Hibrid və elektrikli avtomobillər üçün batareyalar

Əvvəlki məqaləmizdə, ilk növbədə bir avtomobili işə salmaq üçün, eləcə də elektrik avadanlıqlarının nisbətən qısamüddətli işləməsi üçün lazım olan batareyanı elektrik mənbəyi kimi müzakirə etdik. Bununla birlikdə, böyük mobil cihazların, bizim vəziyyətimizdə hibrid nəqliyyat vasitələrinin və elektrikli avtomobillərin hərəkət etməsi sahəsində istifadə olunan batareyaların xüsusiyyətlərinə tamamilə fərqli tələblər qoyulur. Bir avtomobili işə salmaq üçün daha böyük miqdarda enerji tələb olunur və bir yerdə saxlanılmalıdır. Daxili yanma mühərriki olan klassik bir avtomobildə, tankda benzin, dizel və ya LPG şəklində saxlanılır. Elektrikli bir avtomobil və ya hibrid bir vasitə vəziyyətində, elektrikli bir avtomobilin əsas problemi olaraq təyin edilə bilən batareyalarda saxlanılır.

Cari akkumulyatorlar az miqdarda enerji saxlaya bilir, halbuki olduqca həcmli, ağırdır və eyni zamanda onları maksimum dərəcədə doldurmaq bir neçə saat çəkir (adətən 8 və ya daha çox). Bunun əksinə olaraq, daxili yanma mühərrikləri olan adi nəqliyyat vasitələri, kiçik bir halda batareyalara nisbətən çox miqdarda enerji saxlaya bilir, ancaq bir dəqiqə, bəlkə də iki dəfə doldurulmaq şərtilə. Təəssüf ki, elektrik enerjisi saxlama problemi elektrikli avtomobillərin yarandığı gündən bəri əziyyət çəkir və inkarolunmaz irəliləyişə baxmayaraq, bir avtomobili gücləndirmək üçün tələb olunan enerji sıxlığı hələ də çox aşağıdır. Növbəti sətirlərdə, e -poçt qənaət Enerjini daha ətraflı müzakirə edəcəyik və təmiz elektrikli və ya hibrid sürücülü avtomobillərin real reallığını yaxınlaşdırmağa çalışacağıq. Bu "elektron avtomobillər" ətrafında bir çox miflər var, buna görə də bu cür sürücülərin üstünlüklərinə və ya dezavantajlarına daha yaxından baxmaq zərər vermir.

Təəssüf ki, istehsalçılar tərəfindən verilən rəqəmlər də çox şübhəlidir və kifayət qədər nəzəri xarakter daşıyır. Məsələn, Kia Venga-da 80 kVt gücə və 280 Nm fırlanma anına malik elektrik mühərriki var. Güc 24 kVt/saat tutumlu litium-ion batareyaları ilə təmin edilir, istehsalçıya görə Kia Vengy EV-nin təxmin edilən diapazonu 180 km-dir. Batareyaların tutumu bizə deyir ki, tam doldurulmuş, onlar 24 kVt mühərrik istehlakını təmin edə bilər və ya yarım saat ərzində 48 kVt istehlakı təmin edə bilər və s. Sadə bir yenidən hesablama və biz 180 km sürə bilməyəcəyik. . Belə bir diapazon haqqında düşünmək istəsək, təxminən 60 saat ərzində orta hesabla 3 km / saat sürməli olacaqdıq və mühərrik gücü nominal dəyərin yalnız onda biri, yəni 8 kVt olacaq. Başqa sözlə, həqiqətən diqqətli (ehtiyatlı) gəzinti ilə, demək olar ki, işdə əyləcdən istifadə edəcəyiniz yerdə, belə bir gəzinti nəzəri cəhətdən mümkündür. Əlbəttə ki, müxtəlif elektrik aksesuarlarının daxil edilməsini nəzərə almırıq. Klassik avtomobillə müqayisədə hər kəs özünü inkarın nə olduğunu artıq təsəvvür edə bilər. Eyni zamanda siz klassik Venga-ya 40 litr dizel yanacağı tökürsünüz və məhdudiyyətsiz yüzlərlə və yüzlərlə kilometr qət edirsiniz. Niyə belədir? Gəlin bu enerjinin nə qədərini və klassik avtomobilin çəndə nə qədər çəki saxlaya biləcəyini və elektromobilin akkumulyatorlarda nə qədər tuta biləcəyini müqayisə etməyə çalışaq - daha ətraflı BURADA oxuyun.

Kimya və fizikadan bir neçə fakt

• benzinin kalorifik dəyəri: 42,7 MJ / kq,
• dizel yanacağının kalorifik dəyəri: 41,9 MJ / kq,
• benzin sıxlığı: 725 kq / m3,
• naftanın sıxlığı: 840 kq / m3,
• Joule (J) = [kq * m2 / s2],
• Vat (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Enerji, joul (J), kilovat saat (kWh) ilə ölçülən iş görmək qabiliyyətidir. İş (mexaniki) bədənin hərəkəti zamanı enerjinin dəyişməsi ilə özünü göstərir, enerji ilə eyni vahidlərə malikdir. Güc zaman vahidi üçün görülən işin miqdarını ifadə edir, əsas vahid vattdır (W).

