Гибриддик жана электрдик унаалар үчүн батареялар

Мурунку макалабызда биз батареяны биринчи кезекте машинаны иштетүү үчүн керектүү электр энергиясынын булагы катары, ошондой эле электр жабдууларын салыштырмалуу кыска мөөнөттө иштетүү үчүн талкуулаганбыз. Бирок, чоң мобилдик түзүлүштөрдү, биздин учурда гибриддик унааларды жана электромобилдерди жылдыруу тармагында колдонулган батареялардын касиеттерине таптакыр башка талаптар коюлат. Унааны иштетүү үчүн бир топ көп энергия керектелет жана бир жерде сакталышы керек. Ички күйүүчү кыймылдаткычы бар классикалык машинада бензин, дизель же LPG түрүндө резервуарда сакталат. Электрдик унаа же гибриддик унаада ал батарейкаларда сакталат, муну электромобилдин негизги көйгөйү катары айтууга болот.

Учурдагы аккумуляторлор аз энергияны сактай алат, бирок алар көлөмдүү, оор жана ошол эле учурда аларды максимумга толтуруу үчүн бир нече саат талап кылынат (көбүнчө 8 же андан көп). Тескерисинче, ички күйүүчү кыймылдаткычтары бар кадимки унаалар кичинекей корпустагы батареяларга салыштырмалуу көп энергияны сактай алышат, бирок заряддоого бир мүнөт, балким эки гана убакыт кетет. Тилекке каршы, электр энергиясын сактоо көйгөйү электромобилдерди жаралгандан бери кыйнап келет, жана талашсыз прогресске карабай, унааны иштетүү үчүн керектелүүчү энергия тыгыздыгы дагы эле өтө төмөн. Кийинки саптарда, электрондук почтаны үнөмдөө Биз энергияны кененирээк талкуулайбыз жана таза электр же гибриддик диск менен машиналардын чыныгы реалдуулугун жакындатууга аракет кылабыз. Бул "электрондук машиналардын" айланасында көптөгөн мифтер бар, андыктан мындай дисктердин артыкчылыктарын же кемчиликтерин жакшылап кароо зыян келтирбейт.

Тилекке каршы, өндүрүүчүлөр тарабынан келтирилген сандар да өтө күмөндүү жана теориялык эмес. Мисалы, Kia Venga 80 кВт кубаттуулугу жана 280 Нм моменти менен электр кыймылдаткычын камтыйт. Кубаттуулугу 24 кВт/саат литий-иондук аккумуляторлор менен камсыздалат, Kia Vengy EVнин болжолдуу диапазону өндүрүүчү боюнча 180 км. Батареялардын кубаттуулугу, толук заряддалган, алар 24 кВт кыймылдаткыч керектөөсүн камсыз кыла аларын, же жарым сааттын ичинде 48 кВт керектөөнү ж.б. бере аларын айтат. Жөнөкөй кайра эсептөө, биз 180 км айдай албайбыз. . Эгерде биз мындай диапазон жөнүндө ойлонгубуз келсе, анда биз болжол менен 60 саат бою орточо 3 км / ч айдашыбыз керек, ал эми кыймылдаткычтын кубаттуулугу номиналдык маанинин ондон бир бөлүгүн, башкача айтканда, 8 кВт. Башка сөз менен айтканда, чындап этият (сак) айдап, сиз дээрлик жумушта тормозду колдоно турган жерде, мындай минүү теориялык жактан мүмкүн. Албетте, биз ар кандай электрдик аксессуарларды киргизүүнү эске албайбыз. Ар бир адам классикалык унаага салыштырмалуу өзүн-өзү тануу кандай болорун элестете алат. Ошол эле учурда классикалык Венгага 40 литр дизель майын куюп, жүздөгөн жана жүздөгөн километрди чектөөсүз айдайсыз. Эмне үчүн мындай? Келгиле, бул энергиянын канча көлөмүн жана классикалык машиненин цистернада канча салмакты көтөрө аларын, ал эми электромобилдин батарейкаларында канча бата аларын салыштырууга аракет кылалы – бул жерден кененирээк бул жерден окуңуз.

Химия менен физикадан бир нече фактылар

• бензиндин калориялуулугу: 42,7 МДж / кг,
• дизелдик отундун калориялуулугу: 41,9 МДж / кг,
• бензин тыгыздыгы: 725 кг / м3,
• майдын тыгыздыгы: 840 кг / м3,
• Джоуль (J) = [кг * м2 / с2],
• Ватт (Вт) = [Ж / с],
• 1 МДж = 0,2778 кВт.

Энергия – бул жоуль (Дж), киловатт саат (кВт/саат) менен өлчөнгөн жумуш аткаруу жөндөмдүүлүгү. Жумуш (механикалык) дененин кыймылы учурунда энергиянын өзгөрүшү менен көрүнөт, энергия менен бирдей бирдиктерге ээ. Күч убакыт бирдигине аткарылган иштин көлөмүн билдирет, негизги бирдиги ватт (Вт).

