Batteriji għal vetturi ibridi u elettriċi

Fl-artiklu preċedenti tagħna, iddiskutejna l-batterija bħala sors ta 'elettriku, meħtieġa primarjament biex tistartja karozza, kif ukoll għat-tħaddim relattivament qasir ta' tagħmir elettriku. Madankollu, ħtiġijiet kompletament differenti huma imposti fuq il-proprjetajiet tal-batteriji użati fil-qasam tal-propulsjoni ta 'apparat mobbli kbir, fil-każ tagħna, vetturi ibridi u vetturi elettriċi. Huwa meħtieġ ammont ħafna akbar ta 'enerġija maħżuna biex iħaddem vettura u jeħtieġ li tinħażen x'imkien. F'karozza klassika b'magna ta 'kombustjoni interna, hija maħżuna fit-tank fil-forma ta' petrol, diżil jew LPG. Fil-każ ta 'vettura elettrika jew vettura ibrida, hija maħżuna f'batteriji, li jistgħu jiġu deskritti bħala l-problema ewlenija b'vettura elettrika.

L-akkumulaturi tal-kurrent jistgħu jaħżnu ftit enerġija, waqt li jkunu pjuttost goffi, tqal, u fl-istess ħin, jieħdu bosta sigħat biex jimlewhom għall-massimu (ġeneralment 8 jew aktar). B'kuntrast, vetturi konvenzjonali b'magni ta 'kombustjoni interna jistgħu jaħżnu ammont kbir ta' enerġija meta mqabbla ma 'batteriji f'kaxxa żgħira, sakemm tieħu biss minuta, forsi tnejn, biex terġa' tiċċarġja. Sfortunatament, il-problema tal-ħażna ta 'l-elettriku ħakmet il-vetturi elettriċi sa mill-bidu tagħhom, u minkejja progress innegabbli, id-densità ta' l-enerġija tagħhom meħtieġa biex tħaddem vettura għadha baxxa ħafna. Fil-linji li ġejjin, l-iffrankar tal-email Se niddiskutu l-enerġija f'aktar dettall u nippruvaw inġibu eqreb ir-realtà reali tal-karozzi b'suq elettriku jew ibridu pur. Hemm ħafna miti madwar dawn il- "karozzi elettroniċi", u għalhekk ma tagħmilx ħsara jekk tagħti ħarsa aktar mill-qrib lejn il-vantaġġi jew l-iżvantaġġi ta 'drives bħal dawn.

Sfortunatament, iċ-ċifri mogħtija mill-manifatturi huma wkoll dubjużi ħafna u huma pjuttost teoretiċi. Pereżempju, il-Kia Venga fiha mutur elettriku b'qawwa ta '80 kW u torque ta' 280 Nm. L-enerġija hija fornuta minn batteriji tal-jone tal-litju b'kapaċità ta '24 kWh, il-medda stmata ta' Kia Vengy EV skond il-manifattur hija 180 km. Il-kapaċità tal-batteriji tgħidilna li, kompletament iċċarġjati, jistgħu jipprovdu konsum tal-magna ta '24 kW, jew għalf konsum ta' 48 kW f'nofs siegħa, eċċ Kalkolu mill-ġdid sempliċi, u mhux se nkunu kapaċi nsuqu 180 km . Jekk ridna naħsbu dwar firxa bħal din, allura jkollna nsuqu medja ta '60 km / h għal madwar 3 sigħat, u l-qawwa tal-magna tkun biss minn għaxra tal-valur nominali, jiġifieri 8 kW. Fi kliem ieħor, b'rikba tassew bir-reqqa (b'attenzjoni), fejn kważi ċertament tuża l-brejk fix-xogħol, rikba bħal din hija teoretikament possibbli. Naturalment, aħna ma nqisux l-inklużjoni ta 'diversi aċċessorji elettriċi. Kulħadd jista 'diġà jimmaġina liema awto-ċaħda meta mqabbla ma' karozza klassika. Fl-istess ħin, tferra 40 litru ta 'karburant tad-diżil fil-Venga klassika u ssuq mijiet u mijiet ta' kilometri mingħajr restrizzjonijiet. Għaliex huwa hekk? Ejja nippruvaw inqabblu kemm minn din l-enerġija u kemm piż karozza klassika tista' żżomm fit-tank, u kemm karozza elettrika tista' żżomm fil-batteriji - aqra aktar hawn HAWN.

Ftit fatti mill-kimika u l-fiżika

• valur kalorifiku tal-gażolina: 42,7 MJ / kg,
• valur kalorifiku tal-karburant tad-diżil: 41,9 MJ / kg,
• densità tal-gażolina: 725 kg / m3,
• densità taż-żejt: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

L-enerġija hija l-abbiltà li tagħmel xogħol, imkejla f'joules (J), kilowatt hours (kWh). Ix-xogħol (mekkaniku) huwa manifestat minn bidla fl-enerġija matul il-moviment tal-ġisem, għandu l-istess unitajiet bħall-enerġija. L-enerġija tesprimi l-ammont ta 'xogħol magħmul għal kull unità ta' ħin, l-unità bażi hija l-watt (W).

Qawwa speċifika ta 'sorsi ta' enerġija

Riżorsa tal-enerġija	Valur kalorifiku / kg ta 'densità	Valur kalorifiku / l Enerġija / l	Enerġija / kg
-petrol	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Żejt	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Batterija tal-jone (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Minn dan t'hawn fuq jidher ċar li, pereżempju, b'valur kalorifiku ta '42,7 MJ / kg u densità ta' 725 kg / m3, il-petrol joffri enerġija ta '8,60 kWh kull litru jew 11,86 kWh kull kilogramma. Jekk nibnu l-batteriji attwali li issa huma installati f'vetturi elettriċi, per eżempju, litju-jone, il-kapaċità tagħhom hija inqas minn 0,1 kWh kull kilogramma (għas-sempliċità, aħna nikkunsidraw 0,1 kWh). Il-karburanti konvenzjonali jipprovdu aktar minn mitt darba aktar enerġija għall-istess piż. Tifhem li din hija differenza enormi. Jekk inqasmuha f'oħrajn żgħar, pereżempju, Chevrolet Cruze b'batterija ta '31 kWh iġġorr enerġija li tista' tidħol f'inqas minn 2,6 kg ta 'petrol jew, jekk tippreferi, madwar 3,5 litri ta' petrol.