Xüsusi enerji mənbələri

Enerji mənbəyi	Kalori dəyəri / kq sıxlığı	Kalori miqdarı / l Enerji / l	Enerji / kq
Benzin	42,7 MJ / kq 725 kq / m3	30,96 MJ / l 8,60 kVt / saat	11,86 kVt / kq
Yağ	41,9 MJ / kq 840 kq / m3	35,20 MJ / l 9,78 kVt / saat	11,64 kVt / kq
Li-ion batareya (Audi R8 e-tron)	42 kVt / saat 470 kq		0,0893 kVt / kq

Yuxarıda göstərilənlərdən aydın olur ki, məsələn, 42,7 MJ / kq kalorili dəyəri və 725 kq / m3 sıxlığı ilə benzin litr başına 8,60 kVt / saat və ya kiloqram üçün 11,86 kVt / saat enerji təklif edir. İndi elektrikli avtomobillərdə, məsələn, litium-ionda quraşdırılmış cari batareyaları qursaq, onların gücü kiloqram üçün 0,1 kVt-dan azdır (sadəlik üçün 0,1 kVt-ı nəzərə alacağıq). Adi yanacaqlar eyni çəki üçün yüz qat daha çox enerji verir. Bunun böyük bir fərq olduğunu başa düşəcəksiniz. Kiçiklərə bölsək, məsələn, 31 kVt / saat akkumulyatorlu Chevrolet Cruze, 2,6 kq -dan az benzinə və ya istəsəniz, təxminən 3,5 litr benzinə sığa biləcək enerji daşıyır.

Elektrikli bir avtomobilin 100 km -dən çox enerjiyə sahib olacağını deyil, ümumiyyətlə işə düşməsinin mümkün olduğunu söyləyə bilərsiniz. Səbəb sadədir. Elektrik mühərriki, yığılmış enerjini mexaniki enerjiyə çevirmək baxımından daha səmərəlidir. Tipik olaraq, səmərəliliyi 90% olmalıdır, daxili yanma mühərrikinin səmərəliliyi benzin mühərriki üçün təxminən 30%, dizel mühərriki üçün isə 35% -dir. Buna görə də elektrik mühərrikinə eyni gücü təmin etmək üçün daha aşağı enerji ehtiyatına sahib olmaq kifayətdir.

Fərdi sürücülərdən istifadə rahatlığı

Sadələşdirilmiş hesablamanı qiymətləndirdikdən sonra bir litr benzindən təqribən 2,58 kVt/saat, bir litr dizel yanacağından 3,42 kVt/saat, litium-ion batareyasının kiloqramından isə 0,09 kVt/saat mexaniki enerji əldə edə biləcəyimiz güman edilir. Beləliklə, fərq yüz dəfədən çox deyil, yalnız otuz dəfədir. Bu ən yaxşı rəqəmdir, lakin hələ də həqiqətən çəhrayı deyil. Məsələn, idman üslublu Audi R8-i nəzərdən keçirək. Onun çəkisi 470 kq olan tam doldurulmuş batareyaları 16,3 litr benzin və ya sadəcə 12,3 litr dizel yanacağının enerji ekvivalentinə malikdir. Yaxud, 4 litr dizel yanacağı olan çənin tutumu olan Audi A3,0 62 TDI avtomobilimiz olsaydı və təmiz akkumulyator sürücüsündə eyni diapazona sahib olmaq istəsək, bizə təxminən 2350 kq batareya lazım olardı. Hələlik bu fakt elektromobilə çox da parlaq gələcək vermir. Bununla belə, çovdarın üstünə ov tüfəngi atmağa ehtiyac yoxdur, belə ki, bu cür “elektron avtomobilləri” inkişaf etdirmək üçün təzyiqi amansız yaşıl lobbi aradan qaldıracaq, ona görə də avtomobil istehsalçıları bunu bəyənsələr də, istəməsələr də “yaşıl” nəsə istehsal etməlidirlər. . “. Sırf elektrik sürücüsünün müəyyən bir əvəzi daxili yanma mühərrikini elektrik mühərriki ilə birləşdirən hibridlərdir. Hal-hazırda ən yaxşı tanınanlar, məsələn, Toyota Prius (eyni hibrid texnologiya ilə Auris HSD) və ya Honda Inside. Bununla belə, onların sırf elektrik diapazonu hələ də gülüncdür. Birinci halda, təxminən 2 km (Plug In-in son versiyasında bu, 20 km-ə qədər artırılır), ikincisində isə Honda sırf elektrik sürücüsünü belə döymür. Bu günə qədər praktikada əldə edilən effektivlik kütləvi reklamın dediyi kimi möcüzəvi deyil. Reallıq göstərdi ki, onları hər hansı bir mavi hərəkətlə (iqtisadiyyat) əsasən ənənəvi texnologiya ilə rəngləyə bilirlər. Hibrid elektrik stansiyasının üstünlüyü əsasən şəhərdə avtomobil sürərkən yanacaq qənaətindədir. Audi bu yaxınlarda bildirdi ki, hazırda bəzi markaların avtomobildə hibrid sistemi quraşdırmaqla əldə etdiyi yanacaq qənaətinə orta hesabla nail olmaq üçün yalnız bədən çəkisini azaltmaq lazımdır. Bəzi avtomobillərin yeni modelləri də bunun qaranlığa çığırtı olmadığını sübut edir. Məsələn, bu yaxınlarda təqdim edilmiş yeddinci nəsil Volkswagen Golf öyrənmək üçün daha yüngül komponentlərdən istifadə edir və praktikada əvvəlkindən daha az yanacaq sərf edir. Yapon avtomobil istehsalçısı Mazda da oxşar istiqamət götürüb. Bu iddialara baxmayaraq, "uzun mənzilli" hibrid sürücüsünün inkişafı davam edir. Nümunə olaraq Opel Ampera və paradoksal olaraq Audi A1 e-tron modelini qeyd edəcəm.

