Батерии за хибридни и електрически превозни средства

В предишната си статия обсъждахме батерията като източник на електричество, необходима предимно за стартиране на автомобил, както и за сравнително краткосрочната работа на електрическото оборудване. Съществуват обаче съвсем различни изисквания към свойствата на батериите, използвани в областта на задвижването на големи мобилни устройства, в нашия случай хибридни превозни средства и електрически превозни средства. За задвижването на превозно средство е необходимо много по -голямо количество съхранена енергия и трябва да се съхранява някъде. В класически автомобил с двигател с вътрешно горене той се съхранява в резервоара под формата на бензин, дизел или пропан -бутан. В случай на електрическо превозно средство или хибридно превозно средство, то се съхранява в батерии, което може да се опише като основен проблем с електрическо превозно средство.

Текущите акумулатори могат да съхраняват малко енергия, докато са доста обемисти, тежки и в същото време за максималното им попълване са необходими няколко часа (обикновено 8 или повече). За разлика от това, конвенционалните превозни средства с двигатели с вътрешно горене могат да съхраняват голямо количество енергия в сравнение с батериите в малък калъф, при условие че отнема само минута, може би две, за да се презареди. За съжаление, проблемът със съхраняването на електричество тормози електрическите превозни средства от самото им създаване и въпреки неоспоримия напредък, тяхната енергийна плътност, необходима за задвижване на превозно средство, все още е много ниска. В следващите редове, спестявайки имейл Ще обсъдим енергията по -подробно и ще се опитаме да доближим реалната реалност на автомобилите с чисто електрическо или хибридно задвижване. Около тези „електронни автомобили“ има много митове, така че не пречи да разгледате по -отблизо предимствата или недостатъците на такива устройства.

За съжаление, цифрите, дадени от производителите, също са много съмнителни и са по-скоро теоретични. Например Kia Venga съдържа електрически мотор с мощност 80 kW и въртящ момент 280 Nm. Захранването се осигурява от литиево-йонни батерии с капацитет 24 kWh, очакваният пробег на Kia Vengy EV според производителя е 180 км. Капацитетът на батериите ни казва, че напълно заредени те могат да осигурят консумация на двигателя от 24 kW или да захранят консумация от 48 kW за половин час и т.н. Просто преизчисляване и няма да можем да изминем 180 км . Ако искахме да мислим за такъв пробег, тогава ще трябва да караме средно 60 км / ч за около 3 часа, а мощността на двигателя ще бъде само една десета от номиналната стойност, т.е. 8 kW. С други думи, при наистина внимателно (внимателно) каране, при което почти сигурно ще използвате спирачката в работата, такова каране е теоретично възможно. Разбира се, ние не разглеждаме включването на различни електрически аксесоари. Всеки вече може да си представи какво е себеотрицание в сравнение с класическа кола. В същото време наливаш 40 литра дизелово гориво в класическата Венга и караш стотици и стотици километри без ограничения. Защо е така? Нека се опитаме да сравним колко от тази енергия и колко тегло може да побере един класически автомобил в резервоара и колко електрически автомобил може да побере в батерии - прочетете повече тук ТУК.

Няколко факта от химията и физиката

• калоричност на бензина: 42,7 MJ / kg,
• калоричност на дизеловото гориво: 41,9 MJ / kg,
• плътност на бензина: 725 кг / м3,
• плътност на маслото: 840 кг / м3,
• Джаул (J) = [kg * m2 / s2],
• Ват (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Енергията е способността за извършване на работа, измерена в джаули (J), киловатчасове (kWh). Работата (механична) се проявява чрез промяна на енергията по време на движението на тялото, има същите единици като енергията. Мощността изразява количеството извършена работа за единица време, като основната единица е ват (W).