Энергия булактарынын өзгөчө күчү

Энергия булагы	Калориясы / кг тыгыздыгы	Калориясы / л Энергия / л	Энергия/кг
газолин	42,7 МДж/кг 725 кг/м3	30,96 МДж / л 8,60 кВтс / л	11,86 кВтс / кг
Мунай	41,9 МДж/кг 840 кг/м3	35,20 МДж / л 9,78 кВтс / л	11,64 кВтс / кг
Li-ion батарейкасы (Audi R8 e-tron)	42 кВт / саат 470 кг		0,0893 кВтс / кг

Жогоруда айтылгандардан көрүнүп тургандай, мисалы, 42,7 МДж / кг калориялуу жана 725 кг / м3 тыгыздык менен бензин литрине 8,60 кВт / саат же килограммына 11,86 кВтс энергия сунуштайт. Эгерде биз азыр электромобилдерге орнотулган учурдагы батарейкаларды курсак, мисалы, литий-ион, алардын кубаттуулугу килограммына 0,1 кВт / сааттан аз (жөнөкөйлүк үчүн 0,1 кВт.саатты карайбыз). Кадимки отундар ошол эле салмак үчүн жүз эсе көп энергия берет. Сиз бул чоң айырма экенин түшүнөсүз. Эгерде биз аны кичинекейлерге бөлсөк, мисалы, 31 кВт сааттык аккумулятору бар Chevrolet Cruze 2,6 кгдан аз бензинге же эгер кааласаңыз, болжол менен 3,5 литр бензинге бата турган энергияны алып жүрөт.

Сиз электромобилдин такыр эле башталуусу мүмкүн экенин айта аласыз, ал дагы эле 100 кмден ашык энергияга ээ болбойт. Мунун себеби жөнөкөй. Электр кыймылдаткычы сакталган энергияны механикалык энергияга айландыруу жагынан алда канча эффективдүү. Адатта, ал 90% эффективдүүлүккө ээ болушу керек, ал эми ички күйүүчү кыймылдаткычтын эффективдүүлүгү бензин кыймылдаткычы үчүн 30% жана дизелдик кыймылдаткыч үчүн 35% ды түзөт. Ошондуктан, электр кыймылдаткычына бирдей кубат берүү үчүн, бир топ төмөн энергия запасы менен жетиштүү.

Жеке дисктерди колдонуунун оңойлугу

Жөнөкөйлөштүрүлгөн эсепти баалагандан кийин, биз болжол менен бир литр бензинден 2,58 кВт саат механикалык энергияны, бир литр дизелдик отундан 3,42 кВт саатты жана литий-иондук аккумулятордун килограммынан 0,09 кВт саатты ала алабыз деп болжолдонууда. Демек, айырма жүз эседен ашпайт, болгону отуз эсеге жакын. Бул эң жакшы сан, бирок баары бир кызгылт эмес. Мисалы, спорттук Audi R8ди карап көрөлү. Анын салмагы 470 кг болгон толук заряддалган батареялары 16,3 литр бензинге же 12,3 литр дизелдик отунга барабар. Же, эгерде бизде Audi A4 3,0 TDI 62 литр дизелдик отундун сыйымдуулугу бар болсо жана биз таза аккумулятордук дискте ушундай диапазонго ээ болгубуз келсе, бизге болжол менен 2350 кг батарейка керек болот. Азырынча бул факт электромобилге өтө жаркын келечек бербейт. Бирок, кара буудайга мылтык ыргытуунун кереги жок, анткени мындай "электрондук унааларды" өнүктүрүүгө болгон басымды ырайымсыз жашыл лобби алып салат, андыктан автоөндүрүүчүлөр каалайбы, каалабайбы, алар "жашыл" нерсени чыгарышы керек. . ". Таза электрдик кыймылдаткычтын белгилүү алмаштыруусу бул гибриддер деп аталган, алар ички күйүүчү кыймылдаткычты электр кыймылдаткычы менен бириктирет. Азыркы учурда эң белгилүү, мисалы, Toyota Prius (ошол эле гибриддик технология менен Auris HSD) же Honda Inside. Бирок, алардын таза электрдик диапазону дагы эле күлкүлүү. Биринчи учурда, болжол менен 2 км (Plug In акыркы версиясында ал 20 кмге чейин көбөйгөн), ал эми экинчисинде, Хонда таза электрдик дискти тыкылдатпай да койбойт. Азырынча, иш жүзүндө натыйжа натыйжалуулугу массалык жарнама сунуштайт эле кереметтүү эмес. Чындык көрсөттү, алар көбүнчө кадимки технология менен каалаган көк кыймыл (экономика) менен түстөй алышат. Гибриддик электр станциясынын артыкчылыгы, негизинен, шаарда айдаганда күйүүчү майды үнөмдөөдө. Audi жакында эле кээ бир бренддер унаага гибриддик системаны орнотуу менен жетише турган күйүүчү майдын үнөмдүүлүгүнө жетүү үчүн, учурда дене салмагын азайтуу керек деп билдирди. Кээ бир унаалардын жаңы үлгүлөрү да бул караңгылыкка кыйкырык эмес экенин далилдейт. Мисалы, жакында киргизилген жетинчи муундагы Volkswagen Golf үйрөнүү үчүн жеңилирээк компоненттерди колдонот жана иш жүзүндө мурункуга караганда азыраак күйүүчү май колдонот. Япониянын Mazda автоконцерни да ушундай эле багытты алды. Бул дооматтарга карабастан, "узак аралыкка" гибриддик дискти иштеп чыгуу уланууда. Мисал катары мен Opel Ampera жана, парадоксалдуу түрдө Audi A1 e-tron моделин айта кетейин.