Tista 'tgħid kif huwa possibbli li karozza elettrika tibda fil-livelli kollha, u mhux li xorta jkollha aktar minn 100 km ta' enerġija. Ir-raġuni hija sempliċi. Il-mutur elettriku huwa ħafna iktar effiċjenti f'termini ta 'konverżjoni ta' enerġija maħżuna f'enerġija mekkanika. Tipikament, għandu jkollu effiċjenza ta '90%, filwaqt li l-effiċjenza ta' magna b'kombustjoni interna hija madwar 30% għal magna petrol u 35% għal magna diesel. Għalhekk, biex tipprovdi l-istess qawwa lill-mutur elettriku, huwa biżżejjed b'riżerva ta 'enerġija ferm aktar baxxa.

Faċilità ta 'użu ta' drives individwali

Wara li evalwaw il-kalkolu simplifikat, huwa preżunt li nistgħu niksbu madwar 2,58 kWh ta 'enerġija mekkanika minn litru ta' gażolina, 3,42 kWh minn litru ta 'karburant tad-diżil, u 0,09 kWh minn kilogramma ta' batterija tal-jone tal-litju. Allura d-differenza mhix aktar minn mitt darba, iżda biss madwar tletin darba. Dan huwa l-aħjar numru, iżda għadu mhux verament roża. Pereżempju, ikkunsidra l-Audi R8 sportiva. Il-batteriji kollha ċċarġjati tiegħu, li jiżnu 470 kg, għandhom ekwivalenti ta' enerġija għal 16,3 litri ta' petrol jew 12,3 litri ta' fjuwil tad-diżil biss. Jew, kieku kellna Audi A4 3,0 TDI b'kapaċità ta 'tank ta' 62 litru ta 'karburant tad-diżil u ridna li jkollna l-istess medda fuq drive ta' batteriji pur, ikollna bżonn bejn wieħed u ieħor 2350 kg ta 'batteriji. S'issa, dan il-fatt ma jagħtix lill-karozza elettrika futur sabiħ ħafna. Madankollu, m'hemmx bżonn li titfa 'shotgun lejn is-segala, peress li l-pressjoni biex jiġu żviluppati "e-cars" bħal dawn se titneħħa mill-lobby aħdar bla ħniena, għalhekk jekk il-produtturi tal-karozzi jħobbu jew le, għandhom jipproduċu xi ħaġa "aħdar" . “. Sostitut definit għal drive purament elettriku huwa l-hekk imsejħa ibridi, li jgħaqqdu magna ta 'kombustjoni interna ma' mutur elettriku. Bħalissa l-aktar magħrufa huma, pereżempju, it-Toyota Prius (Auris HSD bl-istess teknoloġija ibrida) jew il-Honda Inside. Madankollu, il-firxa purament elettrika tagħhom għadha laughable. Fl-ewwel każ, madwar 2 km (fl-aħħar verżjoni ta 'Plug In tiżdied "għal" 20 km), u fit-tieni, Honda lanqas biss iħabbat fuq drive purament elettriku. S'issa, l-effettività li tirriżulta fil-prattika mhix mirakoluża daqs kemm tissuġġerixxi r-reklamar tal-massa. Ir-realtà wriet li jistgħu kulurhom bi kwalunkwe moviment blu (ekonomija) l-aktar bit-teknoloġija konvenzjonali. Il-vantaġġ tal-impjant tal-enerġija ibrida jinsab prinċipalment fl-ekonomija tal-fjuwil meta ssuq fil-belt. Audi riċentement qalet li bħalissa huwa meħtieġ biss li jitnaqqas il-piż tal-ġisem biex tinkiseb, bħala medja, l-istess ekonomija tal-fjuwil li xi ditti jiksbu billi jinstallaw sistema ibrida f’karozza. Mudelli ġodda ta 'xi karozzi juru wkoll li din mhix scream fid-dlam. Pereżempju, is-seba’ ġenerazzjoni Volkswagen Golf introdotta reċentement tuża komponenti eħfef biex titgħallem minn u fil-prattika effettivament tuża inqas fjuwil minn qabel. Il-produttur tal-karozzi Ġappuniż Mazda ħa direzzjoni simili. Minkejja dawn it-talbiet, l-iżvilupp ta 'sewqan ibridu ta' "medda twila" ikompli. Bħala eżempju, se nsemmi l-Opel Ampera u, paradossalment, il-mudell mill-Audi A1 e-tron.

Faċilità ta 'użu ta' drives individwali

Riżorsa tal-enerġija	Effiċjenza tal-magna	Enerġija effettiva / l	Enerġija effettiva / kg
-petrol	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Żejt	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Batteriji tal-jone tal-litju	0,90	-	KOLLOX SEW. 0,1 kWh / kg

Vauxhall Ampera

Għalkemm l-Opel Ampera ħafna drabi tiġi ppreżentata bħala vettura elettrika, fil-fatt hija vettura ibrida. Minbarra l-mutur elettriku, l-Ampere juża wkoll magna b’kombustjoni interna ta ’1,4 litru ta’ 63 kW. Madankollu, din il-magna tal-gażolina ma ssuqx ir-roti direttament, iżda pjuttost taġixxi bħala ġeneratur f'każ li l-batteriji jispiċċaw mingħajr elettriku. enerġija. Il-parti elettrika hija rappreżentata minn mutur elettriku bi produzzjoni ta '111 kW (150 hp) u torque ta' 370 Nm. Il-provvista tal-enerġija hija mħaddma minn 220 ċellula tal-litju f'forma ta 'T. Għandhom qawwa totali ta' 16 kWh u jiżnu 180 kg. Din il-karozza elettrika tista 'tivvjaġġa 40-80 km fuq drive purament elettriku. Din id-distanza ħafna drabi hija suffiċjenti għas-sewqan tal-belt il-ġurnata kollha u tnaqqas b'mod sinifikanti l-ispejjeż operattivi minħabba li t-traffiku tal-belt jeħtieġ konsum sinifikanti ta 'fjuwil fil-każ ta' magni tal-kombustjoni. Il-batteriji jistgħu jerġgħu jiġu ċċarġjati mill-iżbokk standard, u meta kkombinati mal-magna tal-kombustjoni interna, il-firxa tal-Ampera testendi għal ħames mitt kilometru rispettabbli ħafna.

