertuig aan te dryf en moet êrens geberg word. In 'n klassieke motor met 'n binnebrandenjin word dit in die tenk gestoor in die vorm van petrol, diesel of LPG. In die geval van 'n elektriese voertuig of 'n hibriede voertuig word dit in batterye gestoor, wat beskryf kan word as die grootste probleem met 'n elektriese voertuig.

Huidige akkumulatore kan min energie stoor, terwyl dit taamlik lywig, swaar is, en dit terselfdertyd 'n paar uur neem om dit tot die maksimum aan te vul (gewoonlik 8 of meer). Daarteenoor kan konvensionele voertuie met binnebrandenjins 'n groot hoeveelheid energie stoor in vergelyking met batterye in 'n klein houer, mits dit net 'n minuut, miskien twee, neem om te herlaai. Ongelukkig het die probleem met die berging van elektrisiteit elektriese voertuie sedert hul ontstaan ​​geteister, en ondanks onmiskenbare vordering, is hul energiedigtheid wat nodig is om 'n voertuig aan te dryf, steeds baie laag. In die volgende reëls, e -posbesparing. Ons bespreek energie in meer besonderhede en probeer om die werklike werklikheid van motors met suiwer elektriese of hibriede aandrywing nader te bring. Daar is baie mites rondom hierdie 'elektroniese motors', en dit maak geen kwaad om die voordele of nadele van sulke dryfkragte van nader te bekyk nie.

Ongelukkig is die syfers wat deur die vervaardigers gegee word ook baie twyfelagtig en is dit taamlik teoreties. Die Kia Venga bevat byvoorbeeld 'n elektriese motor met 'n drywing van 80 kW en 'n wringkrag van 280 Nm. Krag word verskaf deur litium-ioon batterye met 'n kapasiteit van 24 kWh, die geskatte reikafstand van Kia Vengy EV volgens die vervaardiger is 180 km. Die kapasiteit van die batterye sê vir ons dat hulle, ten volle gelaai, 'n enjinverbruik van 24 kW kan verskaf, of 'n verbruik van 48 kW in 'n halfuur kan voer, ens. 'n Eenvoudige herberekening, en ons sal nie 180 km kan ry nie . As ons aan so 'n reeks wil dink, dan sal ons gemiddeld 60 km/h vir ongeveer 3 uur moet ry, en die enjinkrag sal slegs 'n tiende van die nominale waarde wees, dit wil sê 8 kW. Met ander woorde, met 'n baie versigtige (versigtige) rit, waar jy byna seker die rem in werk sal gebruik, is so 'n rit teoreties moontlik. Natuurlik oorweeg ons nie die insluiting van verskeie elektriese bykomstighede nie. Almal kan reeds dink watter selfverloëning in vergelyking met 'n klassieke motor. Terselfdertyd gooi jy 40 liter diesel in die klassieke Venga en ry honderde en honderde kilometers sonder beperkings. Hoekom is dit so? Kom ons probeer vergelyk hoeveel van hierdie energie en hoeveel gewig 'n klassieke motor in die tenk kan hou, en hoeveel 'n elektriese motor in batterye kan hou – lees meer hier HIER.

'N Paar feite uit die chemie en fisika

• brandstofwaarde van petrol: 42,7 MJ / kg,
• brandstofwaarde van diesel: 41,9 MJ / kg,
• petrol digtheid: 725 kg / m3,
• oliedigtheid: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Energie is die vermoë om werk te doen, gemeet in joules (J), kilowattuur (kWh). Werk (meganies) word gemanifesteer deur 'n verandering in energie tydens die beweging van die liggaam, het dieselfde eenhede as energie. Drywing druk die hoeveelheid werk verrig per tydseenheid uit, die basiseenheid is die watt (W).

Spesifieke krag van energiebronne

Energiebron	Verbrandingswaarde / kg digtheid	Verbrandingswaarde / l Energie / l	Energie / kg
Petrol	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Olie	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Li-ion battery (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Uit bogenoemde is dit duidelik dat petrol, byvoorbeeld, met 'n kaloriewaarde van 42,7 MJ / kg en 'n digtheid van 725 kg / m3, 'n energie van 8,60 kWh per liter of 11,86 kWh per kilogram bied. As ons die huidige batterye bou wat nou in elektriese voertuie geïnstalleer is, byvoorbeeld litium-ioon, is hul kapasiteit minder as 0,1 kWh per kilogram (vir eenvoud sal ons 0,1 kWh oorweeg). Konvensionele brandstowwe verskaf meer as honderd keer meer energie vir dieselfde gewig. U sal verstaan ​​dat dit 'n groot verskil is. As ons dit byvoorbeeld in kleintjies verdeel, dra die Chevrolet Cruze met 'n 31 kWh -battery energie wat minder as 2,6 kg petrol kan inpas, of, as u wil, ongeveer 3,5 liter petrol.