Специфична мощност на енергийните източници

Енергиен ресурс	Калорична стойност / кг плътност	Калорична стойност / л Енергия / л	Енергия / кг
Бензин	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Масло	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Литиево-йонна батерия (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 кг		0,0893 kWh / kg

От горното става ясно, че например с калоричност 42,7 MJ / kg и плътност 725 kg / m3, бензинът предлага енергия от 8,60 kWh на литър или 11,86 kWh на килограм. Ако изградим сегашните батерии, които сега са инсталирани в електрически превозни средства, например литиево-йонни, техният капацитет е по-малък от 0,1 kWh на килограм (за простота ще вземем предвид 0,1 kWh). Конвенционалните горива осигуряват над сто пъти повече енергия за същото тегло. Ще разберете, че това е огромна разлика. Ако го разделим на малки, например, Chevrolet Cruze с 31 kWh батерия носи енергия, която може да побере по -малко от 2,6 кг бензин или, ако искате, около 3,5 литра бензин.

Можете да кажете как е възможно изобщо да стартира електрическа кола, а не че все пак ще има повече от 100 км енергия. Причината е проста. Електрическият мотор е много по -ефективен по отношение на преобразуването на съхранената енергия в механична енергия. Обикновено той трябва да има КПД от 90%, докато ефективността на двигател с вътрешно горене е около 30% за бензинов двигател и 35% за дизелов двигател. Следователно, за да се осигури същата мощност на електродвигателя, е достатъчно с много по -нисък енергиен резерв.

Лесна употреба на отделни устройства

След оценка на опростеното изчисление се приема, че можем да получим приблизително 2,58 kWh механична енергия от литър бензин, 3,42 kWh от литър дизелово гориво и 0,09 kWh от килограм литиево-йонна батерия. Така че разликата не е повече от стократно, а само около тридесет пъти. Това е най-доброто число, но все още не е наистина розово. Например, помислете за спортното Audi R8. Неговите напълно заредени батерии, тежащи 470 кг, имат енергиен еквивалент на 16,3 литра бензин или само 12,3 литра дизелово гориво. Или, ако имахме Audi A4 3,0 TDI с капацитет на резервоара от 62 литра дизелово гориво и искаме да имаме същия пробег на чисто акумулаторно задвижване, ще ни трябват приблизително 2350 кг батерии. Засега този факт не дава много светло бъдеще на електрическата кола. Въпреки това, няма нужда да хвърляме оръжие в ръжта, тъй като натискът за разработване на такива „е-коли“ ще бъде премахнат от безмилостното зелено лоби, така че независимо дали производителите на автомобили го харесват или не, те трябва да произвеждат нещо „зелено“ . “. Категоричен заместител на чисто електрическото задвижване са т. нар. хибриди, които комбинират двигател с вътрешно горене с електродвигател. В момента най-известните са например Toyota Prius (Auris HSD със същата хибридна технология) или Honda Inside. Чисто електрическият им обхват обаче все още е за смях. В първия случай около 2 км (в най-новата версия на Plug In е увеличен "до" 20 км), а във втория Honda дори не чука на чисто електрическо задвижване. Засега получената ефективност на практика не е толкова чудодейна, колкото предполага масовата реклама. Реалността показа, че могат да ги оцветят с всяко синьо движение (икономика) най-вече с конвенционална технология. Предимството на хибридната електроцентрала се състои главно в икономията на гориво при шофиране в града. Audi наскоро каза, че в момента е необходимо само да се намали телесното тегло, за да се постигне средно същата икономия на гориво, която някои марки постигат чрез инсталиране на хибридна система в автомобил. Новите модели на някои автомобили също доказват, че това не е писък в тъмното. Например, наскоро представеното седмо поколение Volkswagen Golf използва по-леки компоненти, от които да се учи и на практика всъщност използва по-малко гориво от преди. Японският автомобилен производител Mazda пое в подобна посока. Въпреки тези твърдения, разработването на хибридно задвижване с „дълъг обсег“ продължава. Като пример ще посоча Opel Ampera и, колкото и да е парадоксално, моделът от Audi A1 e-tron.