Fərdi sürücülərdən istifadə rahatlığı

Enerji mənbəyi	Mühərrikin səmərəliliyi	Effektiv enerji / l	Effektiv enerji / kq
Benzin	0,30	2,58 kVt / saat	3,56 kVt / kq
Yağ	0,35	3,42 kVt / saat	4,07 kVt / kq
Lityum-ion batareyalar	0,90	-	TAMAM. 0,1 kVt / kq

Opel Ampera

Opel Ampera tez -tez elektrikli avtomobil kimi təqdim olunsa da, əslində hibrid avtomobildir. Elektrik mühərrikinə əlavə olaraq, Ampere 1,4 litrlik 63 kVt daxili yanma mühərrikindən də istifadə edir. Ancaq bu benzin mühərriki təkərləri birbaşa idarə etmir, ancaq batareyaların elektrik enerjisinin tükənməsi halında generator rolunu oynayır. enerji. Elektrik hissəsi 111 kVt (150 at gücü) və 370 Nm fırlanma anına malik elektrik mühərriki ilə təmsil olunur. Enerji təchizatı T tipli 220 litium hüceyrə ilə təchiz olunmuşdur.Onların ümumi gücü 16 kVt / saat, çəkisi 180 kq-dır. Bu elektrik avtomobili sırf elektrik sürücüsü ilə 40-80 km yol qət edə bilir. Bu məsafə tez-tez bütün gün şəhər sürmək üçün kifayətdir və yanacaq mühərrikləri vəziyyətində şəhər trafiki əhəmiyyətli yanacaq sərfi tələb etdiyi üçün iş xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Batareyalar standart bir prizdən də doldurula bilər və daxili yanma mühərriki ilə birləşdirildikdə, Ampera diapazonu çox hörmətli beş yüz kilometrə qədər uzanır.

Audi elektron elektron A1

Texniki cəhətdən çox tələbkar hibrid sürücüdən daha qabaqcıl texnologiyaya malik klassik sürücüyə üstünlük verən Audi iki ildən çox əvvəl maraqlı A1 e-tron hibrid avtomobilini təqdim etdi. Gücü 12 kVt/saat və çəkisi 150 kq olan litium-ion batareyaları 254 litrlik çəndə saxlanılan benzin şəklində enerjidən istifadə edən generatorun bir hissəsi kimi Wankel mühərriki ilə doldurulur. Mühərrikin həcmi 15 kubmetrdir. sm və 45 kVt/saat elektrik enerjisi istehsal edir. enerji. Elektrik mühərriki 75 kVt gücə malikdir və qısa müddətdə 0 kVt-a qədər güc istehsal edə bilir. 100-dən 10-a qədər sürətlənmə təqribən 130 saniyə, maksimal sürəti isə təxminən 50 km/saatdır.Avtomobil sırf elektrik ötürücü ilə şəhər ətrafında təxminən 12 km gedə bilir. tükəndikdən sonra e. enerji fırlanan daxili yanma mühərriki tərəfindən təmkinli şəkildə aktivləşdirilir və elektrik enerjisini doldurur. batareyalar üçün enerji. Tam doldurulmuş akkumulyatorlar və 250 litr benzinlə ümumi məsafə təxminən 1,9 km-dir, orta sərfiyyat isə 100 km-ə 1450 litrdir. Avtomobilin iş çəkisi 12 kq-dır. 30 litrlik bir tankda nə qədər enerjinin gizləndiyini birbaşa müqayisədə görmək üçün sadə bir çevrilməyə nəzər salaq. Müasir Wankel mühərrikinin səmərəliliyinin 70% olduğunu fərz etsək, onun 9 kq-ı 12 kq (31 L) benzinlə birlikdə akkumulyatorlarda yığılan 79 kVt/saat enerjiyə bərabərdir. Beləliklə, 387,5 kq mühərrik və tank = 1 kq batareya (Audi A9 e-Tron çəkilərində hesablanır). Yanacaq çənini 62 litr artırmaq istəsəydik, avtomobili gücləndirmək üçün artıq XNUMX kVt/saat enerjimiz olardı. Beləliklə, davam edə bildik. Ancaq onun bir tutması olmalıdır. O, artıq “yaşıl” avtomobil olmayacaq. Beləliklə, hətta burada aydın görünür ki, elektrik sürücüsü batareyalarda saxlanılan enerjinin güc sıxlığı ilə əhəmiyyətli dərəcədə məhdudlaşır.

Xüsusilə daha yüksək qiymət, eləcə də yüksək çəki ona gətirib çıxarıb ki, Audi-də hibrid ötürücü tədricən arxa plana keçib. Lakin bu, Audi-də hibrid avtomobillərin və elektromobillərin inkişafının tamamilə dəyərdən düşdüyü anlamına gəlmir. Bu yaxınlarda A1 e-tron modelinin yeni versiyası haqqında məlumat ortaya çıxdı. Əvvəlki ilə müqayisədə fırlanan mühərrik/generator 1,5 kVt-lıq 94 litrlik üç silindrli turbomühərriklə əvəz edilmişdir. Klassik daxili yanma qurğusunun istifadəsi Audi tərəfindən əsasən bu transmissiya ilə bağlı çətinliklərə görə məcbur edildi və yeni üç silindrli mühərrik təkcə akkumulyatorları doldurmaq üçün deyil, həm də birbaşa sürücü təkərləri ilə işləmək üçün nəzərdə tutulub. Sanyo akkumulyatorlarının eyni gücü 12 kVt-saatdır və sırf elektrik ötürücüsünün diapazonu bir qədər artırılaraq təxminən 80 km-ə çatdırılıb. Audi deyir ki, təkmilləşdirilmiş A1 e-tron orta hesabla yüz kilometrə bir litr olmalıdır. Təəssüf ki, bu xərcin bir səmti var. Genişlənmiş təmiz elektrik diapazonu olan hibrid avtomobillər üçün. sürücü son axın sürətini hesablamaq üçün maraqlı bir texnikadan istifadə edir. İstehlak deyilən şey nəzərə alınmır. -dən yanacaq doldurma batareyanın doldurulması şəbəkəsi, eləcə də son istehlak l / 100 km, yalnız elektrik enerjisi olduqda son 20 km sürücülük üçün benzin istehlakını nəzərə alır. batareyanın doldurulması. Çox sadə bir hesablama ilə, əgər batareyalar lazımi şəkildə boşaldılsa, bunu hesablaya bilərik. elektrik kəsiləndən sonra sürdük. sırf benzin batareyalarından enerji, nəticədə istehlak beş dəfə artacaq, yəni 5 km-ə 100 litr benzin.