U kan sien hoe dit moontlik is dat 'n elektriese motor enigsins kan begin, en nie dat dit steeds meer as 100 km energie sal hê nie. Die rede is eenvoudig. Die elektriese motor is baie doeltreffender in terme van die omskakeling van gestoorde energie in meganiese energie. Gewoonlik behoort dit 'n doeltreffendheid van 90% te hê, terwyl die doeltreffendheid van 'n binnebrandenjin ongeveer 30% vir 'n petrolenjin en 35% vir 'n dieselenjin is. Om dieselfde krag aan die elektriese motor te verskaf, is dit dus genoeg met 'n baie laer energiereserve.

Gebruiksgemak van individuele dryf

Nadat die vereenvoudigde berekening geëvalueer is, word aanvaar dat ons ongeveer 2,58 kWh meganiese energie uit 'n liter petrol, 3,42 kWh uit 'n liter dieselbrandstof, en 0,09 kWh uit 'n kilogram van 'n litium-ioonbattery kan verkry. Die verskil is dus nie meer as honderdvoudig nie, maar net omtrent dertig keer. Dit is die beste nommer, maar steeds nie regtig pienk nie. Dink byvoorbeeld aan die sportiewe Audi R8. Sy volgelaaide batterye, wat 470 kg weeg, het 'n energie-ekwivalent van 16,3 liter petrol of net 12,3 liter diesel. Of, as ons 'n Audi A4 3,0 TDI met 'n tenkkapasiteit van 62 liter diesel gehad het en ons dieselfde reikafstand op 'n suiwer battery wil hê, sou ons ongeveer 2350 2 kg se batterye nodig hê. Tot dusver gee hierdie feit nie die elektriese motor 'n baie blink toekoms nie. Dit is egter nie nodig om 'n haelgeweer na die rog te gooi nie, aangesien die druk om sulke "e-motors" te ontwikkel deur die genadelose groen voorportaal afgeneem sal word, so of motorvervaardigers daarvan hou of nie, hulle moet iets "groen" produseer . “. ’n Definitiewe plaasvervanger vir ’n suiwer elektriese aandrywing is die sogenaamde basters, wat ’n binnebrandenjin met ’n elektriese motor kombineer. Tans is die bekendstes byvoorbeeld die Toyota Prius (Auris HSD met dieselfde hibriede tegnologie) of die Honda Inside. Hul suiwer elektriese reeks is egter steeds lagwekkend. In die eerste geval sowat 20 km (in die jongste weergawe van Plug In word dit “na” 1 km verhoog), en in die tweede geval klop Honda nie eers op 'n suiwer elektriese aandrywing nie. Tot dusver is die gevolglike doeltreffendheid in die praktyk nie so wonderbaarlik as wat massa-advertensies voorstel nie. Die werklikheid het gewys dat hulle hulle kan inkleur met enige blou beweging (ekonomie) meestal met konvensionele tegnologie. Die voordeel van die hibriede kragsentrale lê hoofsaaklik in brandstofverbruik wanneer jy in die stad ry. Audi het onlangs gesê dat dit tans net nodig is om liggaamsgewig te verminder om gemiddeld dieselfde brandstofverbruik te behaal as wat sommige handelsmerke bereik deur 'n hibriede stelsel in 'n motor te installeer. Nuwe modelle van sommige motors bewys ook dat dit nie 'n gil in die donker is nie. Byvoorbeeld, die onlangs bekend gestelde sewende generasie Volkswagen Golf gebruik ligter komponente om van te leer en gebruik in praktyk eintlik minder brandstof as voorheen. Die Japannese motorvervaardiger Mazda het 'n soortgelyke rigting ingeslaan. Ten spyte van hierdie aansprake gaan die ontwikkeling van 'n "langafstand" hibriede aandrywing voort. As voorbeeld sal ek die Opel Ampera noem en, paradoksaal genoeg, die model van die Audi AXNUMX e-tron.

Gebruiksgemak van individuele dryf

Energiebron	Motor doeltreffendheid	Effektiewe energie / l	Effektiewe energie / kg
Petrol	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Olie	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Litium-ioon batterye	0,90	-	OK. 0,1 kWh / kg

Opel Ampera

Alhoewel die Opel Ampera dikwels as 'n elektriese voertuig aangebied word, is dit eintlik 'n hibriede voertuig. Benewens die elektriese motor, gebruik die Ampere ook 'n 1,4 liter-verbrandingsmotor van 63 kW. Hierdie petrolenjin dryf egter nie direk die wiele aan nie, maar dien as 'n kragopwekker as die batterye opraak. energie. Die elektriese deel word verteenwoordig deur 'n elektriese motor met 'n uitset van 111 kW (150 pk) en 'n wringkrag van 370 Nm. Die kragtoevoer word aangedryf deur 220 T-vormige litiumselle, 'n totale krag van 16 kWh en 'n gewig van 180 kg. Hierdie elektriese motor kan 40-80 km op 'n suiwer elektriese rit ry. Hierdie afstand is dikwels voldoende om die hele dag deur die stad te ry en verminder die bedryfskoste aansienlik, aangesien stadsverkeer aansienlike brandstofverbruik in die geval van verbrandingsenjins vereis. Die batterye kan ook uit 'n standaardaansluiting herlaai word, en in kombinasie met 'n binnebrandenjin strek die reeks van Ampera tot 'n baie respekvolle vyfhonderd kilometer.