Лесна употреба на отделни устройства

Енергиен ресурс	Ефективност на двигателя	Ефективна енергия / л	Ефективна енергия / кг
Бензин	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Масло	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Литиево-йонни батерии	0,90	-	ДОБРЕ. 0,1 кВтч / кг

Опел Ампера

Въпреки че Opel Ampera често се представя като електрическа кола, тя всъщност е хибридна кола. В допълнение към електрическия двигател, Ampere използва и 1,4-литров двигател с вътрешно горене с мощност 63 kW. Този бензинов двигател обаче не задвижва директно колелата, а по -скоро действа като генератор в случай, че батериите се изтощят. енергия. Електрическата част е представена от електродвигател с мощност 111 kW (150 к.с.) и въртящ момент от 370 Nm. Захранването се захранва от 220 литиеви клетки във формата на Т. Те имат обща мощност 16 kWh и тежат 180 кг. Този електрически автомобил може да измине 40-80 км с чисто електрическо задвижване. Това разстояние често е достатъчно за целодневно градско шофиране и значително намалява експлоатационните разходи, тъй като градският трафик изисква значителен разход на гориво в случай на двигатели с вътрешно горене. Батериите могат да се зареждат и от стандартен изход, а когато се комбинират с двигател с вътрешно горене, обхватът на Ampera се простира до много уважавани петстотин километра.

Audi e electron A1

Audi, която предпочита класическо задвижване с по-напреднали технологии, отколкото технически много взискателно хибридно задвижване, представи интересен хибриден автомобил A1 e-tron преди повече от две години. Литиево-йонните батерии с капацитет 12 kWh и тегло 150 kg се зареждат от Wankel двигател като част от генератор, който използва енергията под формата на бензин, съхранявана в 254-литров резервоар. Двигателят е с обем 15 куб.м. cm и генерира 45 kW/h ел. енергия. Електрическият двигател е с мощност 75 kW и може да произведе до 0 kW мощност за кратко време. Ускорението от 100 до 10 е около 130 секунди, а максималната скорост е около 50 км / ч. Автомобилът може да измине около 12 км в града на чисто електрическо задвижване. След изчерпването на e. енергията се активира дискретно от ротационния двигател с вътрешно горене и презарежда електричеството. енергия за батерии. Общият пробег с напълно заредени батерии и 250 литра бензин е около 1,9 км със среден разход от 100 литра на 1450 км. Работното тегло на автомобила е 12 кг. Нека да разгледаме едно просто преобразуване, за да видим в пряко сравнение колко енергия е скрита в 30-литров резервоар. Ако приемем, че КПД на модерен Wankel двигател е 70%, тогава 9 kg от него, заедно с 12 kg (31 L) бензин, е еквивалентно на 79 kWh енергия, съхранявана в батериите. Така че 387,5 кг двигател и резервоар = 1 кг батерии (изчислено в теглото на Audi A9 e-Tron). Ако искахме да увеличим резервоара за гориво с 62 литра, вече щяхме да имаме XNUMX kWh енергия, налична за задвижване на автомобила. Така че можем да продължим. Но той трябва да има една уловка. Вече няма да е "зелена" кола. Така че дори тук ясно се вижда, че електрическото задвижване е значително ограничено от плътността на мощността на енергията, съхранявана в батериите.

По-специално по-високата цена, както и голямото тегло доведоха до факта, че хибридното задвижване в Audi постепенно избледня на заден план. Това обаче не означава, че развитието на хибридни автомобили и електрически превозни средства в Audi е напълно амортизирано. Наскоро се появи информация за новата версия на модела A1 e-tron. В сравнение с предишния, ротационният двигател/генератор е заменен от 1,5 kW 94-литров трицилиндров двигател с турбокомпресор. Използването на класическия агрегат с вътрешно горене беше наложено от Audi главно поради трудностите, свързани с тази трансмисия, а новият трицилиндров двигател е проектиран не само да зарежда батериите, но и да работи директно със задвижващите колела. Батериите Sanyo имат идентичен капацитет от 12kWh, а обхватът на чисто електрическото задвижване е леко увеличен до приблизително 80 км. Audi казва, че модернизираният A1 e-tron трябва да харчи средно един литър на сто километра. За съжаление този разход има една пречка. За хибридни превозни средства с разширен чисто електрически пробег. drive използва интересна техника за изчисляване на крайния дебит. Така нареченото потребление се игнорира. зареждане с гориво от мрежата за зареждане на батерията, както и крайната консумация l / 100 km, отчита само консумацията на бензин за последните 20 km шофиране, когато има електричество. заряд на батерията. Чрез много просто изчисление можем да изчислим това, ако батериите са били правилно разредени. карахме след спиране на тока. енергия от чисто бензинови батерии, в резултат на това потреблението ще се увеличи пет пъти, тоест 5 литра бензин на 100 км.