Audi e-electron A1

Audi, li tippreferi sewqan klassiku b'teknoloġija aktar avvanzata minn sewqan ibridu teknikament impenjattiv ħafna, introduċiet karozza ibrida A1 e-tron interessanti aktar minn sentejn ilu. Batteriji tal-jone tal-litju b'kapaċità ta '12 kWh u piż ta' 150 kg huma ċċarġjati minn magna Wankel bħala parti minn ġeneratur li juża l-enerġija fil-forma ta 'gażolina maħżuna f'tank ta' 254 litru. Il-magna għandha volum ta '15-il metru kubu. ċm u jiġġenera 45 kW / h el. enerġija. Il-mutur elettriku għandu qawwa ta '75 kW u jista' jipproduċi sa 0 kW ta 'enerġija fi żmien qasir. Aċċelerazzjoni minn 100 għal 10 hija madwar 130 sekonda u veloċità massima ta 'madwar 50 km / h. Il-karozza tista' tivvjaġġa madwar 12 km madwar il-belt fuq drive purament elettriku. Wara t-tnaqqis ta' e. l-enerġija hija attivata b'mod diskret mill-magna tal-kombustjoni interna li ddur u terġa 'tiċċarġja l-elettriku. enerġija għall-batteriji. Il-firxa totali b'batteriji kompletament iċċarġjati u 250 litru petrol hija ta' madwar 1,9 km b'konsum medju ta' 100 litru għal kull 1450 km. Il-piż operattiv tal-vettura huwa 12-il kg. Ejja nagħtu ħarsa lejn konverżjoni sempliċi biex naraw b'paragun dirett kemm hi moħbija enerġija f'tank ta' 30 litru. Jekk wieħed jassumi effiċjenza tal-magna Wankel moderna ta '70%, imbagħad 9 kg minnha, flimkien ma' 12 kg (31 L) ta 'gażolina, hija ekwivalenti għal 79 kWh ta' enerġija maħżuna fil-batteriji. Allura 387,5 kg ta 'magna u tank = 1 kg ta' batteriji (ikkalkulati fil-piżijiet Audi A9 e-Tron). Kieku ridna nżidu t-tank tal-fjuwil bi 62 litru, diġà jkollna XNUMX kWh ta’ enerġija disponibbli biex tħaddem il-karozza. Allura nistgħu nkomplu. Imma jrid ikollu qabda waħda. Mhux se tibqa’ karozza “aħdar”. Allura anke hawn jidher b'mod ċar li d-drajv elettriku huwa limitat b'mod sinifikanti mid-densità tal-enerġija tal-enerġija maħżuna fil-batteriji.

B'mod partikolari, il-prezz ogħla, kif ukoll il-piż għoli, wasslu għall-fatt li s-sewqan ibridu f'Audi gradwalment spiċċat fl-isfond. Madankollu, dan ma jfissirx li l-iżvilupp ta’ karozzi ibridi u vetturi elettriċi f’Audi iddeprezza kompletament. Informazzjoni dwar il-verżjoni l-ġdida tal-mudell A1 e-tron dehret reċentement. Meta mqabbla ma' dik ta' qabel, il-magna/ġeneratur rotanti ġiet mibdula b'magna turbocharged bi tliet ċilindri ta' 1,5 kW ta' 94 litri. L-użu tal-unità tal-kombustjoni interna klassika kien sfurzat minn Audi prinċipalment minħabba d-diffikultajiet assoċjati ma 'din it-trażmissjoni, u l-magna ġdida ta' tliet ċilindri hija mfassla mhux biss biex tiċċarġja l-batteriji, iżda taħdem ukoll direttament mar-roti tas-sewqan. Il-batteriji Sanyo għandhom output identiku ta '12kWh, u l-firxa tas-sewqan purament elettriku żdiedet bi ftit għal madwar 80km. Audi tgħid li l-A1 e-tron aġġornat għandu medja ta' litru għal kull mitt kilometru. Sfortunatament, din l-ispiża għandha snag wieħed. Għal vetturi ibridi b'firxa elettrika pura estiża. drive juża teknika interessanti għall-kalkolu tar-rata tal-fluss finali. L-hekk imsejjaħ konsum huwa injorat. riforniment mill- in-netwerk tal-iċċarġjar tal-batterija, kif ukoll il-konsum finali l / 100 km, iqis biss il-konsum tal-gażolina għall-aħħar 20 km ta 'sewqan, meta jkun hemm l-elettriku. ħlas tal-batterija. Permezz ta 'kalkolu sempliċi ħafna, nistgħu nikkalkulaw dan jekk il-batteriji ġew skarikati b'mod xieraq. saqna wara li spiċċat il-qawwa. enerġija minn batteriji purament tal-gażolina, bħala riżultat, il-konsum se jiżdied ħames darbiet, jiġifieri, 5 litri ta 'gażolina għal kull 100 km.