Audi e elektron A1

Audi, wat 'n klassieke aandrywing met meer gevorderde tegnologie verkies as 'n tegnies baie veeleisende hibriede aandrywing, het meer as twee jaar gelede 'n interessante A1 e-tron hibriedmotor bekend gestel. Litiumioonbatterye met 'n kapasiteit van 12 kWh en 'n gewig van 150 kg word deur 'n Wankel-enjin gelaai as deel van 'n kragopwekker wat die energie gebruik in die vorm van petrol wat in 'n 254-liter-tenk gestoor word. Die enjin het 'n volume van 15 kubieke meter. cm en genereer 45 kW/h el. energie. Die elektriese motor het 'n drywing van 75 kW en kan tot 0 kW krag in 'n kort tydjie lewer. Versnelling van 100 tot 10 is sowat 130 sekondes en 'n topspoed van sowat 50 km / h. Die motor kan sowat 12 km om die stad ry op 'n suiwer elektriese aandrywing. Na die uitputting van e. die energie word diskreet deur die roterende binnebrandenjin geaktiveer en herlaai die elektrisiteit. energie vir batterye. Die totale reikafstand met volgelaaide batterye en 250 liter petrol is sowat 1,9 km met ’n gemiddelde verbruik van 100 liter per 1450 km. Die werksgewig van die voertuig is 12 kg. Kom ons kyk na 'n eenvoudige omskakeling om in direkte vergelyking te sien hoeveel energie in 'n 30 liter-tenk versteek is. As 'n moderne Wankel-enjindoeltreffendheid van 70% aanvaar word, dan is 9 kg daarvan, tesame met 12 kg (31 L) petrol, gelykstaande aan 79 kWh energie wat in batterye gestoor word. Dus 387,5 kg enjin en tenk = 1 kg batterye (bereken in Audi A9 e-Tron gewigte). As ons die brandstoftenk met 62 liter wou vergroot, sou ons reeds XNUMX kWh energie beskikbaar hê om die motor aan te dryf. So kon ons voortgaan. Maar hy moet een vangs hê. Dit sal nie meer 'n "groen" kar wees nie. So selfs hier word dit duidelik gesien dat die elektriese aandrywing aansienlik beperk word deur die kragdigtheid van die energie wat in die batterye gestoor word.

Veral die hoër prys, sowel as die hoë gewig, het daartoe gelei dat die hibriede aandrywing in Audi geleidelik op die agtergrond vervaag het. Dit beteken egter nie dat die ontwikkeling van hibriede motors en elektriese voertuie by Audi heeltemal verswak het nie. Inligting oor die nuwe weergawe van die A1 e-tron-model het onlangs verskyn. In vergelyking met die vorige een, is die roterende enjin/generator vervang deur 'n 1,5 kW 94 liter driesilinder turbo-aangejaagde enjin. Die gebruik van die klassieke binnebrandeenheid is hoofsaaklik deur Audi gedwing weens die probleme wat met hierdie transmissie gepaardgaan, en die nuwe driesilinder-enjin is ontwerp om nie net die batterye te laai nie, maar ook direk met die dryfwiele te werk. Die Sanyo-batterye het 'n identiese uitset van 12kWh, en die reikafstand van die suiwer elektriese aandrywing is effens vergroot tot ongeveer 80 km. Audi sê die opgegradeerde A1 e-tron behoort gemiddeld een liter per honderd kilometer te kry. Ongelukkig het hierdie uitgawe een probleem. Vir hibriede voertuie met uitgebreide suiwer elektriese reeks. aandrywing gebruik 'n interessante tegniek om die finale vloeitempo te bereken. Sogenaamde verbruik word geïgnoreer. brandstof van die batterylaainetwerk, sowel as die finale verbruik l / 100 km, neem slegs die verbruik van petrol in ag vir die laaste 20 km se ry, wanneer daar elektrisiteit is. batterylading. Deur 'n baie eenvoudige berekening kan ons dit bereken as die batterye behoorlik ontlaai was. ons het gery nadat die krag afgegaan het. energie van suiwer petrolbatterye, as gevolg hiervan, sal die verbruik vyf keer toeneem, dit wil sê 5 liter petrol per 100 km.