Audi A1 e-tron II. поколение

Проблеми при съхранение на електроенергия

Въпросът за съхранението на енергия е толкова стар, колкото и самата електротехника. Първите източници на електричество са галваничните клетки. След кратко време беше открита възможността за обратим процес на натрупване на електричество в галванични вторични елементи - батерии. Първите използвани батерии са оловни, след кратко време никел-железни и малко по-късно никел-кадмиеви, като практическото им използване продължава повече от сто години. Трябва също да се добави, че въпреки интензивните световни изследвания в тази област, основният им дизайн не се е променил много. Използвайки нови производствени технологии, подобрявайки свойствата на основните материали и използвайки нови материали за сепаратори на клетки и съдове, беше възможно леко да се намали специфичното тегло, да се намали саморазреждането на клетките и да се повиши комфортът и безопасността на оператора, но това е всичко. Най-същественият недостатък, т.е. Остава много неблагоприятно съотношение на количеството съхранявана енергия към теглото и обема на батериите. Поради това тези батерии са били използвани главно в статични приложения (резервни захранвания в случай на повреда на основното захранване и др.). Батериите се използват като източник на енергия за тягови системи, особено на железопътни линии (транспортни колички), където голямото тегло и значителните размери също не се намесват твърде много.

Напредък в съхранението на енергия

Необходимостта от разработване на клетки с малък капацитет и размери в ампер часове обаче се е увеличила. По този начин се образуват алкални първични клетки и запечатани версии на никел-кадмиеви (NiCd) и след това никел-метални хидридни батерии (NiMH). За капсулирането на клетките бяха избрани същите форми и размери на ръкавите, както за конвенционалните досега клетки с първичен цинков хлорид. По-специално, постигнатите параметри на никел-метални хидридни батерии правят възможно използването им, по-специално, в мобилни телефони, лаптопи, ръчни задвижвания на инструменти и др. Технологията на производство на тези клетки се различава от технологиите, използвани за клетки с голям капацитет в ампер-часове. Ламелното разположение на системата с големи клетъчни електроди се заменя с технологията за преобразуване на електродната система, включително сепаратори, в цилиндрична намотка, която се вмъква и контактува с клетки с правилна форма в размери AAA, AA, C и D, съответно. кратни на техния размер. За някои специални приложения се произвеждат специални плоски клетки.

Предимството на херметичните клетки със спираловидни електроди е няколко пъти по-голямата способност за зареждане и разреждане с големи токове и съотношението на относителната енергийна плътност към теглото и обема на клетката в сравнение с класическия дизайн на големи клетки. Недостатъкът е повече саморазреждане и по-малко работни цикли. Максималният капацитет на една NiMH клетка е приблизително 10 Ah. Но, както при други цилиндри с по-голям диаметър, те не позволяват зареждане с твърде високи токове поради проблемно разсейване на топлината, което значително намалява използването в електрически превозни средства и следователно този източник се използва само като спомагателна батерия в хибридна система (Toyota Prius 1,3 kWh).

Значителен напредък в областта на съхранението на енергия е разработването на безопасни литиеви батерии. Литият е елемент с висока стойност на електрохимичния потенциал, но също така е изключително реактивен в окислителен смисъл, което също създава проблеми при използването на метален литий на практика. При контакт на лития с атмосферния кислород възниква горене, което в зависимост от свойствата на околната среда може да има характер на експлозия. Това неприятно свойство може да бъде елиминирано или чрез внимателно защитаване на повърхността, или чрез използване на по-малко активни литиеви съединения. В момента най-често срещаните литиево-йонни и литиево-полимерни батерии са с капацитет от 2 до 4 Ah в амперчаса. Използването им е подобно на това на NiMh, като при средно разрядно напрежение от 3,2 V е налична енергия от 6 до 13 Wh. В сравнение с никел-метал хидридни батерии, литиевите батерии могат да съхраняват два до четири пъти повече енергия за същия обем. Литиево-йонните (полимерни) батерии имат електролит в гелообразна или твърда форма и могат да бъдат произведени в плоски клетки, тънки като няколко десети от милиметъра, във всякаква форма, за да отговарят на нуждите на съответното приложение.