Жеке дисктерди колдонуунун оңойлугу

Энергия булагы	Мотордун натыйжалуулугу	Натыйжалуу энергия / л	Натыйжалуу энергия / кг
газолин	0,30	2,58 кВтс / л	3,56 кВтс / кг
Мунай	0,35	3,42 кВтс / л	4,07 кВтс / кг
Литий-ион батарейкалары	0,90	-	Макул. 0,1 кВтс / кг

Опел Ампера

Опел Ампера көбүнчө электромобил катары көрсөтүлгөнү менен, чындыгында гибриддик унаа. Электр кыймылдаткычынан тышкары, Ампер 1,4 литрлик 63 кВт ички күйүү кыймылдаткычын да колдонот. Бирок, бул бензин кыймылдаткычы дөңгөлөктөрдү түз айдабайт, тескерисинче, батареялары электр энергиясы түгөнүп калган учурда генератордун ролун аткарат. энергия. Электр бөлүгү 111 кВт (150 а.к.) жана 370 Нм моменти бар электр кыймылдаткычы менен көрсөтүлгөн. Электр энергиясы Т-формасындагы 220 литий клеткалары менен иштейт.Алардын жалпы кубаттуулугу 16 кВт.саат жана салмагы 180 кг. Бул электрокар таза электр диск менен 40-80 км жол жүрө алат. Бул аралык көбүнчө шаар бою жүрүү үчүн жетиштүү жана эксплуатациялык чыгымдарды кыйла азайтат, анткени шаардык трафик күйүүчү кыймылдаткычтарда күйүүчү майдын олуттуу керектелишин талап кылат. Батареяларды стандарттык розеткадан дагы толтурууга болот жана ички күйүү кыймылдаткычы менен бирге Амперанын диапазону абдан кадырлуу беш жүз километрге чейин созулат.

Audi e electron A1

Техникалык жактан өтө талап кылынган гибриддик дискке караганда өнүккөн технологиялуу классикалык дискти жактырган Audi эки жылдан ашык убакыт мурун кызыктуу A1 e-tron гибриддик унаасын сунуштаган. Кубаттуулугу 12 кВт/саат жана салмагы 150 кг болгон литий-иондук аккумуляторлор 254 литрлик резервуарда сакталган бензин түрүндөгү энергияны колдонгон генератордун курамында Ванкел кыймылдаткычы менен заряддалат. Кыймылдаткычтын көлөмү 15 куб. см жана 45 кВт/саат эл. энергия. Электр кыймылдаткычы 75 кВт кубаттуулукка ээ жана кыска убакыттын ичинде 0 кВт чейин кубаттуулукту өндүрө алат. 100дөн 10го чейин ылдамдатуу болжол менен 130 секунд жана максималдуу ылдамдыгы болжол менен 50 км/саат.Автоунаа таза электрдик диск менен шаарды айланып 12 кмдей жол жүрө алат. түгөнгөндөн кийин э. энергия ротациялык ичтен күйүүчү кыймылдаткыч тарабынан кылдаттык менен иштетилет жана электр энергиясын кайра заряддайт. батареялар үчүн энергия. Толук заряддалган батарейкалар жана 250 литр бензин менен жалпы диапазону 1,9 кмге орточо 100 литр керектөө менен болжол менен 1450 км. Унаанын иштөө салмагы 12 кг. 30 литрлик резервуарда канча энергия катылганын түздөн-түз салыштыруу үчүн жөнөкөй өзгөртүүнү карап көрөлү. Заманбап Wankel кыймылдаткычынын эффективдүүлүгүн 70% деп алсак, анын 9 кг 12 кг (31 л) бензин менен бирге батарейкаларда сакталган 79 кВт/саат энергияга барабар. Ошентип, 387,5 кг кыймылдаткыч жана танк = 1 кг батарейка (Audi A9 e-Tron салмактары менен эсептелген). Эгерде биз күйүүчү май багынын көлөмүн 62 литрге көбөйтүүнү кааласак, анда бизде XNUMX кВт/саат электр энергиясы машинаны иштете алат. Ошентип, биз уланта алабыз. Бирок анын бир кармашы болушу керек. Ал мындан ары "жашыл" унаа болбойт. Ошентип, бул жерде да электр диски батареяларда сакталган энергиянын кубаттуулугунун тыгыздыгы менен олуттуу чектелгени ачык көрүнүп турат.

Тактап айтканда, жогорку баа, ошондой эле жогорку салмак, Audi гибриддик диск бара-бара экинчи планга өтүп кеткенине алып келди. Бирок, бул Audi компаниясында гибриддик унаалардын жана электромобилдердин өнүгүшү толугу менен эскирди дегенди билдирбейт. Жакында A1 e-tron моделинин жаңы версиясы тууралуу маалымат пайда болду. Мурункуга салыштырмалуу айлануучу кыймылдаткыч/генератор 1,5 кВт кубаттуулугу 94 литрлик үч цилиндрлүү турбомотор менен алмаштырылган. Классикалык ички күйүүчү бирдикти колдонууга Audi негизинен бул берүү менен байланышкан кыйынчылыктардан улам аргасыз болгон жана жаңы үч цилиндрлүү кыймылдаткыч батарейкаларды кубаттоо үчүн гана эмес, ошондой эле диск дөңгөлөктөрү менен түздөн-түз иштөө үчүн иштелип чыккан. Sanyo батарейкаларынын кубаттуулугу 12 кВт/саат, ал эми таза электрдик дисктин диапазону болжол менен 80 кмге чейин бир аз көбөйтүлгөн. Audi жаңыланган A1 e-tron орто эсеп менен жүз километрге бир литр болушу керек дейт. Тилекке каршы, бул чыгашанын бир сызыгы бар. Узартылган таза электр диапазону бар гибриддик унаалар үчүн. диск акыркы агымын эсептөө үчүн кызыктуу ыкманы колдонот. керектөө деген нерсеге көңүл бурулбайт. тартып май куюу батареяны заряддоо тармагы, ошондой эле акыркы керектөө л / 100 км, электр энергиясы болгондо, акыркы 20 км айдоо үчүн бензиндин керектөөсүн гана эске алат. батарея заряды. Абдан жөнөкөй бир эсептөө менен, эгерде батарейкалар туура зарядсызданган болсо, муну эсептей алабыз. электр жарыгы өчүп калгандан кийин айдадык. таза бензин батарейкаларынан энергия, натыйжада, керектөө беш эсеге көбөйөт, башкача айтканда, 5 км үчүн 100 литр бензин.