Audi A1 e-tron II. ġenerazzjoni

Problemi tal-ħażna tal-elettriku

Il-kwistjoni tal-ħażna tal-enerġija hija antika daqs l-inġinerija elettrika nnifisha. L-ewwel sorsi ta 'l-elettriku kienu ċelloli galvaniċi. Wara żmien qasir, ġiet skoperta l-possibbiltà ta 'proċess riversibbli ta' akkumulazzjoni ta 'elettriku f'ċelloli sekondarji galvaniċi - batteriji. L-ewwel batteriji użati kienu batteriji taċ-ċomb, wara ftit żmien nikil-ħadid u ftit aktar tard nikil-kadmju, u l-użu prattiku tagħhom dam aktar minn mitt sena. Għandu jingħad ukoll li, minkejja riċerka intensiva madwar id-dinja f’dan il-qasam, id-disinn bażiku tagħhom ma tantx inbidel. Bl-użu ta 'teknoloġiji ġodda tal-manifattura, it-titjib tal-proprjetajiet tal-materjali bażi u l-użu ta' materjali ġodda għas-separaturi taċ-ċelluli u tal-bastimenti, kien possibbli li titnaqqas ftit il-gravità speċifika, titnaqqas l-awto-skariku taċ-ċelloli, u tiżdied il-kumdità u s-sigurtà tal-operatur, iżda dan huwa dwar dan. L-iżvantaġġ l-aktar sinifikanti, jiġifieri. Proporzjon sfavorevoli ħafna tal-ammont ta 'enerġija maħżuna mal-piż u l-volum tal-batteriji baqa'. Għalhekk, dawn il-batteriji ntużaw prinċipalment f'applikazzjonijiet statiċi (provvisti ta 'enerġija ta' backup f'każ li l-provvista ta 'enerġija ewlenija tfalli, eċċ.). Il-batteriji ntużaw bħala sors ta 'enerġija għas-sistemi ta' trazzjoni, speċjalment fuq il-ferroviji (karrettuni tat-trasport), fejn il-piż tqil u d-dimensjonijiet sinifikanti wkoll ma jfixklux wisq.

Progress tal-ħażna tal-enerġija

Madankollu, il-ħtieġa li jiġu żviluppati ċelloli b'kapaċitajiet u dimensjonijiet żgħar f'sigħat ta 'ampere żdiedet. Għalhekk, ġew iffurmati ċelloli primarji alkalini u verżjonijiet issiġillati ta 'nikil-kadmju (NiCd) u mbagħad batteriji tan-nikil-metall idrur (NiMH). Għall-inkapsulament taċ-ċelloli, intgħażlu l-istess forom u daqsijiet tal-kmiem bħal għaċ-ċelloli primarji tal-klorur taż-żingu konvenzjonali s'issa. B’mod partikolari, il-parametri miksuba tal-batteriji tan-nikil-metall idrid jagħmluha possibbli li jintużaw, b’mod partikolari, fit-telefowns ċellulari, laptops, drives manwali ta ’għodda, eċċ. It-teknoloġija tal-manifattura ta’ dawn iċ-ċelloli hija differenti mit-teknoloġiji użati għal ċelloli kapaċità kbira f'amper-sigħat. L-arranġament lamellari tas-sistema tal-elettrodu taċ-ċellula l-kbira huwa sostitwit bit-teknoloġija tal-konverżjoni tas-sistema tal-elettrodu, inklużi s-separaturi, f'koljatura ċilindrika, li tiddaħħal u tiġi kkuntattjata ma 'ċelloli ta' għamla regolari fid-daqsijiet AAA, AA, C u D, risp. multipli tad-daqs tagħhom. Għal xi applikazzjonijiet speċjali, huma prodotti ċelloli ċatti speċjali.

Il-vantaġġ taċ-ċelloli ermetiċi b'elettrodi spirali huwa ħafna drabi kapaċità akbar li jiċċarġja u jarmi b'kurrenti għoljin u l-proporzjon tad-densità relattiva tal-enerġija għall-piż u l-volum taċ-ċelluli meta mqabbel mad-disinn klassiku taċ-ċelloli kbar. L-iżvantaġġ huwa aktar awto-kwittanza u inqas ċikli tax-xogħol. Il-kapaċità massima ta 'ċellula NiMH waħda hija madwar 10 Ah. Iżda, bħal ċilindri oħra ta 'dijametru ikbar, ma jippermettux iċċarġjar ta' kurrenti għoljin wisq minħabba dissipazzjoni tas-sħana problematika, li tnaqqas ħafna l-użu f'vetturi elettriċi, u għalhekk dan is-sors jintuża biss bħala batterija awżiljarja f'sistema ibrida (Toyota Prius 1,3 .XNUMX kWh).

Avvanz sinifikanti fil-qasam tal-ħażna tal-enerġija kien l-iżvilupp ta 'batteriji tal-litju sikuri. Il-litju huwa element b'valur ta 'potenzjal elettrokimiku għoli, iżda huwa wkoll estremament reattiv f'sens ossidattiv, li jikkawża wkoll problemi meta jintuża metall tal-litju fil-prattika. Meta l-litju jiġi f'kuntatt ma 'l-ossiġnu atmosferiku, isseħħ kombustjoni, li, skond il-proprjetajiet ta' l-ambjent, jista 'jkollha l-karattru ta' splużjoni. Din il-proprjetà spjaċevoli tista 'tiġi eliminata jew billi tipproteġi bir-reqqa l-wiċċ, jew billi tuża komposti tal-litju inqas attivi. Bħalissa, l-aktar batteriji komuni tal-jone tal-litju u tal-polimeru tal-litju b'kapaċità ta '2 sa 4 Ah f'ampere-sigħat. L-użu tagħhom huwa simili għal dak ta 'NiMh, u b'vultaġġ medju ta' skarigu ta '3,2 V, 6 sa 13 Wh ta' enerġija hija disponibbli. Meta mqabbla mal-batteriji tal-idrur tan-nikil-metall, il-batteriji tal-litju jistgħu jaħżnu darbtejn sa erba 'darbiet aktar enerġija għall-istess volum. Il-batteriji tal-jone tal-litju (polimeru) għandhom elettrolit f'forma ta 'ġel jew solida u jistgħu jiġu manifatturati f'ċelloli ċatti irqaq daqs ftit minn għaxra ta' millimetru fi kważi kull forma biex jaqdu l-ħtiġijiet tal-applikazzjoni rispettiva.