Електрическото задвижване в лек автомобил може да бъде направено като основно и единствено (електрически автомобил) или комбинирано, при което електрическото задвижване може да бъде както доминиращ, така и спомагателен източник на тяга (хибридно задвижване). В зависимост от използвания вариант, енергийните изисквания за работата на автомобила и следователно капацитетът на батериите се различават. При електромобилите капацитетът на батерията е между 25 и 50 kWh, а при хибридно задвижване естествено е по-нисък и варира от 1 до 10 kWh. От дадените стойности се вижда, че при напрежение на една (литиева) клетка от 3,6 V е необходимо клетките да се свържат последователно. За да се намалят загубите в разпределителните проводници, инверторите и намотките на двигателя, се препоръчва да изберете напрежение, по-високо от обичайното в бордовата мрежа (12 V) за задвижванията - често използваните стойности са от 250 до 500 V. От днес литиевите клетки очевидно са най-подходящият тип. Разбира се, те все още са много скъпи, особено в сравнение с оловно-киселинните батерии. Те обаче са много по-трудни.

Номиналното напрежение на конвенционалните литиеви батерийни клетки е 3,6 V. Тази стойност е различна съответно от конвенционалните никел-метални хидридни клетки. NiCd, които имат номинално напрежение 1,2 V (или олово - 2 V), което при практическо използване не позволява взаимозаменяемост на двата вида. Зареждането на тези литиеви батерии се характеризира с необходимостта от много точно поддържане на стойността на максималното напрежение на зареждане, което изисква специален тип зарядно устройство и по-специално не позволява използването на системи за зареждане, предназначени за други видове клетки.

Основни характеристики на литиевите батерии

Основните характеристики на батериите за електрически превозни средства и хибриди могат да се считат за техните характеристики на зареждане и разреждане.

Характеристика на зареждане 

Процесът на зареждане изисква регулиране на тока на зареждане, контролът на напрежението на клетката и контролът на текущата температура не могат да бъдат пропуснати. За литиеви клетки, използвани днес, които използват LiCoO2 като катоден електрод, максималната граница на напрежението на зареждане е 4,20 до 4,22 V на клетка. Превишаването на тази стойност води до увреждане на свойствата на клетката и обратно, неуспехът да се достигне тази стойност означава неизползване на номиналния капацитет на клетката. За зареждане се използва обичайната IU характеристика, тоест в първата фаза се зарежда с постоянен ток, докато се достигне напрежение от 4,20 V / клетка. Токът на зареждане е ограничен до максимално допустимата стойност, определена съответно от производителя на клетката. опции за зарядно устройство. Времето за зареждане на първия етап варира от няколко десетки минути до няколко часа, в зависимост от силата на зареждащия ток. Клетъчното напрежение постепенно се увеличава до макс. стойности от 4,2 V. Както вече споменахме, това напрежение не трябва да се превишава поради риска от повреда на клетката. В първата фаза на зареждане 70 до 80% от енергията се съхранява в клетките, във втората фаза останалата част. Във втората фаза зарядното напрежение се поддържа на максимално допустимата стойност и зарядният ток постепенно намалява. Зареждането завършва, когато токът спадне до около 2–3% от номиналния разряден ток на клетката. Тъй като максималната стойност на зарядните токове в случай на по -малки клетки също е няколко пъти по -висока от разрядния ток, значителна част от електроенергията може да бъде спестена в първата фаза на зареждане. енергия за сравнително много кратко време (приблизително ½ и 1 час). По този начин в случай на авария е възможно да се заредят батериите на електрическо превозно средство до достатъчен капацитет за относително кратко време. Дори в случай на литиеви клетки, натрупаното електричество намалява след определен период на съхранение. Това обаче се случва едва след около 3 месеца престой.