Audi A1 e-tron II. generasie

Probleme met die berging van elektrisiteit

Die kwessie van energieberging is so oud soos elektriese ingenieurswese self. Die eerste bronne van elektrisiteit was galvaniese selle. Na 'n kort tydjie is die moontlikheid van 'n omkeerbare proses van ophoping van elektrisiteit in galvaniese sekondêre selle - batterye ontdek. Die eerste gebruikte batterye was loodbatterye, na 'n kort tydjie nikkel-yster en 'n bietjie later nikkel-kadmium, en hul praktiese gebruik het meer as 'n honderd jaar gehou. Daar moet ook bygevoeg word dat, ten spyte van intensiewe wêreldwye navorsing op hierdie gebied, hul basiese ontwerp nie veel verander het nie. Deur nuwe vervaardigingstegnologieë te gebruik, die eienskappe van basismateriaal te verbeter en nuwe materiale vir sel- en vaartuigskeiers te gebruik, was dit moontlik om die soortlike gewig effens te verminder, die selfontlading van die selle te verminder en die gerief en veiligheid van die operateur te verhoog, maar dit is omtrent dit. Die belangrikste nadeel, dws. 'n Baie ongunstige verhouding van die hoeveelheid gestoorde energie tot die gewig en volume van die batterye het gebly. Daarom is hierdie batterye hoofsaaklik in statiese toepassings gebruik (rugsteunkragtoevoer ingeval die hoofkragtoevoer misluk, ens.). Batterye is as 'n bron van energie vir vastrapstelsels gebruik, veral op spoorweë (vervoerkarre), waar swaar gewig en aansienlike afmetings ook nie te veel ingemeng het nie.

Vordering met energieopberging

Die behoefte om selle met klein kapasiteite en afmetings in ampere ure te ontwikkel, het egter toegeneem. So is alkaliese primêre selle en verseëlde weergawes van nikkel-kadmium (NiCd) en dan nikkel-metaalhidried (NiMH) batterye gevorm. Vir die inkapseling van die selle is dieselfde mouvorms en -groottes gekies as vir die tot dusver konvensionele primêre sinkchloriedselle. In die besonder maak die bereikte parameters van nikkel-metaalhidriedbatterye dit moontlik om dit veral te gebruik in selfone, skootrekenaars, handstelle van gereedskap, ens. Die vervaardigingstegnologie van hierdie selle verskil van die tegnologie wat gebruik word vir selle met 'n groot kapasiteit in ampere-ure. Die lamellêre rangskikking van die grootselelektrodestelsel word vervang deur die tegnologie om die elektrodestelsel, insluitend skeiers, om te skakel in 'n silindriese spoel, wat ingevoeg en met gereelde gevormde selle in die groottes AAA, AA, C en D, resp. veelvoude van hul grootte. Vir sommige spesiale toepassings word spesiale plat selle vervaardig.

Die voordeel van hermetiese selle met spiraalelektrodes is 'n paar keer groter vermoë om te laai en te ontlaai met hoë strome en die verhouding van relatiewe energiedigtheid tot selgewig en -volume in vergelyking met die klassieke grootselontwerp. Die nadeel is meer selfontlading en minder werksiklusse. Die maksimum kapasiteit van 'n enkele NiMH-sel is ongeveer 10 Ah. Maar, soos met ander silinders met 'n groter deursnee, laat hulle nie te hoë strome toe nie as gevolg van problematiese hitte-afvoer, wat die gebruik in elektriese voertuie aansienlik verminder, en daarom word hierdie bron slegs as 'n hulpbattery in 'n hibriede stelsel gebruik (Toyota Prius). 1,3 kWh).

'n Beduidende vooruitgang op die gebied van energieberging was die ontwikkeling van veilige litiumbatterye. Litium is 'n element met 'n hoë elektrochemiese potensiaalwaarde, maar dit is ook uiters reaktief in 'n oksidatiewe sin, wat ook probleme veroorsaak wanneer litiummetaal in die praktyk gebruik word. Wanneer litium met atmosferiese suurstof in aanraking kom, vind verbranding plaas, wat, afhangend van die eienskappe van die omgewing, die karakter van 'n ontploffing kan hê. Hierdie onaangename eienskap kan uitgeskakel word óf deur die oppervlak versigtig te beskerm, óf deur minder aktiewe litiumverbindings te gebruik. Tans is die mees algemene litium-ioon en litium-polimeer batterye met 'n kapasiteit van 2 tot 4 Ah in ampère-ure. Hulle gebruik is soortgelyk aan dié van NiMh, en teen 'n gemiddelde ontladingsspanning van 3,2 V is 6 tot 13 Wh energie beskikbaar. In vergelyking met nikkel-metaalhidriedbatterye, kan litiumbatterye twee tot vier keer meer energie vir dieselfde volume stoor. Litium-ioon (polimeer) batterye het 'n elektroliet in jel of vaste vorm en kan vervaardig word in plat selle so dun soos 'n paar tiendes van 'n millimeter in feitlik enige vorm om by die behoeftes van die onderskeie toepassing te pas.