Audi A1 e-tron II. nəsil

Elektrik saxlama problemləri

Enerjinin saxlanması məsələsi elektrotexnikanın özü qədər köhnədir. Elektrik enerjisinin ilk mənbələri qalvanik elementlər idi. Qısa müddətdən sonra galvanik ikincili elementlərdə - akkumulyatorlarda elektrik cərəyanının geri dönən toplanması prosesinin mümkünlüyü aşkar edilmişdir. İlk istifadə edilən akkumulyatorlar qurğuşun batareyaları, qısa müddətdən sonra nikel-dəmir və bir az sonra isə nikel-kadmium idi və onların praktiki istifadəsi yüz ildən çox davam etdi. Onu da əlavə etmək lazımdır ki, bu sahədə dünya miqyasında aparılan intensiv tədqiqatlara baxmayaraq, onların əsas dizaynı çox dəyişməyib. Yeni istehsal texnologiyalarından istifadə edərək, əsas materialların xassələrini yaxşılaşdırmaq və hüceyrə və damar ayırıcıları üçün yeni materiallardan istifadə edərək, xüsusi çəkisini bir qədər azaltmaq, hüceyrələrin öz-özünə boşalmasını azaltmaq, operatorun rahatlığını və təhlükəsizliyini artırmaq, amma bu haqda. Ən əhəmiyyətli çatışmazlıq, yəni. Saxlanılan enerjinin miqdarının batareyaların çəkisi və həcminə çox əlverişsiz nisbəti qaldı. Buna görə də, bu batareyalar əsasən statik tətbiqlərdə istifadə olunurdu (əsas enerji təchizatı uğursuz olduqda ehtiyat enerji təchizatı və s.). Batareyalar, xüsusilə ağır çəki və əhəmiyyətli ölçülərin də çox müdaxilə etmədiyi dəmir yollarında (nəqliyyat arabalarında) dartma sistemləri üçün enerji mənbəyi kimi istifadə edilmişdir.

Enerji yığımının inkişafı

Ancaq amper saatlarında kiçik tutumlu və ölçüləri olan hüceyrələrin inkişaf etdirilməsinə ehtiyac artmışdır. Beləliklə, qələvi birincil hüceyrələr və nikel-kadmiyum (NiCd) və sonra nikel-metal hidrid (NiMH) batareyalarının möhürlənmiş versiyaları meydana gəldi. Hüceyrələrin örtülməsi üçün indiyə qədər ənənəvi birincil sink xlorid hüceyrələri ilə eyni qol şəkli və ölçüləri seçilmişdir. Xüsusilə, nikel-metal hidrid batareyalarının əldə edilmiş parametrləri onlardan, xüsusən də cib telefonlarında, noutbuklarda, əl alətlərinin idarə edilməsində və s. İstifadə etməyə imkan verir. amper-saat ərzində böyük tutum. Böyük hüceyrəli elektrod sisteminin lamel quruluşu, ayırıcılar da daxil olmaqla, elektrod sisteminin AAA, AA, C və D ölçülərində nizamlı formalı hüceyrələrlə daxil edilən və təmasda olan silindrik bir bobinə çevrilməsi texnologiyası ilə əvəz olunur. ölçülərinin qatları. Bəzi xüsusi tətbiqlər üçün xüsusi düz hüceyrələr istehsal olunur.

Spiral elektrodlu hermetik hüceyrələrin üstünlüyü klassik böyük hüceyrə dizaynı ilə müqayisədə yüksək cərəyanlarla doldurma və boşaltma qabiliyyəti və nisbi enerji sıxlığının hüceyrə çəkisi və həcminə nisbətində bir neçə dəfə böyükdür. Dezavantaj daha çox öz-özünə boşalma və daha az iş dövrüdür. Tək bir NiMH hüceyrəsinin maksimum tutumu təxminən 10 Ah-dir. Lakin, digər daha böyük diametrli silindrlərdə olduğu kimi, problemli istilik yayılması səbəbindən çox yüksək cərəyanları doldurmağa imkan vermirlər, bu da elektrikli nəqliyyat vasitələrində istifadəni əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və buna görə də bu mənbə yalnız hibrid sistemdə (Toyota Prius) köməkçi batareya kimi istifadə olunur. 1,3 kVt/saat).