Характеристики на разреждане

Напрежението първо спада бързо до 3,6–3,0 V (в зависимост от величината на разрядния ток) и остава почти постоянно през целия разряд. След изчерпване на доставките на електронна поща. енергията също така намалява напрежението на клетката много бързо. Следователно, разреждането трябва да бъде завършено не по -късно от определеното от производителя напрежение на разряд от 2,7 до 3,0 V.

В противен случай структурата на продукта може да бъде повредена. Процесът на разтоварване е сравнително лесен за контрол. Той е ограничен само от стойността на тока и спира, когато се достигне стойността на крайното разрядно напрежение. Единственият проблем е, че свойствата на отделни клетки в последователно подреждане никога не са еднакви. Следователно трябва да се внимава напрежението на която и да е клетка да не падне под крайното разрядно напрежение, тъй като това може да я повреди и по този начин да причини неизправност на цялата батерия. Същото трябва да се има предвид при зареждане на батерията.

Гореспоменатият тип литиеви клетки с различен катоден материал, в който оксидът на кобалт, никел или манган е заменен с фосфида Li3V2 (PO4) 3, елиминира споменатите рискове от увреждане на клетката поради несъответствие. по -голям капацитет. Деклариран е и декларираният им експлоатационен живот от около 2 цикъла на зареждане (при 000% разреждане) и особено факта, че когато клетката е напълно разредена, тя няма да бъде повредена. Предимството е и по -високо номинално напрежение от около 80 при зареждане до 4,2 V.

От горното описание може ясно да се посочи, че понастоящем литиевите батерии са единствената алтернатива, като например съхранение на енергия за шофиране на автомобил в сравнение с енергията, съхранявана в изкопаемо гориво в резервоар за гориво. Всяко увеличение на специфичния капацитет на батерията ще увеличи конкурентоспособността на това екологично задвижване. Можем само да се надяваме, че развитието няма да се забави, а напротив, да се придвижи напред с няколко мили.

Примери за превозни средства, използващи хибридни и електрически батерии

Toyota Prius е класически хибрид с нисък резерв на мощност на чисто електрически. шофиране

Toyota Prius използва NiMH батерия с мощност 1,3 kWh, която се използва предимно като източник на енергия за ускорение и позволява отделно електрическо задвижване да се използва на разстояние от около 2 km при макс. скорост от 50 км / ч. Версията Plug-In вече използва литиево-йонни батерии с капацитет 5,4 kWh, което ви позволява да шофирате изключително на електрическо задвижване на разстояние 14-20 км с максимална скорост. скорост 100 км / ч.

Opel Ampere-хибрид с увеличен запас на мощност по чиста електронна поща. шофиране

Електрическото превозно средство с удължен пробег (40-80 км), както Опел нарича четириместния пет врати Amper, се задвижва от електрически мотор със 111 кВт (150 к.с.) и 370 Нм въртящ момент. Захранването се захранва от литиеви клетки с форма на 220. Те имат обща мощност 16 kWh и тежат 180 кг. Генераторът е 1,4 -литров бензинов двигател с мощност 63 kW.

Mitsubishi i MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean ел. автомобили

Литиево-йонните батерии с капацитет 16 kWh позволяват на превозното средство да измине до 150 км без презареждане, измерено в съответствие със стандарта NEDC (New European Driving Cycle). Батериите с високо напрежение (330 V) са разположени вътре в пода и също са защитени от рамката на люлката от повреда в случай на удар. Това е продукт на Lithium Energy Japan, съвместно предприятие между Mitsubishi и GS Yuasa Corporation. Има общо 88 статии. Електричеството за задвижването се осигурява от 330 V литиево-йонна батерия, състояща се от 88 50 Ah клетки, с общ капацитет 16 kWh. Батерията ще бъде заредена от домашен контакт в рамките на шест часа, като се използва външно бързо зарядно устройство (125 A, 400 V), батерията ще се зареди до 80% за половин час.