Die elektriese aandrywing in 'n passasiersmotor kan gemaak word as die hoof en enigste een (elektriese motor) of gekombineer word, waar die elektriese aandrywing beide die dominante en hulpbron van traksie (hibriede aandrywing) kan wees. Afhangende van die variant wat gebruik word, verskil die energievereistes vir die werking van die voertuig en dus die kapasiteit van die batterye. In elektriese voertuie is die batterykapasiteit tussen 25 en 50 kWh, en met 'n hibriede aandrywing is dit natuurlik laer en wissel van 1 tot 10 kWh. Uit die gegewe waardes kan gesien word dat by 'n spanning van een (litium) sel van 3,6 V, dit nodig is om die selle in serie te verbind. Om verliese in verspreidingsgeleiers, omsetters en motorwikkelings te verminder, word dit aanbeveel om 'n spanning hoër as gewoonlik in die boordnetwerk (12 V) vir aandrywers te kies - algemeen gebruikte waardes is van 250 tot 500 V. Vanaf vandag is litiumselle natuurlik die geskikste tipe. Hulle is weliswaar steeds baie duur, veral as dit met loodsuurbatterye vergelyk word. Hulle is egter baie moeiliker.

Die nominale spanning van konvensionele litiumbatteryselle is 3,6 V. Hierdie waarde verskil onderskeidelik van konvensionele nikkel-metaalhidriedselle. NiCd, wat 'n nominale spanning van 1,2 V (of lood - 2 V) het, wat, indien dit in die praktyk gebruik word, nie uitruilbaarheid van beide tipes toelaat nie. Die laai van hierdie litiumbatterye word gekenmerk deur die behoefte om die waarde van die maksimum laaispanning baie akkuraat te handhaaf, wat 'n spesiale tipe laaier vereis en veral nie die gebruik toelaat van laaistelsels wat ontwerp is vir ander soorte selle nie.

Belangrikste kenmerke van litiumbatterye

Die belangrikste kenmerke van batterye vir elektriese voertuie en basters kan beskou word as hul laai- en ontladingseienskappe.

Laai kenmerk 

Die laaiproses vereis regulering van die laadstroom, die beheer van die selspanning en die beheer van die huidige temperatuur kan nie oorgeslaan word nie. Vir litiumselle wat vandag gebruik word en wat LiCoO2 as die katode -elektrode gebruik, is die maksimum laagspanningslimiet 4,20 tot 4,22 V per sel. Die oorskryding van hierdie waarde lei tot beskadiging van die eienskappe van die sel, en omgekeerd beteken dit dat die nominale selkapasiteit nie gebruik word nie. Vir laai word die gewone IU -eienskap gebruik, dit wil sê in die eerste fase word dit met konstante stroom gelaai totdat 'n spanning van 4,20 V / sel bereik is. Die laadstroom is beperk tot die maksimum toelaatbare waarde wat die selvervaardiger onderskeidelik bepaal. laaier opsies. Die laai tyd in die eerste fase wissel van 'n paar dekades tot 'n paar uur, afhangende van die grootte van die laadstroom. Selspanning styg geleidelik tot maks. waardes van 4,2 V. Soos reeds genoem, moet hierdie spanning nie oorskry word nie weens die risiko van skade aan die sel. In die eerste laaifase word 70 tot 80% van die energie in die selle gestoor, in die tweede fase die res. In die tweede fase word die laaispanning op die maksimum toelaatbare waarde gehou, en die laadstroom neem geleidelik af. Die laai is voltooi wanneer die stroom tot ongeveer 2-3% van die nominale ontladingsstroom van die sel gedaal het. Aangesien die maksimum waarde van die laadstrome in die geval van kleiner selle ook 'n paar keer hoër is as die ontlaadstroom, kan 'n aansienlike deel van die elektrisiteit in die eerste laaifase bespaar word. energie in 'n relatief kort tyd (ongeveer ½ en 1 uur). In 'n noodgeval is dit dus moontlik om die batterye van 'n elektriese voertuig binne 'n relatief kort tyd tot 'n voldoende kapasiteit te laai. Selfs in die geval van litiumselle neem die opgehoopte elektrisiteit af na 'n sekere stoorperiode. Dit gebeur egter eers na ongeveer 3 maande se stilstand.