Is-sewqan elettriku f'karozza tal-passiġġieri jista 'jsir bħala l-prinċipali u wieħed biss (karozza elettrika) jew kombinat, fejn is-sewqan elettriku jista' jkun kemm is-sors dominanti kif ukoll awżiljarju ta 'trazzjoni (sewqan ibridu). Skont il-varjant użat, ir-rekwiżiti tal-enerġija għat-tħaddim tal-vettura u għalhekk il-kapaċità tal-batteriji jvarjaw. Fil-vetturi elettriċi, il-kapaċità tal-batterija hija bejn 25 u 50 kWh, u b'sewqan ibridu, hija naturalment aktar baxxa u tvarja minn 1 sa 10 kWh. Mill-valuri mogħtija wieħed jista 'jara li f'vultaġġ ta' ċellula waħda (litju) ta '3,6 V, huwa meħtieġ li ċ-ċelloli jiġu kkonnettjati f'serje. Sabiex jitnaqqas it-telf fil-kondutturi tad-distribuzzjoni, l-inverters u l-koljaturi tal-muturi, huwa rakkomandat li tagħżel vultaġġ ogħla mis-soltu fin-netwerk abbord (12 V) għal drives - valuri komunement użati huma minn 250 sa 500 V. Minn illum, iċ-ċelloli tal-litju huma ovvjament it-tip l-aktar adattat. Ċertament, għadhom għaljin ħafna, speċjalment meta mqabbla ma 'batteriji taċ-ċomb-aċidu. Madankollu, huma ħafna aktar diffiċli.

Il-vultaġġ nominali taċ-ċelloli tal-batterija tal-litju konvenzjonali huwa 3,6 V. Dan il-valur huwa differenti miċ-ċelloli konvenzjonali tal-idrur tan-nikil-metall, rispettivament. NiCd, li għandhom vultaġġ nominali ta '1,2 V (jew ċomb - 2 V), li, jekk jintuża fil-prattika, ma jippermettix interkambjabbiltà taż-żewġ tipi. L-iċċarġjar ta 'dawn il-batteriji tal-litju huwa kkaratterizzat mill-ħtieġa li jinżamm b'mod preċiż ħafna l-valur tal-vultaġġ massimu tal-iċċarġjar, li jeħtieġ tip speċjali ta' ċarġer u, b'mod partikolari, ma jippermettix l-użu ta 'sistemi ta' ċċarġjar iddisinjati għal tipi oħra ta 'ċelluli.

Karatteristiċi ewlenin tal-batteriji tal-litju

Il-karatteristiċi ewlenin tal-batteriji għal vetturi elettriċi u ibridi jistgħu jitqiesu bħala l-karatteristiċi tal-iċċarġjar u l-ħatt tagħhom.

Karatteristika tal-iċċarġjar 

Il-proċess tal-iċċarġjar jeħtieġ regolazzjoni tal-kurrent tal-iċċarġjar, il-kontroll tal-vultaġġ taċ-ċellula u l-kontroll tat-temperatura kurrenti ma jistgħux jiġu injorati. Għaċ-ċelloli tal-litju li jintużaw illum li jużaw LiCoO2 bħala l-elettrodu tal-katodu, il-limitu massimu tal-vultaġġ tal-iċċarġjar huwa 4,20 sa 4,22 V għal kull ċellula. Li taqbeż dan il-valur iwassal għal ħsara fil-proprjetajiet taċ-ċellula u, għall-kuntrarju, nuqqas li jintlaħaq dan il-valur ifisser li ma tużax il-kapaċità nominali taċ-ċellula. Għall-iċċarġjar, tintuża l-karatteristika tas-soltu IU, jiġifieri, fl-ewwel fażi hija ċċarġjata b'kurrent kostanti sakemm tintlaħaq vultaġġ ta '4,20 V / cell. Il-kurrent tal-iċċarġjar huwa limitat għall-valur massimu permissibbli speċifikat mill-manifattur taċ-ċellula, rispettivament. għażliet tal-ċarġer. Il-ħin tal-iċċarġjar fl-ewwel stadju jvarja minn bosta għexieren ta 'minuti għal diversi sigħat, skont il-kobor tal-kurrent tal-iċċarġjar. Il-vultaġġ taċ-ċellula jiżdied gradwalment sa massimu. valuri ta '4,2 V. Kif diġà ssemma, dan il-vultaġġ m'għandux jinqabeż minħabba r-riskju ta' ħsara fiċ-ċellola. Fl-ewwel fażi tal-iċċarġjar, 70 sa 80% tal-enerġija hija maħżuna fiċ-ċelloli, fit-tieni fażi l-bqija. Fit-tieni fażi, il-vultaġġ tal-iċċarġjar jinżamm fil-valur massimu permissibbli, u l-kurrent tal-iċċarġjar jonqos gradwalment. L-iċċarġjar jitlesta meta l-kurrent niżel għal madwar 2-3% tal-kurrent nominali ta 'skarika taċ-ċellula. Peress li l-valur massimu tal-kurrenti tal-iċċarġjar fil-każ ta 'ċelloli iżgħar huwa wkoll bosta drabi ogħla mill-kurrent tal-ħatt, parti sinifikanti tal-elettriku tista' tiġi ffrankata fl-ewwel fażi tal-iċċarġjar. enerġija fi żmien relattivament qasir ħafna (madwar ½ u siegħa). Għalhekk, f'każ ta 'emerġenza, huwa possibbli li l-batteriji ta' vettura elettrika jiġu ċċarġjati sa kapaċità suffiċjenti fi żmien relattivament qasir. Anke fil-każ ta 'ċelloli tal-litju, l-elettriku akkumulat jonqos wara ċertu perjodu ta' ħażna. Madankollu, dan jiġri biss wara madwar 1 xhur ta 'waqfien.