Audi A1 e-tron II. муун

Электр энергиясын сактоо көйгөйлөрү

Энергияны сактоо маселеси электротехниканын өзү сыяктуу эле эски. Электр энергиясынын алгачкы булактары гальваникалык элементтер болгон. Кыска убакыттан кийин гальваникалык экинчилик элементтерде - аккумуляторлордо электр энергиясынын кайра топтолгон процессинин мүмкүндүгү ачылган. Биринчи колдонулган аккумуляторлор коргошун батареялары болгон, кыска убакыттан кийин никель-темир жана бир аздан кийин никель-кадмий жана алардын практикалык колдонулушу жүз жылдан ашык убакытка созулган. Бул чөйрөдө дүйнөлүк интенсивдүү изилдөөлөргө карабастан, алардын негизги дизайны көп деле өзгөргөн жок деп кошумчалай кетүү керек. Өндүрүштүн жаңы технологияларын колдонуу, базалык материалдардын касиеттерин жакшыртуу жана клетка жана идиш сепараторлор үчүн жаңы материалдарды колдонуу менен салыштырма салмагын бир аз азайтуу, клеткалардын өзүн-өзү разрядын азайтуу, оператордун ыңгайлуулугун жана коопсуздугун жогорулатуу, бирок бул жөнүндө. Эң олуттуу кемчилиги, б.а. Батареялардын салмагына жана көлөмүнө сакталган энергиянын көлөмүнүн өтө жагымсыз катышы сакталды. Ошондуктан, бул батарейкалар негизинен статикалык тиркемелерде колдонулган (негизги электр энергиясы иштебей калган учурда резервдик энергия булактары ж.б.). Батареялар тартылуу системалары үчүн энергия булагы катары колдонулган, айрыкча темир жолдордо (транспорттук арабалар), мында оор салмагы жана олуттуу өлчөмдөрү да өтө көп тоскоолдук кылган эмес.

Энергияны сактоо процесси

Бирок кичинекей кубаттуулуктарга жана өлчөмдөргө ээ болгон клеткаларды ампер саат ичинде иштеп чыгуу зарылдыгы күчөдү. Ошентип, щелочтуу алгачкы клеткалар жана никель-кадмийдин (NiCd) мөөр басылган версиялары, андан кийин никель-металл гидрид (NiMH) батареялары пайда болгон. Клеткалардын инкапсуляциясы үчүн ушул убакка чейин кадимки цинк хлориди клеткалары сыяктуу эле жең формалары жана өлчөмдөрү тандалган. Атап айтканда, никель-металл гидриддик батареялардын жетишилген параметрлери аларды колдонууга мүмкүндүк берет, атап айтканда, уюлдук телефондордо, ноутбуктарда, инструменттерди кол менен башкарууда ж.б. ампер-саатта чоң кубаттуулук. Чоң клеткалуу электрод системасынын катмарлуу түзүлүшү AAA, AA, C жана D өлчөмүндөгү кадимки формадагы клеткалар менен киргизилген жана контактта болгон цилиндр түрүндөгү катушка электрод системасын, анын ичинде сепараторлорду айландыруу технологиясы менен алмаштырылган. алардын өлчөмүнүн эсеби. Кээ бир атайын колдонмолор үчүн атайын жалпак клеткалар өндүрүлөт.

Спиралдык электроддор менен герметикалык клеткалардын артыкчылыгы классикалык чоң клетканын дизайнына салыштырмалуу жогорку ток менен заряддоо жана разряддоо жана салыштырмалуу энергиянын тыгыздыгынын клетканын салмагына жана көлөмүнө болгон катышы менен бир нече эсе көп жөндөмдүүлүгү. Кемчилиги - көбүрөөк өзүн-өзү разряд жана азыраак иштөө циклдери. Бир NiMH клеткасынын максималдуу кубаттуулугу болжол менен 10 Ah. Бирок, башка чоңураак диаметри бар цилиндрлер сыяктуу эле, алар электр унааларында колдонууну бир топ кыскартат, көйгөйлүү жылуулук таркатуусунан улам өтө чоң агымдарды кубаттоого жол бербейт, ошондуктан бул булак гибриддик системада (Toyota Prius) көмөкчү батарея катары гана колдонулат. 1,3 ,XNUMX кВтсаат).