Enerjinin saxlanması sahəsində əhəmiyyətli bir irəliləyiş təhlükəsiz litium batareyalarının inkişafı olmuşdur. Litium yüksək elektrokimyəvi potensial dəyəri olan bir elementdir, eyni zamanda oksidləşdirici mənada son dərəcə reaktivdir, bu da litium metalını praktikada istifadə edərkən problemlər yaradır. Litium atmosfer oksigeni ilə təmasda olduqda, yanma baş verir ki, bu da ətraf mühitin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq partlayış xarakteri daşıya bilər. Bu xoşagəlməz xüsusiyyət ya səthi diqqətlə qorumaqla, ya da daha az aktiv litium birləşmələrindən istifadə etməklə aradan qaldırıla bilər. Hal-hazırda, amper-saatda 2 ilə 4 Ah tutumu olan ən çox yayılmış litium-ion və litium-polimer batareyalar. Onların istifadəsi NiMh-ə bənzəyir və orta boşalma gərginliyi 3,2 V olduqda, 6 ilə 13 Wh enerji mövcuddur. Nikel-metal hidrid batareyaları ilə müqayisədə, litium batareyaları eyni həcm üçün iki-dörd dəfə daha çox enerji saxlaya bilir. Litium-ion (polimer) akkumulyatorlar gel və ya bərk formada elektrolitə malikdir və müvafiq tətbiqin ehtiyaclarına uyğun olaraq demək olar ki, istənilən formada millimetrin onda bir neçəsi qədər nazik düz hüceyrələrdə istehsal oluna bilər.

Bir minik avtomobilindəki elektrik ötürücü əsas və yalnız bir (elektrik avtomobil) və ya birləşdirilmiş ola bilər, burada elektrik ötürücü həm dominant, həm də köməkçi dartma mənbəyi ola bilər (hibrid sürücü). İstifadə olunan variantdan asılı olaraq, avtomobilin istismarı üçün enerji tələbləri və buna görə də batareyaların tutumu fərqlənir. Elektrikli nəqliyyat vasitələrində akkumulyatorun tutumu 25 ilə 50 kVt/saat arasındadır, hibrid ötürücü ilə isə təbii olaraq daha aşağıdır və 1 ilə 10 kVt/saat arasında dəyişir. Verilmiş dəyərlərdən görmək olar ki, bir (litium) hüceyrənin 3,6 V gərginliyində hüceyrələri ardıcıl olaraq birləşdirmək lazımdır. Paylayıcı keçiricilərdə, çeviricilərdə və mühərrik sarımlarında itkiləri azaltmaq üçün sürücülər üçün bort şəbəkəsində (12 V) adi haldan daha yüksək bir gərginlik seçmək tövsiyə olunur - ümumi istifadə olunan dəyərlər 250 ilə 500 V arasındadır. bu gün Litium hüceyrələri açıq-aydın ən uyğun tipdir. Etiraf etmək lazımdır ki, onlar hələ də çox bahalıdır, xüsusən də qurğuşun-turşu batareyaları ilə müqayisədə. Bununla belə, onlar daha çətindir.

Adi litium batareya hüceyrələrinin nominal gərginliyi 3,6 V-dir. Bu dəyər müvafiq olaraq adi nikel-metal hidrid hüceyrələrindən fərqlidir. Nominal gərginliyi 1,2 V (və ya qurğuşun - 2 V) olan NiCd, praktikada istifadə olunarsa, hər iki növün dəyişdirilməsinə imkan vermir. Bu litium batareyalarının doldurulması, xüsusi bir şarj cihazı tələb edən və xüsusən də digər növ hüceyrələr üçün nəzərdə tutulmuş doldurma sistemlərinin istifadəsinə imkan verməyən maksimum doldurma gərginliyinin dəyərini çox dəqiq saxlamaq ehtiyacı ilə xarakterizə olunur.

Lityum batareyaların əsas xüsusiyyətləri

Elektrikli avtomobillər və hibridlər üçün batareyaların əsas xüsusiyyətləri onların doldurulması və boşaldılması xüsusiyyətləri hesab edilə bilər.

Şarj xüsusiyyətləri 

Şarj prosesi, şarj cərəyanının tənzimlənməsini tələb edir, hüceyrə gərginliyinin və cari temperaturun nəzarətini də göz ardı etmək olmaz. Katod elektrodu olaraq LiCoO2 istifadə edən bu gün istifadə olunan lityum hüceyrələr üçün maksimum şarj gərginliyi limiti hər hüceyrə üçün 4,20 ilə 4,22 V arasındadır. Bu dəyəri aşmaq hüceyrənin xüsusiyyətlərinə ziyan vurur və əksinə bu dəyərə çatmamaq, hüceyrənin nominal tutumundan istifadə edilməməsi deməkdir. Şarj etmək üçün adi IU xarakteristikası istifadə olunur, yəni birinci mərhələdə 4,20 V / hüceyrə gərginliyinə çatana qədər sabit cərəyanla doldurulur. Şarj cərəyanı, hüceyrə istehsalçısı tərəfindən təyin olunan icazə verilən maksimum dəyərlə məhdudlaşır. şarj variantları. İlk mərhələdə şarj müddəti, cərəyanın gücündən asılı olaraq bir neçə on dəqiqədən bir neçə saata qədər dəyişir. Hüceyrə gərginliyi tədricən maksimuma qədər artır. 4,2 V. dəyərləri Artıq qeyd edildiyi kimi, hüceyrənin zədələnmə riski səbəbindən bu gərginlik aşılmamalıdır. Şarjın birinci mərhələsində enerjinin 70-80% -i hüceyrələrdə, ikinci mərhələdə isə qalan hissəsində saxlanılır. İkinci mərhələdə şarj gərginliyi icazə verilən maksimum dəyərdə saxlanılır və şarj cərəyanı tədricən azalır. Şarj, cərəyanın nominal boşalma cərəyanının təxminən 2-3% -nə düşdükdə tamamlanır. Kiçik hüceyrələr vəziyyətində şarj cərəyanlarının maksimum dəyəri də axıdılması cərəyanından bir neçə dəfə yüksək olduğundan, elektrik enerjisinin əhəmiyyətli bir hissəsi ilk şarj mərhələsində qənaət edilə bilər. nisbətən çox qısa müddətdə enerji (təxminən ½ və 1 saat). Belə ki, fövqəladə bir vəziyyətdə, nisbətən qısa müddətdə elektrikli avtomobilin akkumulyatorlarını kifayət qədər tutuma doldurmaq mümkündür. Lityum hüceyrələrdə belə, yığılmış elektrik müəyyən bir saxlama müddətindən sonra azalır. Ancaq bu, təxminən 3 aylıq fasilədən sonra baş verir.