Аз самият съм голям фен на електрическите превозни средства и постоянно следя какво се случва в тази сфера, но реалността в момента не е толкова оптимистична. Това се потвърждава и от горната информация, която показва, че животът както на чисто електрическите, така и на хибридните превозни средства не е лесен и често се преструва, че е само игра на числа. Производството им все още е много взискателно и скъпо, а ефективността им е многократно спорна. Основният недостатък на електрическите превозни средства (хибридите) е много ниският специфичен капацитет на енергията, съхранявана в батериите, в сравнение с енергията, съхранявана в конвенционалните горива (дизел, бензин, втечнен нефтен газ, компресиран природен газ). За да доближат наистина мощността на електрическите превозни средства до конвенционалните автомобили, батериите трябва да намалят теглото си с поне една десета. Това означава, че споменатото Audi R8 e-tron трябваше да съхранява 42 kWh не в 470 кг, а в 47 кг. Освен това времето за зареждане трябва да бъде значително намалено. Около час при 70-80% капацитет пак е много и не говоря за 6-8 часа средно на пълно зареждане. Няма нужда да вярвате и на глупостите за нулево производство на CO2 електрически превозни средства. Нека веднага да отбележим факта, че Енергията в нашите контакти се генерира и от топлоелектрически централи, а те не само произвеждат достатъчно CO2. Да не говорим за по-сложното производство на такъв автомобил, където нуждата от CO2 за производство е много по-голяма, отколкото при класическата. Не трябва да забравяме за броя на компонентите, съдържащи тежки и токсични материали и тяхното проблемно последващо изхвърляне.

С всички споменати и неспоменати минуси, електрическият автомобил (хибрид) има и неоспорими предимства. В градски трафик или на по-къси разстояния тяхната по-икономична работа е безспорна, само поради принципа на съхранение (възстановяване) на енергията по време на спиране, докато при конвенционалните превозни средства тя се отвежда по време на спиране под формата на отпадна топлина във въздуха, а не споменете възможността за няколко километра шофиране из града за евтино презареждане от обществена електронна поща. нето. Ако сравним чиста електрическа кола и класическа кола, тогава в конвенционалната кола има двигател с вътрешно горене, който сам по себе си е доста сложен механичен елемент. Мощността му трябва по някакъв начин да се прехвърли към колелата, като това става най-вече чрез ръчна или автоматична скоростна кутия. Все още има един или повече диференциали на пътя, понякога също задвижващ вал и серия от полуоски. Разбира се, колата също трябва да намали скоростта, двигателят трябва да се охлади и тази топлинна енергия се губи безполезно в околната среда като остатъчна топлина. Електрическата кола е много по-ефективна и по-проста - (не важи за хибридното задвижване, което е много сложно). Електрическата кола не съдържа скоростни кутии, скоростни кутии, кардани и полуоски, забравете за двигателя отпред, отзад или в средата. Не съдържа радиатор, т.е охлаждаща течност и стартер. Предимството на електрическата кола е, че може да монтира двигатели директно в колелата. И изведнъж имате перфектното ATV, което може да управлява всяко колело независимо от останалите. Следователно, с електрическо превозно средство няма да е трудно да се контролира само едно колело, а също така е възможно да се избере и контролира оптималното разпределение на мощността за завиване. Всеки от двигателите може да бъде и спирачка, отново напълно независима от другите колела, която преобразува поне част от кинетичната енергия обратно в електрическа енергия. В резултат на това конвенционалните спирачки ще бъдат подложени на много по-малко натоварване. Двигателите могат да произвеждат максималната налична мощност почти по всяко време и без забавяне. Тяхната ефективност при преобразуването на енергията, съхранявана в батериите, в кинетична енергия е около 90%, което е около три пъти повече от конвенционалните двигатели. Следователно те не генерират толкова много остатъчна топлина и не е необходимо да бъдат трудни за охлаждане. Всичко, от което се нуждаете за това, е добър хардуер, контролен блок и добър програмист.

Suma sumárum. Ако електрическите автомобили или хибридите са още по -близо до класическите автомобили с икономични двигатели, те все още имат много труден и труден път пред себе си. Надявам се това да не се потвърди от редица подвеждащи числа или. преувеличен натиск от страна на официалните лица. Но нека не се отчайваме. Развитието на нанотехнологиите наистина се развива с скокове и може би в близко бъдеще наистина ни чакат чудеса.

Накрая ще добавя още нещо интересно. Вече има соларна станция за зареждане с гориво.