Энергияны сактоо тармагындагы олуттуу прогресс коопсуз литий батарейкаларын иштеп чыгуу болуп калды. Литий - жогорку электрохимиялык потенциалдуу элемент, бирок ал кычкылдануу жагынан да өтө реактивдүү, бул литий металлын иш жүзүндө колдонууда да көйгөйлөрдү жаратат. Литий атмосфералык кычкылтек менен байланышта болгондо, күйүү пайда болот, ал айлана-чөйрөнүн касиеттерине жараша жарылуу мүнөзүнө ээ болушу мүмкүн. Бул жагымсыз касиет бетти кылдаттык менен коргоо, же азыраак активдүү литий кошулмаларын колдонуу менен жок кылынышы мүмкүн. Азыркы учурда ампер-саат менен 2 4 Ah кубаттуулугу менен литий-иондук жана литий-полимердик батареялар көп таралган. Аларды колдонуу NiMh менен окшош жана орточо разрядда 3,2 В чыңалууда 6дан 13 Вт саатка чейин энергия болот. Никель-металл гидриддик батарейкаларга салыштырмалуу литий батареялары бир эле көлөм үчүн эки-төрт эсе көп энергияны сактай алат. Литий-иондук (полимердик) аккумуляторлор гель же катуу формадагы электролитке ээ жана тиешелүү колдонуунун муктаждыктарына жооп берүү үчүн дээрлик каалаган формада миллиметрдин ондон бир бөлүгүнө чейин жука жалпак клеткаларда даярдалышы мүмкүн.

Жүргүнчүлөрдү ташуучу унаадагы электр кыймылдаткычы негизги жана бир гана (электр машинасы) же айкалыштырылышы мүмкүн, мында электр жетеги басымдуу да, көмөкчү да тартуу булагы боло алат (гибриддик кыймылдаткыч). Колдонулган вариантка жараша унаанын иштөөсү үчүн энергияга болгон талаптар, демек, батарейкалардын сыйымдуулугу да айырмаланат. Электр унааларында аккумулятордун кубаттуулугу 25тен 50 кВт саатка чейин, ал эми гибриддик диск менен табигый түрдө төмөн жана 1ден 10 кВт саатка чейин жетет. Берилген маанилерден көрүнүп тургандай, бир (литий) уячасынын чыңалуусу 3,6 В болгон учурда клеткаларды катар менен туташтыруу керек. Бөлүштүрүүчү өткөргүчтөрдөгү, инверторлордогу жана мотор орогучтарындагы жоготууларды азайтуу үчүн дисктер үчүн борт тармагында (12 В) демейдегиден жогору чыңалууну тандоо сунушталат - көбүнчө колдонулган чоңдуктар 250дөн 500 В чейин. Бүгүнкү күндө литий клеткалары эң ылайыктуу түрү. Ырас, алар дагы эле абдан кымбат, айрыкча коргошун-кислота батареялары менен салыштырганда. Бирок, алар алда канча кыйын.

Кадимки литий батареясынын клеткаларынын номиналдык чыңалуусу 3,6 V. Бул маани, тиешелүүлүгүнө жараша, кадимки никель-металл гидрид клеткаларынан айырмаланат. 1,2 В (же коргошун - 2 В) номиналдык чыңалуусуна ээ болгон NiCd, эгерде практикада колдонулса, эки түрдүн тең бири-бирин алмаштырылышына жол бербейт. Бул литий батарейкаларды кубаттоо заряддагычтын өзгөчө түрүн талап кылган жана, атап айтканда, башка типтеги клеткалар үчүн иштелип чыккан заряддоо системаларын колдонууга жол бербеген максималдуу кубаттоо чыңалуусунун маанисин абдан так сактоо зарылчылыгы менен мүнөздөлөт.

Литий батареяларынын негизги мүнөздөмөсү

Электр машиналары жана гибриддер үчүн батареялардын негизги мүнөздөмөлөрүн алардын кубаттоо жана заряддоо мүнөздөмөсү катары караса болот.

Заряддоо өзгөчөлүгү 

Заряддоо процесси кубаттоо агымын жөнгө салууну талап кылат, клетканын чыңалуусун жана учурдагы температураны көзөмөлдөөнү көз жаздымда калтырууга болбойт. LiCoO2ди катод электрод катары колдонгон бүгүнкү күндө колдонулуп жаткан литий клеткалары үчүн заряддын чыңалуусунун максималдуу чеги бир клеткага 4,20дан 4,22 В чейин. Бул мааниден ашып кетүү клетканын касиеттеринин бузулушуна алып келет жана тескерисинче, бул көрсөткүчкө жетпөө клетканын номиналдык кубаттуулугун колдонбоо дегенди билдирет. Заряддоо үчүн кадимки IU мүнөздөмөсү колдонулат, башкача айтканда, биринчи фазада 4,20 В / уячанын чыңалуусу жеткенге чейин туруктуу ток менен заряддалат. Заряддоонун агымы, тиешелүүлүгүнө жараша, клетка өндүрүүчүсү тарабынан көрсөтүлгөн максималдуу жол берилген нарк менен чектелген. заряддагыч параметрлери. Биринчи этапта кубаттоо убактысы кубаттоо тогунун чоңдугуна жараша бир нече ондогон мүнөттөн бир нече саатка чейин өзгөрөт. Клетканын чыңалуусу акырындык менен максимумга чейин жогорулайт. 4,2 V. баалуулуктары Жогоруда айтылгандай, бул чыңалуу клетканын бузулуу коркунучунан ашпашы керек. Заряддоонун биринчи этабында энергиянын 70-80% ы клеткаларда, экинчи фазасында калганы сакталат. Экинчи этапта, кубаттоо чыңалуусу максималдуу жол берилген мааниде сакталат, ал эми заряддоо агымы акырындык менен төмөндөйт. Заряддоо ток клетканын номиналдык агымынын болжол менен 2-3% га чейин азайганда бүтөт. Кичинекей клеткаларда заряддоо токторунун максималдуу мааниси да разряддын агымынан бир нече эсе жогору болгондуктан, электрдин олуттуу бөлүгүн биринчи кубаттоо фазасында үнөмдөөгө болот. салыштырмалуу өтө кыска убакыттын ичинде энергия (болжол менен ½ жана 1 саат). Ошентип, чукул кырдаалда электромобилдин батареяларын салыштырмалуу кыска убакыттын ичинде жетиштүү кубаттуулукка толтурууга болот. Литий клеткалары болгон учурда да, топтолгон электр энергиясы белгилүү бир сактоо мезгилинен кийин азаят. Бирок, бул 3 айга жакын тыныгуудан кийин гана болот.