Ontladingseienskappe

Die spanning daal eers vinnig tot 3,6–3,0 V (afhangende van die grootte van die ontladingsstroom) en bly byna konstant gedurende die hele ontlading. Na die uitputting van die aanbod van e-pos. die energie verlaag ook die selspanning baie vinnig. Daarom moet die ontlading nie later nie as die vervaardiger se gespesifiseerde ontladingspanning van 2,7 tot 3,0 V.

Anders kan die struktuur van die produk beskadig word. Die aflaai proses is relatief maklik om te beheer. Dit word slegs beperk deur die waarde van die stroom en stop wanneer die waarde van die finale ontladingspanning bereik word. Die enigste probleem is dat die eienskappe van individuele selle in 'n opeenvolgende rangskikking nooit dieselfde is nie. Daarom moet daar seker gemaak word dat die spanning van enige sel nie onder die finale ontlaadspanning val nie, aangesien dit die battery kan beskadig en sodoende die hele battery kan laat funksioneer. Dieselfde moet in ag geneem word by die laai van die battery.

Die genoemde tipe litiumselle met 'n ander katodemateriaal, waarin die oksied van kobalt, nikkel of mangaan vervang word deur die fosfied Li3V2 (PO4) 3, elimineer die genoemde risiko's van skade aan die sel as gevolg van nie-nakoming. 'n hoër kapasiteit. Die verklaarde lewensduur van ongeveer 2 laaisiklusse (teen 000% ontlading) word ook verklaar, en veral die feit dat die sel nie beskadig sal word as dit heeltemal ontlaai is nie. Die voordeel is ook 'n hoër nominale spanning van ongeveer 80 by laai tot 4,2 V.

Uit die beskrywing hierbo kan dit duidelik aangedui word dat litiumbatterye tans die enigste alternatief is, soos die berging van energie vir die bestuur van 'n motor in vergelyking met die energie wat in fossielbrandstof in 'n brandstoftenk gestoor word. Elke toename in batterykwaliteit sal die mededingendheid van hierdie eko-vriendelike motorverhoging verhoog. Ons kan net hoop dat die ontwikkeling nie vertraag nie, maar inteendeel, 'n paar kilometer vorentoe gaan.

Voorbeelde van voertuie wat hibriede en elektriese batterye gebruik

Toyota Prius is 'n klassieke baster met 'n lae kragreserwe op suiwer elektries. ry

Die Toyota Prius gebruik 'n 1,3 kWh NiMH -battery, wat hoofsaaklik as 'n kragbron vir versnelling gebruik word, en 'n aparte elektriese aandrywing kan gebruik word vir 'n afstand van ongeveer 2 km by maksimum. spoed van 50 km / h. Die inprop-weergawe gebruik reeds litium-ioonbatterye met 'n kapasiteit van 5,4 kWh, waarmee u uitsluitlik op 'n elektriese aandrywing vir 'n afstand van 14-20 km teen 'n maksimum spoed kan ry. spoed 100 km / h.

Opel Ampere-baster met verhoogde kragreserwe op suiwer e-pos. ry

Die elektriese voertuig met 'n uitgebreide reikafstand (40-80 km), soos Opel die viersitplek-vyfdeur-Amper noem, word aangedryf deur 'n elektriese motor met 111 kW (150 pk) en 'n wringkrag van 370 Nm. Die kragtoevoer word aangedryf deur 220 T-vormige litiumselle, 'n totale krag van 16 kWh en 'n gewig van 180 kg. Die kragopwekker is 'n 1,4 liter -petrolenjin met 'n kapasiteit van 63 kW.

Mitsubishi en MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. motors

Met litium-ioonbatterye met 'n kapasiteit van 16 kWh kan die voertuig tot 150 km ry sonder om te herlaai, soos gemeet volgens die NEDC-standaard (New European Driving Cycle). Die hoogspanningsbatterye (330 V) is binne die vloer geleë en word ook deur die wiegraam beskerm teen skade in geval van 'n impak. Dit is 'n produk van Lithium Energy Japan, 'n gesamentlike onderneming tussen Mitsubishi en GS Yuasa Corporation. Daar is altesaam 88 artikels. Elektrisiteit word verskaf deur 'n 330 V litium-ioonbattery, bestaande uit 88 50 Ah-selle met 'n totale kapasiteit van 16 kWh. Die battery word binne ses uur uit die huis gelaai, met 'n eksterne snellaaier (125 A, 400 V), en die battery word binne 'n halfuur tot 80% opgelaai.