Karatteristiċi tal-ħatt

Il-vultaġġ l-ewwel jinżel malajr għal 3,6-3,0 V (jiddependi fuq il-kobor tal-kurrent ta 'skarika) u jibqa' kważi kostanti matul il-kwittanza kollha. Wara l-eżawriment tal-provvista tal-posta elettronika. l-enerġija wkoll tnaqqas il-vultaġġ taċ-ċellula malajr ħafna. Għalhekk, il-ħatt għandu jitlesta mhux aktar tard mill-vultaġġ speċifikat tal-ħruġ tal-manifattur ta '2,7 sa 3,0 V.

Inkella, l-istruttura tal-prodott tista 'ssirilha ħsara. Il-proċess tal-ħatt huwa relattivament faċli biex jiġi kkontrollat. Huwa limitat biss mill-valur tal-kurrent u jieqaf meta jintlaħaq il-valur tal-vultaġġ finali tad-disċarġ. L-unika problema hija li l-proprjetajiet ta 'ċelloli individwali f'arranġament sekwenzjali qatt ma huma l-istess. Għalhekk, għandha tingħata attenzjoni biex il-vultaġġ ta 'kwalunkwe ċellula ma jaqax taħt il-vultaġġ finali ta' skarika, billi dan jista 'jagħmilha ħsara u b'hekk jikkawża l-funzjonament ħażin tal-batterija kollha. L-istess għandu jiġi kkunsidrat meta tiġi ċċarġjata l-batterija.

It-tip imsemmi ta 'ċelloli tal-litju b'materjal ta' katodu differenti, li fih l-ossidu tal-kobalt, nikil jew manganiż huwa sostitwit bil-fosfidu Li3V2 (PO4) 3, jelimina r-riskji msemmija ta 'ħsara liċ-ċellula minħabba nuqqas ta' konformità. kapaċità ogħla. Iddikjarata wkoll hija l-ħajja tas-servizz iddikjarata tagħhom ta 'madwar 2 ċikli ta' ċarġ (bi skarika ta '000%) u speċjalment il-fatt li meta ċ-ċellula tkun skarikata kompletament, ma ssirx ħsara. Il-vantaġġ huwa wkoll vultaġġ nominali ogħla ta 'madwar 80 meta tiċċarġja sa 4,2 V.

Mid-deskrizzjoni ta 'hawn fuq, jista' jkun indikat b'mod ċar li l-batteriji tal-litju bħalissa huma l-unika alternattiva bħall-ħażna tal-enerġija għas-sewqan ta 'karozza meta mqabbla mal-enerġija maħżuna fil-karburant fossili f'tank tal-karburant. Kwalunkwe żieda fil-kapaċità speċifika tal-batterija se żżid il-kompetittività ta 'din id-drajv favur l-ambjent. Nistgħu biss nittamaw li l-iżvilupp ma jonqosx, imma, għall-kuntrarju, nimxu 'l quddiem bosta mili.

Eżempji ta 'vetturi li jużaw batteriji ibridi u elettriċi

Toyota Prius huwa ibridu klassiku b'riżerva ta 'enerġija baxxa fuq elettriku pur. issuq

It-Toyota Prius juża batterija NiMH ta ’1,3 kWh, li tintuża primarjament bħala sors ta’ enerġija għall-aċċelerazzjoni u tippermetti li jintuża drive elettriku separat għal distanza ta ’madwar 2 km b'massimu. veloċità ta ’50 km / h. Il-verżjoni Plug-In diġà tuża batteriji tal-jone tal-litju b’kapaċità ta’ 5,4 kWh, li jippermettilek issuq esklussivament fuq drive elettriku għal distanza ta ’14-20 km b’veloċità massima. veloċità 100 km / h.

Opel Ampere-hybrid b'riżerva ta 'enerġija miżjuda fuq e-mail pura. issuq

Il-vettura elettrika b'firxa estiża (40-80 km), kif Opel issejjaħ l-Amper b'ħames bibien b'erba 'siġġijiet, hija mħaddma minn mutur elettriku li jipproduċi 111 kW (150 hp) u 370 Nm ta' torque. Il-provvista tal-enerġija hija mħaddma minn 220 ċellula tal-litju f'forma ta 'T. Għandhom qawwa totali ta' 16 kWh u jiżnu 180 kg. Il-ġeneratur huwa magna petrol 1,4 litru bi produzzjoni ta '63 kW.

Mitsubishi u MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. karozzi

Batteriji tal-litju-jone b'kapaċità ta '16 kWh jippermettu lill-vettura tivvjaġġa sa 150 km mingħajr ma terġa' tiċċarġja, kif imkejjel skont l-istandard NEDC (New European Driving Cycle). Il-batteriji ta 'vultaġġ għoli (330 V) jinsabu ġewwa l-art u huma wkoll protetti mill-qafas tal-benniena minn ħsara f'każ ta' impatt. Huwa prodott ta 'Lithium Energy Japan, impriża konġunta bejn Mitsubishi u GS Yuasa Corporation. B'kollox hemm 88 artiklu. L-elettriku għas-sewqan huwa pprovdut minn batterija tal-jone tal-litju ta '330 V, li tikkonsisti f'88 ċellula ta' 50 Ah b'kapaċità totali ta '16 kWh. Il-batterija tiġi ċċarġjata minn ħanut tad-dar fi żmien sitt sigħat, bl-użu ta ’ċarġer mgħaġġel estern (125 A, 400 V), il-batterija tiġi ċċarġjata għal 80% f’nofs siegħa.