Boşaltma xüsusiyyətləri

Gərginlik əvvəlcə sürətlə 3,6-3,0 V -ə düşür (axıdılma cərəyanının böyüklüyündən asılı olaraq) və bütün boşalma boyunca demək olar ki, sabit qalır. E-poçt tədarükü bitdikdən sonra. enerji də hüceyrə gərginliyini çox tez aşağı salır. Buna görə, boşaltma, istehsalçının təyin etdiyi 2,7 ilə 3,0 V arasındakı boşaltma gərginliyindən gec olmayaraq tamamlanmalıdır.

Əks təqdirdə məhsulun quruluşu zədələnə bilər. Boşaltma prosesini idarə etmək nisbətən asandır. Yalnız cərəyanın dəyəri ilə məhdudlaşır və son boşalma gərginliyinin dəyərinə çatanda dayanır. Tək problem, ayrı -ayrı hüceyrələrin ardıcıl bir quruluşdakı xüsusiyyətlərinin heç vaxt eyni olmamasıdır. Buna görə də, hər hansı bir hüceyrənin gərginliyinin son boşalma gərginliyindən aşağı düşməməsinə diqqət yetirilməlidir, çünki bu ona zərər verə bilər və beləliklə bütün batareyanın işləməsinə səbəb ola bilər. Batareyanı doldurarkən eyni şey nəzərə alınmalıdır.

Kobalt, nikel və ya manqan oksidinin fosfid Li3V2 (PO4) 3 ilə əvəz edildiyi fərqli bir katot materialı olan lityum hüceyrələr, uyğunsuzluq səbəbiylə hüceyrənin zədələnmə riskini ortadan qaldırır. daha yüksək tutum. Təxminən 2 şarj dövrü (000% boşalma ilə) və xüsusilə də hüceyrə tamamilə boşaldıqda zədələnməməsi faktının elan edildikləri xidmət müddəti də açıqlanır. Üstünlük, 80 V -ə qədər şarj edərkən təxminən 4,2 daha yüksək bir nominal gərginlikdir.

Yuxarıdakı təsvirdən aydın şəkildə ifadə edilə bilər ki, hazırda litium batareyaları yanacaq çənində fosil yanacaqda saxlanılan enerjiyə nisbətən avtomobil idarə etmək üçün enerji yığmaq kimi yeganə alternativdir. Batareyanın xüsusi tutumunda hər hansı bir artım, bu ekoloji təmiz sürücünün rəqabət qabiliyyətini artıracaq. İnkişafın yavaşlamayacağını, əksinə, bir neçə mil irəliləyəcəyinə ümid edə bilərik.

Hibrid və elektrik batareyaları istifadə edən nəqliyyat vasitələrinin nümunələri

Toyota Prius, təmiz elektrikdə aşağı enerji ehtiyatı olan klassik bir hibriddir. sürmək

Toyota Prius, ilk növbədə sürətləndirmə üçün enerji mənbəyi olaraq istifadə edilən və maksimum 1,3 km məsafədə ayrı bir elektrik sürücüsünün istifadəsinə imkan verən 2 kVt / saat NiMH batareyadan istifadə edir. 50 km / saat sürəti Plug-In versiyası artıq maksimum sürətlə 5,4-14 km məsafədə yalnız elektrik sürücüsü ilə hərəkət etməyə imkan verən 20 kVt / saat tutumlu litium-ion batareyalardan istifadə edir. sürət 100 km / saat.

Saf e-poçtda artan güc ehtiyatı olan Opel Ampere-hibrid. sürmək

Opelin dörd nəfərlik beşqapılı Amper adlandırdığı kimi, genişləndirilmiş (40-80 km) elektrikli avtomobil 111 kVt (150 at gücü) və 370 Nm fırlanma anı istehsal edən elektrik mühərriki ilə işləyir. Enerji təchizatı T tipli 220 litium hüceyrə ilə təchiz olunmuşdur.Onların ümumi gücü 16 kVt / saat, çəkisi 180 kq-dır. Generator, 1,4 litrlik, 63 kVt gücündə benzin mühərrikidir.

Mitsubishi və MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. avtomobillər

16 kVt / saat gücündə olan litium-ion batareyaları, NEDC (New European Driving Cycle) standartına uyğun olaraq, avtomobilin 150 km-ə qədər doldurulmadan səyahət etməsinə imkan verir. Yüksək gərginlikli batareyalar (330 V) döşəmənin içərisindədir və zərbə zamanı beşik çərçivəsi ilə zədələnmədən qorunur. Bu, Mitsubishi və GS Yuasa Corporation arasında birgə qurulan Lithium Energy Japan məhsuludur. Ümumilikdə 88 məqalə var. Sürücü üçün elektrik, ümumi gücü 330 kWh olan 88 50 Ah hüceyrədən ibarət olan 16 V lityum-ion batareya ilə təmin edilir. Batareya, xarici sürətli şarj cihazı (125 A, 400 V) istifadə edərək altı saat ərzində bir ev prizindən doldurulacaq, yarım saat ərzində batareya 80% doldurulacaq.