Toyota Industries Corp (TIC) разработи соларна зарядна станция за електрически и хибридни превозни средства. Станцията също е свързана към електрическата мрежа, така че соларните панели от 1,9 kW са по -вероятно допълнителен източник на енергия. Използвайки самостоятелен (слънчев) източник на енергия, зареждащата станция може да осигури максимална мощност от 110 VAC / 1,5 kW, когато е свързана към електрическата мрежа, тя предлага максимум 220 VAC / 3,2 kW.

Неизползваното електричество от слънчеви панели се съхранява в батерии, които могат да съхраняват 8,4 kWh за по -късна употреба. Възможно е също така да се доставя електричество към разпределителната мрежа или аксесоарите на захранващата станция. Щандовете за зареждане, използвани на гарата, имат вградена комуникационна технология, способна да идентифицира съответно превозни средства. техните собственици, използващи смарт карти.

Важни условия за батериите

• Мощност - показва количеството електрически заряд (количество енергия), съхранявано в батерията. Посочва се в амперчасове (Ah) или, в случай на малки устройства, в милиамперчасове (mAh). Батерия от 1 Ah (= 1000 mAh) теоретично може да достави 1 ампер за един час.
• Вътрешно съпротивление - показва способността на батерията да осигурява повече или по-малко разряден ток. За илюстрация могат да се използват два контейнера, единият с по-малък изход (високо вътрешно съпротивление), а другият с по-голям (ниско вътрешно съпротивление). Ако решим да ги изпразним, туба с по-малък дренажен отвор ще се изпразва по-бавно.
• Номинално напрежение на батерията - за никел-кадмиеви и никел-метал-хидридни батерии е 1,2 V, оловни 2 V и литиеви от 3,6 до 4,2 V. По време на работа това напрежение варира в рамките на 0,8 - 1,5 V за никел-кадмиеви и никел-метал-хидридни батерии, 1,7 - 2,3 V за олово и 3-4,2 и 3,5-4,9 за литий.
• Ток на зареждане, ток на разреждане – изразено в ампери (A) или милиампери (mA). Това е важна информация за практическото използване на въпросната батерия за конкретно устройство. Той също така определя условията за правилното зареждане и разреждане на батерията, така че нейният капацитет да се използва максимално и в същото време да не се разрушава.
• Таксуване съгл. крива на изпускане - изобразява графично изменението на напрежението в зависимост от времето при зареждане или разреждане на батерията. Когато батерията се разреди, обикновено има малка промяна в напрежението за приблизително 90% от времето за разреждане. Поради това е много трудно да се определи текущото състояние на батерията от измереното напрежение.
• Саморазреждане, саморазреждане – Батерията не може да поддържа електричество през цялото време. енергия, тъй като реакцията при електродите е обратим процес. Заредената батерия постепенно се разрежда сама. Този процес може да отнеме от няколко седмици до месеци. При оловно-кисели батерии това е 5-20% на месец, при никел-кадмиеви батерии - около 1% от електрическия заряд на ден, при никел-металхидридни батерии - около 15-20% на ден. месец, а литият губи около 60%. капацитет за три месеца. Саморазреждането зависи от температурата на околната среда, както и от вътрешното съпротивление (батериите с по-високо вътрешно съпротивление се разреждат по-малко) и разбира се дизайнът, използваните материали и изработката също са важни.
•  Батерия (комплекти) – Само в изключителни случаи батериите се използват индивидуално. Обикновено те са свързани в комплект, почти винаги свързани последователно. Максималният ток на такъв комплект е равен на максималния ток на отделна клетка, номиналното напрежение е сумата от номиналните напрежения на отделните клетки.
•  Натрупване на батерии.  Нова или неизползвана батерия трябва да бъде подложена на един, но за предпочитане няколко (3-5) цикъла на бавно пълно зареждане и бавно разреждане. Този бавен процес задава параметрите на батерията до желаното ниво.
•  Ефект на паметта – Това се случва, когато батерията е заредена и разредена до едно и също ниво с приблизително постоянен, не твърде силен ток, и не трябва да има пълно зареждане или дълбоко разреждане на клетката. Този страничен ефект засяга NiCd (минимално също NiMH).