Бошотуу өзгөчөлүктөрү

Чыңалуу адегенде тездик менен 3,6–3,0 В чейин түшөт (разряд тогунун чоңдугуна жараша) жана бүт разряд бою дээрлик туруктуу бойдон калат. Электрондук почта менен камсыздоо түгөнгөндөн кийин. энергия да клетканын чыңалуусун абдан тез түшүрөт. Ошондуктан, разряд чыгаруучу тарабынан 2,7ден 3,0 В чейин чыгарылган чыңалуудан кечиктирилбестен бүтүшү керек.

Болбосо, продукциянын структурасы бузулушу мүмкүн. Жүк түшүрүү процессин контролдоо салыштырмалуу оңой. Ал токтун мааниси менен гана чектелет жана акыркы разряддын чыңалуусуна жеткенде токтойт. Бир гана маселе - кезектешип жайгашкан айрым клеткалардын касиеттери эч качан бирдей эмес. Ошондуктан, кандайдыр бир уячанын чыңалуусу акыркы разряддын чыңалуусунан төмөн болбошу үчүн кам көрүү керек, анткени бул аны бузуп, аккумулятордун иштебей калышына алып келет. Батареяны кубаттоодо да ушуну эске алуу керек.

Литий клеткаларынын башка катоддук материалы бар, анда кобальт, никель же марганец оксиди Li3V2 (PO4) 3 фосфидине алмаштырылгандыктан, ылайык келбегендиктен клеткага зыян келтирүү коркунучу жок кылынат. жогорку кубаттуулук. Ошондой эле алардын заряддалуу мөөнөтү болжол менен 2 заряддык циклде (000% разрядда) жана айрыкча клетка толугу менен заряддалганда бузулбайт. Артыкчылыгы, ошондой эле 80 В чейин кубаттоодо болжол менен 4,2ге жакын жогорку номиналдык чыңалуу.

Жогорудагы сүрөттөмөдөн, учурда литий батареялары күйүүчү май куюлган идиште казылган отунда сакталган энергияга салыштырмалуу машинаны башкаруу үчүн энергияны сактоо сыяктуу бирден -бир альтернатива экенин так көрсөтсө болот. Батарейканын конкреттүү кубаттуулугунун ар кандай жогорулашы бул экологиялык таза дисктин атаандаштыкка жөндөмдүүлүгүн жогорулатат. Биз өнүгүү басаңдабайт, тескерисинче, бир нече чакырым алдыга жылат деп үмүттөнө алабыз.

Гибриддик жана электрдик батареяларды колдонгон унаалардын мисалдары

Toyota Prius - бул таза электр энергиясынын аз запасы бар классикалык гибрид. унаа айдоо

Toyota Prius 1,3 кВт / с NiMH батареясын колдонот, ал негизинен ылдамдануу үчүн энергия булагы катары колдонулат жана өзүнчө электр дискти 2 км жакын аралыкта колдонууга мүмкүндүк берет. 50 км / саат ылдамдыгы Plug-In версиясында буга чейин максималдуу ылдамдыкта 5,4-14 км аралыкка электрдик дискте гана айдоого мүмкүндүк берген, кубаттуулугу 20 кВт болгон литий-иондук батареялар колдонулат. ылдамдыгы 100 км / саат.

Опел Ампер-гибрид таза электр почтасында кубаттуулугу көбөйгөн. унаа айдоо

Узартылган диапазону бар электр машинасы (40-80 км), Опел төрт орундуу беш эшикти Ампер деп атайт, 111 кВт (150 а.к.) жана 370 Нм моментти өндүргөн электр кыймылдаткычы менен иштейт. Электр энергиясы Т-формасындагы 220 литий клеткалары менен иштейт.Алардын жалпы кубаттуулугу 16 кВт.саат жана салмагы 180 кг. Генератор - 1,4 литрлик бензин кыймылдаткычы, кубаттуулугу 63 кВт.

Mitsubishi жана MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. унаалар

16 кВт / саат кубаттуулуктагы литий-иондук батарейкалар NEDC (New European Driving Cycle) стандартына ылайык өлчөнгөндөй, унаага заряддалбастан 150 кмге чейин жүрүүгө мүмкүндүк берет. Жогорку вольттуу батареялар (330 В) полдун ичинде жайгашкан, ошондой эле сокку болгон учурда бузулуудан бешик рамасы менен корголгон. Бул Mitsubishi менен GS Yuasa корпорациясынын биргелешкен ишканасы Lithium Energy Japanдун продуктусу. Бардыгы болуп 88 макала бар. Диск үчүн электр энергиясы 330 В литий-иондук батарейка менен камсыздалат, анын жалпы кубаттуулугу 88 кВт саат болгон 50 16 Ах клеткаларынан турат. Батарея алты сааттын ичинде үйдөгү розеткадан заряддалат, тышкы тез заряддагычты колдонуу менен (125 А, 400 В), батарея жарым саатта 80% га чейин заряддалат.