Mən özüm elektrik nəqliyyat vasitələrinin böyük pərəstişkarıyam və bu sahədə baş verənləri daim izləyirəm, lakin hazırda reallıq o qədər də optimist deyil. Bunu yuxarıdakı məlumatlar da təsdiqləyir ki, bu da həm təmiz elektrik, həm də hibrid avtomobillərin ömrünün asan olmadığını və çox vaxt yalnız rəqəmlər oyunu olduğunu göstərir. Onların istehsalı hələ də çox tələbkar və bahalıdır və onların effektivliyi dəfələrlə mübahisəlidir. Elektrikli nəqliyyat vasitələrinin (hibridlərin) əsas çatışmazlığı adi yanacaqlarda (dizel, benzin, mayeləşdirilmiş neft qazı, sıxılmış təbii qaz) yığılan enerji ilə müqayisədə akkumulyatorlarda saxlanılan enerjinin xüsusi tutumunun çox aşağı olmasıdır. Elektrikli nəqliyyat vasitələrinin gücünü həqiqətən adi avtomobillərə yaxınlaşdırmaq üçün batareyalar çəkisini ən azı onda bir qədər azaltmalı idi. Bu o deməkdir ki, sözügedən Audi R8 e-tron 42 kVt/saatı 470 kq-da deyil, 47 kq-da saxlamalı idi. Bundan əlavə, şarj müddəti əhəmiyyətli dərəcədə azaldılmalıdır. Təxminən 70-80% tutumda bir saat hələ çox şeydir və tam doldurma ilə orta hesabla 6-8 saatdan danışmıram. CO2 ilə işləyən elektrikli avtomobillərin sıfır istehsalı ilə bağlı boşboğazlıqlara da inanmağa ehtiyac yoxdur. Bunu dərhal qeyd edək Soketlərimizdəki enerji də istilik elektrik stansiyaları tərəfindən istehsal olunur və onlar nəinki kifayət qədər CO2 istehsal edirlər. İstehsal üçün CO2 ehtiyacının klassikdən daha çox olduğu belə bir avtomobilin daha mürəkkəb istehsalını xatırlatmaq olmaz. Ağır və zəhərli materialları ehtiva edən komponentlərin sayını və onların problemli sonrakı atılmasını unutmamalıyıq.

Qeyd edilən və qeyd olunmayan bütün mənfi cəhətləri ilə elektrik avtomobilinin (hibrid) də danılmaz üstünlükləri var. Şəhər nəqliyyatında və ya daha qısa məsafələrdə onların daha qənaətcil işləməsi danılmazdır, yalnız əyləc zamanı enerjinin saxlanması (bərpa) prinsipinə görə, adi nəqliyyat vasitələrində əyləc zamanı havaya tullantı istilik şəklində çıxarıldıqda, ictimai e-poçtdan ucuz enerji doldurmaq üçün şəhər ətrafında bir neçə km avtomobillə getməyin mümkünlüyünü qeyd edin. xalis. Təmiz elektrik avtomobili ilə klassik avtomobili müqayisə etsək, adi avtomobildə özlüyündə kifayət qədər mürəkkəb mexaniki element olan daxili yanma mühərriki var. Onun gücü bir şəkildə təkərlərə ötürülməlidir və bu, daha çox mexaniki və ya avtomatik transmissiya vasitəsilə həyata keçirilir. Yolda hələ də bir və ya daha çox diferensial var, bəzən də bir sürücü şaftı və bir sıra ox şaftları. Təbii ki, avtomobilin də yavaşlaması, mühərrikin soyuması lazımdır və bu istilik enerjisi qalıq istilik kimi ətraf mühitə faydasız şəkildə itirilir. Elektrikli avtomobil çox daha səmərəli və sadədir - (çox mürəkkəb olan hibrid sürücüyə aid deyil). Elektrik avtomobilində sürət qutuları, sürət qutuları, kardanlar və yarım vallar yoxdur, öndə, arxada və ya ortada olan mühərriki unut. Tərkibində radiator, yəni soyuducu və starter yoxdur. Elektrikli avtomobilin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, mühərrikləri birbaşa təkərlərə quraşdıra bilir. Və birdən sizdə hər təkəri digərlərindən asılı olmayaraq idarə edə bilən mükəmməl ATV var. Buna görə də, elektrik avtomobili ilə yalnız bir təkəri idarə etmək çətin olmayacaq və döngə üçün gücün optimal paylanmasını seçmək və idarə etmək də mümkündür. Mühərriklərin hər biri həm də digər təkərlərdən tamamilə müstəqil olan və kinetik enerjinin ən azı bir hissəsini yenidən elektrik enerjisinə çevirən əyləc ola bilər. Nəticədə, adi əyləclər daha az gərginliyə məruz qalacaqlar. Mühərriklər demək olar ki, istənilən vaxt və gecikmədən maksimum mövcud gücü istehsal edə bilir. Batareyalarda saxlanılan enerjinin kinetik enerjiyə çevrilməsində onların səmərəliliyi 90% təşkil edir ki, bu da adi mühərriklərdən təxminən üç dəfə çoxdur. Nəticə etibarilə, onlar o qədər də qalıq istilik əmələ gətirmirlər və sərinləməkdə çətinlik çəkməyə ehtiyac yoxdur. Bunun üçün sizə lazım olan tək şey yaxşı aparat, idarəetmə bloku və yaxşı proqramçıdır.

Ətraflı məlumat. Elektrikli avtomobillər və ya Hibridlər yanacağa qənaət edən mühərrikləri olan klassik avtomobillərə daha da yaxındırsa, onları hələ çox çətin və çətin bir yol gözləyir. Ümid edirəm ki, bu bir sıra yanıltıcı rəqəmlərlə təsdiqlənmir və ya. məmurların şişirdilmiş təzyiqi. Ancaq ümidsizliyə qapılmayaq. Nanotexnologiyanın inkişafı həqiqətən sıçrayışlarla irəliləyir və bəlkə də möcüzələr həqiqətən yaxın gələcəkdə bizi gözləyir.