Ek is self ’n groot aanhanger van elektriese voertuie en monitor voortdurend wat in hierdie gebied gebeur, maar die realiteit op die oomblik is nie so optimisties nie. Dit word ook bevestig deur bogenoemde inligting, wat wys dat die lewensduur van beide suiwer elektriese en hibriede voertuie nie maklik is nie, en dikwels net 'n syferspeletjie voorgee om te wees. Hul produksie is steeds baie veeleisend en duur, en hul doeltreffendheid is herhaaldelik debatteerbaar. Die grootste nadeel van elektriese voertuie (basters) is die baie lae spesifieke kapasiteit van die energie wat in batterye gestoor word in vergelyking met die energie wat in konvensionele brandstowwe (diesel, petrol, vloeibare petroleumgas, saamgeperste aardgas) gestoor word. Om die krag van elektriese voertuie werklik nader aan konvensionele motors te bring, sal batterye hul gewig met minstens 'n tiende moet verminder. Dit beteken dat die genoemde Audi R8 e-tron 42 kWh nie in 470 kg nie, maar in 47 kg moes stoor. Boonop sal die laaityd aansienlik verminder moet word. Sowat 'n uur by 70-80% kapasiteit is nog baie, en ek praat nie van 6-8 ure gemiddeld op 'n volle lading nie. Dit is ook nie nodig om die snert oor geen CO2-produksie van elektriese voertuie te glo nie. Laat ons dadelik kennis neem van die feit dat Die energie in ons voetstukke word ook deur termiese kragsentrales opgewek, en hulle produseer nie net genoeg CO2 nie. Om nie eers te praat van die meer komplekse produksie van so 'n motor nie, waar die behoefte aan CO2 vir produksie baie groter is as in 'n klassieke een. Ons moet nie vergeet van die aantal komponente wat swaar en giftige materiale bevat en die problematiese daaropvolgende wegdoening daarvan nie.

Met al die minuses genoem en nie genoem nie, het 'n elektriese motor (baster) ook onbetwisbare voordele. In stedelike verkeer of oor korter afstande is hul meer ekonomiese werking onmiskenbaar, slegs as gevolg van die beginsel van energieberging (herwinning) tydens rem, wanneer dit in konvensionele voertuie tydens rem verwyder word in die vorm van afvalhitte in die lug, nie om noem die moontlikheid 'n paar km se ry om die stad vir goedkoop herlaai van openbare e-pos. net. As ons 'n suiwer elektriese motor en 'n klassieke motor vergelyk, dan is daar in 'n konvensionele motor 'n binnebrandenjin, wat op sigself 'n taamlik komplekse meganiese element is. Sy krag moet op een of ander manier na die wiele oorgedra word, en dit word meestal deur 'n hand- of outomatiese ratkas gedoen. Daar is nog een of meer ewenaars in die pad, soms ook 'n dryfas en 'n reeks as-asse. Natuurlik moet die motor ook stadiger ry, die enjin moet afkoel, en hierdie termiese energie gaan nutteloos aan die omgewing verlore as oorblywende hitte. 'n Elektriese motor is baie doeltreffender en eenvoudiger - (geld nie vir 'n hibriede aandrywing nie, wat baie ingewikkeld is). Die elektriese motor bevat nie ratkaste, ratkaste, kardane en halwe asse nie, vergeet van die enjin voor, agter of in die middel. Dit bevat nie 'n verkoeler nie, dit wil sê koelmiddel en aansitter. Die voordeel van 'n elektriese motor is dat dit motors direk in die wiele kan installeer. En skielik het jy die perfekte ATV wat elke wiel onafhanklik van die ander kan beheer. Daarom, met 'n elektriese voertuig, sal dit nie moeilik wees om net een wiel te beheer nie, en dit is ook moontlik om die optimale verspreiding van krag vir draaie te kies en te beheer. Elkeen van die motors kan ook 'n rem wees, weer heeltemal onafhanklik van die ander wiele, wat ten minste van die kinetiese energie in elektriese energie omskakel. Gevolglik sal konvensionele remme aan baie minder spanning onderwerp word. Die enjins kan byna enige tyd en sonder versuim die maksimum beskikbare krag lewer. Hul doeltreffendheid in die omskakeling van energie wat in batterye gestoor is in kinetiese energie is ongeveer 90%, wat ongeveer drie keer dié van konvensionele motors is. Gevolglik genereer hulle nie soveel oorblywende hitte nie en hoef dit nie moeilik te wees om af te koel nie. Al wat jy hiervoor nodig het, is goeie hardeware, 'n beheereenheid en 'n goeie programmeerder.

Suma sumárum. As elektriese motors of basters nog nader aan klassieke motors met brandstofdoeltreffende enjins is, lê hulle nog 'n baie moeilike en moeilike pad voor. Ek hoop net dat dit nie deur 'n aantal misleidende getalle bevestig word nie. oordrewe druk van amptenare. Maar laat ons nie wanhoop nie. Die ontwikkeling van nanotegnologie beweeg regtig met rasse skrede, en miskien wag wonderwerke ons binnekort in die nabye toekoms.

Laastens sal ek nog 'n interessante ding byvoeg. Daar is reeds 'n son -vulstasie.