Мен өзүм электр унааларынын чоң күйөрманымын жана бул аймакта эмне болуп жатканын дайыма көзөмөлдөп турам, бирок учурда реалдуулук анча оптимисттик эмес. Муну таза электрдик жана гибриддик унаалардын да жашоосу оңой эместигин жана көбүнчө сандар оюну эле түр көрсөткөнүн көрсөткөн жогорудагы маалымат да тастыктап турат. Алардын өндүрүшү дагы эле абдан талап жана кымбат, жана алардын натыйжалуулугу бир нече жолу талаш-тартыштарды жаратууда. Электр транспортунун (гибриддердин) негизги кемчилиги кадимки отундарда (дизель, бензин, суюлтулган мунай газы, кысылган жаратылыш газы) сакталган энергияга салыштырмалуу аккумуляторлордо сакталган энергиянын өзгөчө кубаттуулугу өтө төмөн. Электр унааларынын күчүн кадимки унааларга чындап жакындатуу үчүн, аккумуляторлор алардын салмагын кеминде ондон бирине азайтышы керек. Бул айтылган Audi R8 e-tron 42 кВт саатты 470 кг эмес, 47 кг сакташы керек болчу дегенди билдирет. Мындан тышкары, заряддоо убактысын бир кыйла кыскартуу керек. 70-80% кубаттуулукта бир саатка жакын убакыт дагы эле көп, мен толук зарядда орточо 6-8 саат жөнүндө айтып жаткан жокмун. CO2 электр унааларынын нөлдүк өндүрүшү жөнүндө шылдыңга да ишенүүнүн кереги жок. Муну дароо белгилей кетели Биздин розеткаларыбыздагы энергия ТЭЦтен да өндүрүлөт жана алар жетиштүү СО2 гана чыгарбастан. Классикалык унаага караганда өндүрүш үчүн CO2ге болгон муктаждык бир кыйла көп болгон мындай унаанын татаалыраак өндүрүшүн айтпай эле коёлу. Биз оор жана уулуу материалдарды камтыган компоненттердин санын жана аларды көйгөйлүү кийинки утилдештирүүнү унутпашыбыз керек.

Жогоруда айтылган жана айтылбаган бардык минустар менен электромобилдин (гибриддик) дагы талашсыз артыкчылыктары бар. Шаардык транспортто же кыска аралыкта алардын кыйла үнөмдүү иштеши талашсыз, анткени тормоздоо учурунда энергияны сактоо (калыбына келтирүү) принциби, ал эми кадимки транспорт каражаттарында тормоздоо учурунда абага жылуулуктун калдыктары түрүндө чыгарылат. Коомдук электрондук почтадан арзан кубаттоо үчүн шаарды айланып бир нече км жол жүрүү мүмкүнчүлүгүн белгилеңиз. тор. Эгерде биз таза электромобил менен классикалык машинаны салыштыра турган болсок, анда кадимки машинада ичинен күйүүчү кыймылдаткыч бар, ал өзү өтө татаал механикалык элемент. Анын күчү дөңгөлөктөрүнө кандайдыр бир жол менен берилиши керек жана бул көбүнчө кол же автоматтык берүү аркылуу ишке ашырылат. Жолдо дагы эле бир же бир нече дифференциалдар бар, кээде ошондой эле жетектөөчү вал жана бир катар октук валдар. Албетте, унаа да жайлатышы керек, кыймылдаткычы муздашы керек жана бул жылуулук энергиясы калдык жылуулук катары айлана-чөйрөгө пайдасыз жоголот. Электр машинасы алда канча натыйжалуу жана жөнөкөй - (гибриддик дискке тиешелүү эмес, бул өтө татаал). Электр машинасында редукторлор, редукторлор, кардандар жана жарым валдар жок, алдыңкы, арткы же ортодогу кыймылдаткычты унутуңуз. Анын курамында радиатор, башкача айтканда, муздаткыч жана стартер жок. Электромобильдин артыкчылыгы моторлорду дөңгөлөктөрүнө түз орното алат. Жана күтүлбөгөн жерден сизде ар бир дөңгөлөктү башкалардан көз карандысыз башкара алган идеалдуу ATV бар. Ошондуктан, электр унаасы менен, бир гана дөңгөлөктү башкаруу кыйын болбойт, ошондой эле бурчка айлануу үчүн кубаттуулукту оптималдуу бөлүштүрүүнү тандоо жана көзөмөлдөө мүмкүн. Моторлордун ар бири дагы башка дөңгөлөктөрдөн толугу менен көз карандысыз тормоз болушу мүмкүн, ал кинетикалык энергиянын жок дегенде бир бөлүгүн кайра электр энергиясына айлантат. Натыйжада, кадимки тормоздор азыраак стресске дуушар болушат. Кыймылдаткычтар максималдуу болгон кубаттуулукту дээрлик каалаган убакта жана кечиктирбестен өндүрө алат. Батареяларда сакталган энергияны кинетикалык энергияга айландыруу боюнча алардын эффективдүүлүгү 90%ке жакынды түзөт, бул кадимки кыймылдаткычтарга караганда үч эсеге жакын. Демек, алар көп калдык жылуулукту жаратпайт жана муздатуу үчүн кыйынчылык талап кылынбайт. Бул үчүн сизге жакшы жабдык, башкаруу блогу жана жакшы программист керек.

Suma sumárum. Эгерде электромобилдер же гибриддер күйүүчү майды үнөмдөөчү кыймылдаткычтары бар классикалык машиналарга дагы жакыныраак болсо, алардын алдыда абдан татаал жана татаал жолу бар. Мен жөн гана бул бир катар адаштыруучу сандар менен ырасталбайт деп үмүттөнөм. чиновниктердин ашыкча кысымы. Бирок үмүт үзбөйлү. Нанотехнологиянын өнүгүшү чындап эле секирик менен жүрүп жатат жана, балким, кереметтер бизди жакын арада күтүп турат.