Sonda daha bir maraqlı şey əlavə edəcəyəm. Artıq günəş yanacaqdoldurma məntəqəsi var.

Toyota Industries Corp (TIC) elektrik və hibrid avtomobillər üçün günəş enerjisi doldurma stansiyası hazırladı. Stansiya elektrik şəbəkəsinə də qoşulub, buna görə də 1,9 kVt gücündə olan günəş panelləri daha çox ehtimal ki, əlavə enerji mənbəyidir. Şəxsi (günəş) enerji mənbəyindən istifadə edərək şarj stansiyası maksimum 110 VAC / 1,5 kVt gücə malik ola bilər, elektrik şəbəkəsinə qoşulduqda isə maksimum 220 VAC / 3,2 kVt təklif edir.

Günəş panellərindən istifadə edilməyən elektrik enerjisi, sonrakı istifadə üçün 8,4 kVt / saat saxlaya bilən batareyalarda saxlanılır. Dağıtım şəbəkəsinə və ya stansiya aksesuarlarına elektrik enerjisi vermək də mümkündür. Stansiyada istifadə olunan şarj stendləri, müvafiq olaraq nəqliyyat vasitələrini tanıya bilən daxili kommunikasiya texnologiyasına malikdir. sahibləri ağıllı kartlardan istifadə edirlər.

Batareyalar üçün vacib şərtlər

• Enerji - akkumulyatorda saxlanılan elektrik yükünün (enerji miqdarının) miqdarını göstərir. Amper saatlarla (Ah) və ya kiçik cihazlarda milliamper saatlarla (mAh) müəyyən edilir. 1 Ah (= 1000 mAh) batareya nəzəri olaraq bir saat ərzində 1 amper verə bilir.
• Daxili müqavimət - batareyanın daha çox və ya daha az boşalma cərəyanı təmin etmək qabiliyyətini göstərir. Təsvir üçün, biri daha kiçik çıxışı olan (yüksək daxili müqavimət), digəri isə daha böyük (aşağı daxili müqavimət) olan iki kanistrdən istifadə edilə bilər. Onları boşaltmağa qərar etsək, daha kiçik bir drenaj çuxuru olan bir kanistr daha yavaş boşalacaq.
• Batareyanın nominal gərginliyi - nikel-kadmium və nikel-metal hidrid batareyaları üçün 1,2 V, qurğuşun 2 V və litium 3,6 ilə 4,2 V arasındadır. İş zamanı bu gərginlik nikel-kadmium və nikel-metal hidrid akkumulyatorlar üçün 0,8 - 1,5 V daxilində dəyişir. Qurğuşun üçün 1,7 - 2,3 V və litium üçün 3-4,2 və 3,5-4,9.
• Şarj cərəyanı, boşaltma cərəyanı – amper (A) və ya milliamper (mA) ilə ifadə edilir. Bu, müəyyən bir cihaz üçün sözügedən batareyanın praktik istifadəsi üçün vacib məlumatdır. O, həmçinin batareyanın düzgün doldurulması və boşaldılması şərtlərini müəyyən edir ki, onun tutumu maksimum dərəcədə istifadə edilsin və eyni zamanda məhv olmasın.
• Şarj edilir. boşalma əyrisi - batareyanın doldurulması və ya boşaldılması vaxtından asılı olaraq gərginliyin dəyişməsini qrafik olaraq göstərir. Batareya boşaldıqda, boşalma vaxtının təxminən 90%-i üçün adətən gərginlikdə kiçik bir dəyişiklik olur. Buna görə ölçülmüş gərginlikdən batareyanın cari vəziyyətini müəyyən etmək çox çətindir.
• Öz-özünə axıdılması, öz-özünə axıdılması – Batareya hər zaman elektrik enerjisini saxlaya bilmir. enerji, çünki elektrodlardakı reaksiya geri dönən bir prosesdir. Doldurulmuş batareya tədricən öz-özünə boşalır. Bu proses bir neçə həftədən aylara qədər davam edə bilər. Qurğuşun-turşu akkumulyatorları üçün bu, ayda 5-20%, nikel-kadmium batareyaları üçün - gündə elektrik yükünün təxminən 1% -i, nikel-metal hidrid batareyaları vəziyyətində - təxminən 15-20% -dir. ay və litium təxminən 60% itirir. gücü üç aydır. Öz-özünə boşalma ətraf mühitin temperaturundan, eləcə də daxili müqavimətdən asılıdır (daxili müqaviməti yüksək olan batareyalar daha az boşalır) və əlbəttə ki, dizayn, istifadə olunan materiallar və işlənmə də vacibdir.
•  Batareya (dəstlər) – Yalnız müstəsna hallarda batareyalar fərdi istifadə olunur. Adətən onlar bir dəstdə birləşdirilir, demək olar ki, həmişə ardıcıl olaraq bağlanır. Belə bir dəstin maksimum cərəyanı fərdi hüceyrənin maksimum cərəyanına bərabərdir, nominal gərginlik fərdi hüceyrələrin nominal gərginliklərinin cəmidir.
•  Batareyaların yığılması.  Yeni və ya istifadə olunmamış bir batareya bir, lakin tercihen bir neçə (3-5) yavaş tam doldurma və yavaş boşalma dövrünə məruz qalmalıdır. Bu yavaş proses batareya parametrlərini istənilən səviyyəyə qoyur.
•  Yaddaş effekti – Bu, batareya təxminən sabit, çox olmayan cərəyanla eyni səviyyəyə doldurulduqda və boşaldıqda baş verir və hüceyrənin tam doldurulması və ya dərin boşalması olmamalıdır. Bu yan təsir NiCd-yə (minimum da NiMH) təsir etdi.