Toyota Industries Corp (TIC) het 'n sonlaaistasie vir elektriese en hibriede voertuie ontwikkel. Die stasie is ook aan die kragnetwerk gekoppel, sodat die sonpanele van 1,9 kW meer waarskynlik 'n bykomende bron van energie is. Met behulp van 'n selfstandige (son) kragbron, kan die laaistasie 'n maksimum krag van 110 VAC / 1,5 kW lewer, en dit bied 'n maksimum van 220 VAC / 3,2 kW as dit op die net aangesluit is.

Ongebruikte elektrisiteit van sonpanele word in batterye gestoor, wat 8,4 kWh kan berg vir latere gebruik. Dit is ook moontlik om elektrisiteit aan die verspreidingsnetwerk of toebehore van die toevoerstasie te verskaf. Die laaistoele wat by die stasie gebruik word, het ingeboude kommunikasietegnologie wat voertuie daarvolgens kan identifiseer. hul eienaars met behulp van slimkaarte.

Belangrike terme vir batterye

• Power - dui die hoeveelheid elektriese lading (hoeveelheid energie) aan wat in die battery gestoor is. Dit word gespesifiseer in ampère-ure (Ah) of, in die geval van klein toestelle, in milliamp-ure (mAh). 'n 1 Ah (= 1000 mAh) battery is teoreties in staat om 1 amp vir een uur te lewer.
• Interne weerstand - dui die vermoë van die battery aan om min of meer ontladingsstroom te verskaf. Ter illustrasie kan twee houers gebruik word, een met 'n kleiner uitlaat (hoë interne weerstand) en die ander met 'n groter een (lae interne weerstand). As ons besluit om hulle leeg te maak, sal 'n houer met 'n kleiner dreineringsgat stadiger leegloop.
• Batteryspanning - vir nikkel-kadmium- en nikkel-metaalhidriedbatterye is dit 1,2 V, lood 2 V en litium van 3,6 tot 4,2 V. Tydens werking wissel hierdie spanning binne 0,8 - 1,5 V vir nikkel-kadmium- en nikkel-metaalhidriedbatterye, 1,7 - 2,3 V vir lood en 3-4,2 en 3,5-4,9 vir litium.
• Laadstroom, ontladingsstroom – uitgedruk in ampère (A) of milliampere (mA). Dit is belangrike inligting vir die praktiese gebruik van die betrokke battery vir 'n spesifieke toestel. Dit bepaal ook die voorwaardes vir die korrekte laai en ontlaai van die battery sodat sy kapasiteit maksimaal gebruik word en terselfdertyd nie vernietig word nie.
• Laai volgens. afvoer kromme - wys die verandering in spanning grafies na gelang van die tyd wanneer die battery gelaai of ontlaai word. Wanneer 'n battery ontlaai is, is daar tipies 'n klein verandering in spanning vir ongeveer 90% van die ontladingstyd. Daarom is dit baie moeilik om die huidige toestand van die battery uit die gemete spanning te bepaal.
• Selfontlading, selfontlading – Die battery kan nie heeltyd elektrisiteit handhaaf nie. energie, aangesien die reaksie by die elektrodes 'n omkeerbare proses is. ’n Gelaaide battery ontlaai geleidelik vanself. Hierdie proses kan van etlike weke tot maande duur. In die geval van loodsuurbatterye is dit 5-20% per maand, vir nikkel-kadmium-batterye - ongeveer 1% van die elektriese lading per dag, in die geval van nikkel-metaalhidriedbatterye - ongeveer 15-20% per maand, en litium verloor ongeveer 60%. kapasiteit vir drie maande. Selfontlading hang af van die omgewingstemperatuur sowel as interne weerstand (batterye met hoër interne weerstand ontslaan minder) en natuurlik is die ontwerp, materiale wat gebruik word en vakmanskap ook belangrik.
•  Battery (kits) – Slegs in uitsonderlike gevalle word batterye individueel gebruik. Gewoonlik is hulle in 'n stel verbind, byna altyd in serie verbind. Die maksimum stroom van so 'n stel is gelyk aan die maksimum stroom van 'n individuele sel, die nominale spanning is die som van die nominale spannings van die individuele selle.
•  Akkumulasie van batterye.  'N Nuwe of ongebruikte battery moet blootgestel word aan een, maar verkieslik verskeie (3-5) stadige volle laai- en stadige ontladingsiklusse. Hierdie stadige proses stel die batteryparameters op die gewenste vlak.
•  Geheue -effek – Dit gebeur wanneer die battery tot dieselfde vlak gelaai en ontlaai word met ongeveer konstante, nie te veel stroom nie, en daar behoort nie 'n volle lading of diep ontlading van die sel te wees nie. Hierdie newe-effek het NiCd (minimaal ook NiMH) beïnvloed.