Акырында, мен дагы бир кызыктуу нерсени кошом. Буга чейин күнгө май куюучу станция бар.

Toyota Industries Corp (TIC) электр жана гибриддик унаалар үчүн күндөн кубаттоочу станция иштеп чыкты. Станция ошондой эле электр тармагына туташтырылган, андыктан 1,9 кВт күн батареялары көбүрөөк энергия булагы болуп саналат. Өз алдынча (күн) энергия булагын колдонуп, заряддоо станциясы максималдуу кубаттуулукту 110 VAC / 1,5 кВт менен камсыздай алат, электр тармагына туташканда 220 VAC / 3,2 кВт максимумун сунуштайт.

Күн панелдеринен колдонулбаган электр энергиясы батареяларда сакталат, алар кийин колдонуу үчүн 8,4 кВт.саатты сактай алышат. Ошондой эле бөлүштүрүүчү тармакка электр энергиясын берүү же станциянын аксессуарларын берүү мүмкүн. Станцияда колдонулган кубаттоочу стенддерде, тиешелүүлүгүнө жараша, унааларды аныктоого жөндөмдүү, орнотулган байланыш технологиясы бар. алардын ээлери смарт карталарды колдонушат.

Батареялар үчүн маанилүү шарттар

• кубат - батареяда сакталган электр зарядынын көлөмүн (энергиянын көлөмүн) көрсөтөт. Ал ампер саатында (Ач) же кичинекей түзүлүштөрдө миллиампер саатта (мАч) көрсөтүлөт. 1 Ah (= 1000 мАч) батарея теориялык жактан 1 амперди бир саатка жеткирүүгө жөндөмдүү.
• Ички каршылык - аккумулятордун аздыр-көптүр разряд тогун камсыз кылуу жөндөмдүүлүгүн көрсөтөт. Иллюстрация үчүн, эки канистрди колдонсо болот, бири кичирээк розеткага ээ (ички каршылыгы жогору), экинчиси чоңураак (ички каршылык төмөн). Аларды бошотууну чечсек, агызуучу тешиги азыраак канистр жайыраак бошот.
• Батарея номиналдык чыңалуусу - никель-кадмий жана никель-металлгидриддик аккумуляторлор үчүн 1,2 В, коргошун 2 В жана литий 3,6дан 4,2 Вга чейин. Иштөө учурунда бул чыңалуу никель-кадмий жана никель-металл гидриддик батареялар үчүн 0,8 - 1,5 В чегинде өзгөрөт. коргошун үчүн 1,7 - 2,3 В жана литий үчүн 3-4,2 жана 3,5-4,9.
• Заряддоо ток, разряд тогу – ампер (А) же миллиампер (мА) менен көрсөтүлөт. Бул белгилүү бир аппарат үчүн каралып жаткан батареяны иш жүзүндө колдонуу үчүн маанилүү маалымат. Ошондой эле анын кубаттуулугу максималдуу пайдаланылышы жана ошол эле учурда жок кылынбашы үчүн, батареяны туура заряддоо жана разряддоо шарттарын аныктайт.
• Кубатталууда. разряддын ийри сызыгы - батареяны кубаттоо же зарядсыздандыруу убактысына жараша чыңалуунун өзгөрүшүн графикалык түрдө көрсөтөт. Батареянын заряды түгөнүп калганда, адатта, разряддын болжол менен 90% чыңалууда кичине өзгөрүү болот. Ошондуктан, өлчөнгөн чыңалуудан батареянын учурдагы абалын аныктоо өтө кыйын.
• Өзүн-өзү таштоо, өзүн-өзү чыгаруу – Батарея дайыма электр энергиясын кармап тура албайт. энергия, анткени электроддордогу реакция кайра жаралуучу процесс. Заряддалган батарейка акырындык менен өзүнөн-өзү зарядсызданат. Бул процесс бир нече жумадан айга чейин созулушу мүмкүн. Коргошун-кислота аккумуляторлорунда бул айына 5-20%, никель-кадмий батареялары үчүн - суткасына электр зарядынын 1%ке жакыны, никель-металл гидриддик аккумуляторлордо - 15-20% ай, ал эми литий болжол менен 60% жоготот. үч айга кубаттуулугу. Өзүн-өзү разряддоо айлана-чөйрөнүн температурасына, ошондой эле ички каршылыкка жараша болот (ички каршылыктын разряды жогору болгон батареялар азыраак) жана албетте дизайн, колдонулган материалдар жана чеберчилик да маанилүү.
•  Батарея (комплект) – Өзгөчө учурларда гана батарейкалар жекече колдонулат. Көбүнчө алар бир топтомдо туташып, дээрлик дайыма катар менен туташат. Мындай топтомдун максималдуу тогу жеке уячанын максималдуу токуна барабар, номиналдык чыңалуу - айрым клеткалардын номиналдык чыңалууларынын суммасы.
•  Батареялардын топтолушу.  Жаңы же колдонулбаган батарейка бир, бирок бир нече (3-5) жай толук зарядга жана жай заряддоо циклине дуушар болушу керек. Бул жай процесс батарея параметрлерин каалаган деңгээлге коёт.
•  Эстутум эффекти – Бул батарейка болжол менен туруктуу, өтө көп эмес тогу менен бирдей деңгээлде заряддалганда жана кубатталганда болот жана клетканын толук заряды же терең разряды болбошу керек. Бул терс таасир NiCd таасир эткен (минималдуу да NiMH).