Jiena nnifsi dilettant kbir tal-vetturi elettriċi u nissorvelja kontinwament dak li qed jiġri f'dan il-qasam, iżda r-realtà fil-mument mhix daqshekk ottimista. Dan huwa kkonfermat ukoll mill-informazzjoni ta 'hawn fuq, li turi li l-ħajja kemm ta' vetturi elettriċi puri kif ukoll ibridi mhix faċli, u ħafna drabi logħba tan-numri biss tippretendi li tkun. Il-produzzjoni tagħhom għadha impenjattiva u għalja ħafna, u l-effettività tagħhom hija ripetutament dibattibbli. L-iżvantaġġ ewlieni tal-vetturi elettriċi (ibridi) huwa l-kapaċità speċifika baxxa ħafna tal-enerġija maħżuna fil-batteriji meta mqabbla mal-enerġija maħżuna fil-fjuwils konvenzjonali (diżil, gażolina, gass taż-żejt likwifikat, gass naturali kkompressat). Biex verament iġibu l-qawwa tal-vetturi elettriċi eqreb lejn il-karozzi konvenzjonali, il-batteriji jkollhom inaqqsu l-piż tagħhom b'mill-inqas għaxra. Dan ifisser li l-imsemmija Audi R8 e-tron kellha taħżen 42 kWh mhux f'470 kg, iżda f'47 kg. Barra minn hekk, il-ħin tal-iċċarġjar ikollu jitnaqqas b'mod sinifikanti. Madwar siegħa b'kapaċità ta '70-80% għadha ħafna, u mhux qed nitkellem dwar 6-8 sigħat bħala medja fuq ħlas sħiħ. M'hemmx għalfejn nemmnu l-bulshit dwar il-produzzjoni żero ta 'vetturi elettriċi tas-CO2 lanqas. Ejjew immedjatament ninnotaw il-fatt li L-enerġija fis-sokits tagħna hija ġġenerata wkoll minn impjanti tal-enerġija termali, u mhux biss jipproduċu biżżejjed CO2. Biex ma nsemmux il-produzzjoni aktar kumplessa ta’ karozza bħal din, fejn il-ħtieġa ta’ CO2 għall-produzzjoni hija ferm akbar milli f’waħda klassika. Ma rridux ninsew dwar in-numru ta 'komponenti li fihom materjali tqal u tossiċi u r-rimi sussegwenti problematiku tagħhom.

Bl-iżvantaġġi kollha msemmija u mhux imsemmija, karozza elettrika (ibrida) għandha wkoll vantaġġi innegabbli. Fit-traffiku urban jew fuq distanzi iqsar, l-operat aktar ekonomiku tagħhom huwa innegabbli, biss minħabba l-prinċipju tal-ħażna tal-enerġija (irkupru) waqt l-ibbrejkjar, meta f'vetturi konvenzjonali titneħħa waqt l-ibbrejkjar fil-forma ta 'sħana mormija fl-arja, mhux biex semmi l-possibbiltà ta’ ftit km issuq madwar il-belt għall-iċċarġjar irħis mill-posta elettronika pubblika. nett. Jekk inqabblu karozza elettrika pura u karozza klassika, allura f'karozza konvenzjonali hemm magna tal-kombustjoni interna, li fiha nnifisha hija element mekkaniku pjuttost kumpless. Il-qawwa tagħha trid tiġi trasferita lir-roti b'xi mod, u dan isir l-aktar permezz ta 'trasmissjoni manwali jew awtomatika. Għad hemm differenzjali wieħed jew aktar fil-mod, xi kultant ukoll driveshaft u serje ta 'xaftijiet tal-fus. Naturalment, il-karozza teħtieġ ukoll li tnaqqas il-veloċità, il-magna teħtieġ li tiksaħ, u din l-enerġija termali tintilef inutilment għall-ambjent bħala sħana residwa. Karozza elettrika hija ħafna aktar effiċjenti u sempliċi - (ma tapplikax għal drive ibridu, li hija kkumplikata ħafna). Il-karozza elettrika ma fihx gearboxes, gearboxes, cardans u nofs xaftijiet, tinsa l-magna fuq quddiem, wara jew fin-nofs. Ma fihx radjatur, jiġifieri coolant u starter. Il-vantaġġ ta 'karozza elettrika huwa li tista' tinstalla muturi direttament fir-roti. U f'daqqa waħda għandek l-ATV perfett li jista 'jikkontrolla kull rota indipendentement mill-oħrajn. Għalhekk, b'vettura elettrika, mhux se jkun diffiċli li tikkontrolla rota waħda biss, u huwa wkoll possibbli li tagħżel u tikkontrolla l-aħjar distribuzzjoni tal-qawwa għall-irkejjen. Kull wieħed mill-muturi jista 'jkun ukoll brejk, għal darb'oħra kompletament indipendenti mir-roti l-oħra, li jikkonverti mill-inqas ftit mill-enerġija kinetika lura f'enerġija elettrika. Bħala riżultat, il-brejkijiet konvenzjonali se jkunu soġġetti għal ħafna inqas stress. Il-magni jistgħu jipproduċu l-qawwa massima disponibbli kważi fi kwalunkwe ħin u mingħajr dewmien. L-effiċjenza tagħhom fil-konverżjoni tal-enerġija maħżuna fil-batteriji f'enerġija kinetika hija ta 'madwar 90%, li hija madwar tliet darbiet dik ta' muturi konvenzjonali. Konsegwentement, ma jiġġenerawx daqstant sħana residwa u m'għandhomx għalfejn ikunu diffiċli biex jiksħu. Kulma għandek bżonn għal dan huwa ħardwer tajjeb, unità ta 'kontroll u programmatur tajjeb.

Suma sumárum. Jekk karozzi elettriċi jew Ibridi huma saħansitra eqreb lejn karozzi klassiċi b'magni effiċjenti fl-użu tal-fjuwil, xorta għandhom triq diffiċli ħafna u diffiċli quddiemhom. Nispera biss li dan mhux ikkonfermat minn numru ta 'numri qarrieqa jew. pressjoni esaġerata mill-uffiċjali. Imma ejja ma naqtgħux qalbna. L-iżvilupp tan-nanoteknoloġija huwa verament miexi bil-qabża, u, forsi, il-mirakli huma verament maħżuna għalina fil-futur qarib.

Fl-aħħarnett, se nżid ħaġa oħra interessanti. Diġà hemm stazzjon tal-fjuwil solari.

Toyota Industries Corp (TIC) żviluppat stazzjon tal-iċċarġjar solari għal vetturi elettriċi u ibridi. L-istazzjon huwa wkoll imqabbad mal-grilja tal-enerġija, għalhekk il-pannelli solari ta '1,9 kW huma aktar probabbli sors addizzjonali ta' enerġija. Bl-użu ta 'sors ta' enerġija (solari) awtonomu, l-istazzjon tal-iċċarġjar jista 'jipprovdi qawwa massima ta' 110 VAC / 1,5 kW, meta mqabbad mal-mejn, joffri massimu ta '220 VAC / 3,2 kW.

L-elettriku mhux użat minn pannelli solari jinħażen f'batteriji, li jistgħu jaħżnu 8,4 kWh għal użu aktar tard. Huwa wkoll possibbli li tforni l-elettriku għan-netwerk tad-distribuzzjoni jew l-aċċessorji tal-istazzjon tal-provvista. L-istands tal-iċċarġjar użati fl-istazzjon għandhom teknoloġija tal-komunikazzjoni inkorporata li kapaċi tidentifika vetturi, rispettivament. is-sidien tagħhom jużaw smart cards.

Termini importanti għall-batteriji

• Power - jindika l-ammont ta 'ċarġ elettriku (ammont ta' enerġija) maħżun fil-batterija. Huwa speċifikat f'sigħat ampere (Ah) jew, fil-każ ta 'apparati żgħar, f'sigħat milliamp (mAh). Batterija ta '1 Ah (= 1000 mAh) teoretikament hija kapaċi twassal 1 amp għal siegħa.
• Reżistenza interna - jindika l-abbiltà tal-batterija li tipprovdi aktar jew inqas kurrent ta 'skarika. Għall-illustrazzjoni, jistgħu jintużaw żewġ bottijiet, wieħed bi żbokk iżgħar (reżistenza interna għolja) u l-ieħor b'waħda akbar (reżistenza interna baxxa). Jekk niddeċiedu li nbattluhom, canister b'toqba iżgħar tad-drenaġġ jitbattal aktar bil-mod.
• Vultaġġ stmat tal-batterija - għal batteriji nikil-kadmju u nikil-idrur tal-metall, huwa 1,2 V, ċomb 2 V u litju minn 3,6 sa 4,2 V. Waqt it-tħaddim, dan il-vultaġġ ivarja fi żmien 0,8 - 1,5 V għal batteriji tan-nikil-kadmju u nikil-idrur tal-metall, 1,7 - 2,3 V għaċ-ċomb u 3-4,2 u 3,5-4,9 għall-litju.
• Kurrent tal-iċċarġjar, kurrent tal-ħatt – espressi f'amperes (A) jew milliamps (mA). Din hija informazzjoni importanti għall-użu prattiku tal-batterija in kwistjoni għal apparat partikolari. Jiddetermina wkoll il-kundizzjonijiet għall-iċċarġjar u l-ħatt korrett tal-batterija sabiex il-kapaċità tagħha tintuża għall-massimu u fl-istess ħin ma tinqeridx.
• Iċċarġjar acc. kurva tal-ħatt - turi grafikament il-bidla fil-vultaġġ skont il-ħin meta tiċċarġja jew tiċċarġja l-batterija. Meta batterija tiġi skarikata, tipikament ikun hemm bidla żgħira fil-vultaġġ għal madwar 90% tal-ħin tal-ħatt. Għalhekk, huwa diffiċli ħafna li jiġi ddeterminat l-istat attwali tal-batterija mill-vultaġġ imkejjel.
• Awto-kwittanza, awto-kwittanza – Il-batterija ma tistax iżżomm l-elettriku l-ħin kollu. enerġija, peress li r-reazzjoni fl-elettrodi hija proċess riversibbli. Batterija ċċarġjata tiskarika gradwalment waħedha. Dan il-proċess jista' jieħu minn diversi ġimgħat sa xhur. Fil-każ ta 'batteriji taċ-ċomb-aċidu, dan huwa 5-20% kull xahar, għal batteriji tan-nikil-kadmju - madwar 1% tal-ċarġ elettriku kuljum, fil-każ ta' batteriji tan-nikil-idrur tal-metall - madwar 15-20% kull xahar, u l-litju jitlef madwar 60%. kapaċità għal tliet xhur. L-awto-skarigu jiddependi mit-temperatura ambjentali kif ukoll mir-reżistenza interna (batteriji b'iskarigu ta 'reżistenza interna ogħla inqas) u naturalment id-disinn, il-materjali użati u l-abbilità huma importanti wkoll.
•  Batterija (kitts) – Il-batteriji biss f'każijiet eċċezzjonali jintużaw individwalment. Normalment huma konnessi f'sett, kważi dejjem konnessi f'serje. Il-kurrent massimu ta 'tali sett huwa ugwali għall-kurrent massimu ta' ċellula individwali, il-vultaġġ nominali huwa s-somma tal-vultaġġi nominali taċ-ċelloli individwali.
•  Akkumulazzjoni ta 'batteriji.  Batterija ġdida jew mhux użata għandha tkun soġġetta għal ċiklu ta 'ċarġ sħiħ bil-mod wieħed u preferibbilment (3-5) bil-mod u skarika bil-mod. Dan il-proċess bil-mod jistabbilixxi l-parametri tal-batterija għal-livell mixtieq.
•  Effett tal-memorja – Dan jiġri meta l-batterija tiġi ċċarġjata u skarikata fl-istess livell b'madwar kostanti, mhux wisq kurrent, u m'għandux ikun hemm ċarġ sħiħ jew skariku fil-fond taċ-ċellula. Dan l-effett sekondarju affettwa NiCd (minimament ukoll NiMH).