Baterije za hibridna i električna vozila

U našem prethodnom članku razgovarali smo o bateriji kao izvoru električne energije, prije svega potrebne za pokretanje automobila, kao i za relativno kratkotrajan rad električne opreme. Međutim, postavljaju se potpuno drugačiji zahtjevi za svojstva baterija koje se koriste u području pogona velikih mobilnih uređaja, u našem slučaju, hibridnih vozila i električnih vozila. Mnogo veća količina uskladištene energije potrebna je za pogon vozila i mora se negdje skladištiti. U klasičnom automobilu sa motorom sa unutrašnjim sagorijevanjem skladišti se u spremniku u obliku benzina, dizela ili LPG -a. U slučaju električnog vozila ili hibridnog vozila, pohranjuje se u baterije, što se može opisati kao glavni problem električnog vozila.

Trenutni akumulatori mogu pohraniti malo energije, iako su prilično glomazni, teški, a za njihovo maksimalno punjenje potrebno je nekoliko sati (obično 8 ili više). Nasuprot tome, konvencionalna vozila s motorima s unutarnjim izgaranjem mogu pohraniti veliku količinu energije u usporedbi s baterijama u malom kućištu, pod uvjetom da je potrebno samo minutu, možda i dvije, za punjenje. Nažalost, problem skladištenja električne energije muči električna vozila od njihovog početka, i unatoč neospornom napretku, njihova gustoća energije potrebna za pogon vozila i dalje je vrlo niska. U sljedećim redovima, ušteda e -pošte Detaljnije ćemo razgovarati o energiji i pokušati približiti stvarnu stvarnost automobila sa čistim električnim ili hibridnim pogonom. Postoje mnogi mitovi oko ovih "elektroničkih automobila", pa ne šteti pomnije pogledati prednosti ili nedostatke takvih pogona.

Nažalost, brojke koje navode proizvođači su također vrlo sumnjive i prilično su teoretske. Na primjer, Kia Venga sadrži električni motor snage 80 kW i obrtnog momenta od 280 Nm. Snaga se napaja litijum-jonskim baterijama kapaciteta 24 kWh, procijenjeni domet Kia Vengy EV prema proizvođaču je 180 km. Kapacitet baterija nam govori da, potpuno napunjene, mogu da obezbede potrošnju motora od 24 kW, ili napajaju potrošnju od 48 kW za pola sata itd. Jednostavnim preračunavanjem i nećemo moći da vozimo 180 km . Ako bismo htjeli razmišljati o takvom dometu, onda bismo morali voziti u prosjeku 60 km/h oko 3 sata, a snaga motora bila bi samo desetina nominalne vrijednosti, odnosno 8 kW. Drugim riječima, uz zaista opreznu (pažljivu) vožnju, gdje ćete gotovo sigurno koristiti kočnicu u radu, takva vožnja je teoretski moguća. Naravno, ne razmatramo uključivanje raznih električnih dodataka. Svi već mogu zamisliti kakvo je samoodricanje u poređenju sa klasičnim automobilom. Istovremeno, u klasičnu Vengu sipate 40 litara dizel goriva i vozite stotine i stotine kilometara bez ograničenja. Zašto je tako? Hajde da pokušamo da uporedimo koliko ove energije i koliku težinu može da drži klasični automobil u rezervoaru, a koliko električni automobil u baterijama – više pročitajte OVDE.

Nekoliko činjenica iz hemije i fizike

• kalorična vrijednost benzina: 42,7 MJ / kg,
• kalorična vrijednost dizel goriva: 41,9 MJ / kg,
• gustoća benzina: 725 kg / m3,
• gustoća ulja: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Energija je sposobnost obavljanja posla, mjerena u džulima (J), kilovat satima (kWh). Rad (mehanički) se manifestuje promjenom energije tokom kretanja tijela, ima iste jedinice kao energija. Snaga izražava količinu obavljenog posla u jedinici vremena, a osnovna jedinica je vat (W).

Specifična snaga izvora energije

Energetski resurs	Kalorična vrijednost / gustoća kg	Kalorična vrijednost / l energije / l	Energija / kg
Benzin	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Ulje	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Li-ion baterija (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Iz navedenog je jasno da, na primjer, s kalorijskom vrijednošću od 42,7 MJ / kg i gustoćom od 725 kg / m3, benzin nudi energiju od 8,60 kWh po litru ili 11,86 kWh po kilogramu. Ako izgradimo trenutne baterije koje su sada ugrađene u električna vozila, na primjer, litij-ionske, njihov kapacitet je manji od 0,1 kWh po kilogramu (radi jednostavnosti, razmotrit ćemo 0,1 kWh). Konvencionalna goriva pružaju stotinu puta više energije za istu težinu. Shvatit ćete da je ovo velika razlika. Ako ga podijelimo na male, na primjer, Chevrolet Cruze s baterijom od 31 kWh nosi energiju koja može stati u manje od 2,6 kg benzina ili, ako želite, oko 3,5 litre benzina.

Možete reći kako je moguće da će se električni automobil uopće pokrenuti, a ne da će i dalje imati više od 100 km energije. Razlog je jednostavan. Elektromotor je mnogo učinkovitiji u smislu pretvaranja uskladištene energije u mehaničku. Obično bi trebao imati efikasnost od 90%, dok je efikasnost motora sa unutrašnjim sagorijevanjem oko 30% za benzinske motore i 35% za dizel motore. Stoga je za pružanje iste snage elektromotoru dovoljno sa mnogo manjom rezervom energije.

Lakoća upotrebe pojedinačnih pogona

Nakon procjene pojednostavljenog proračuna, pretpostavlja se da iz litre benzina možemo dobiti približno 2,58 kWh mehaničke energije, iz litre dizel goriva 3,42 kWh, a iz kilograma litijum-jonske baterije 0,09 kWh. Dakle, razlika nije više od stostruka, već samo tridesetak puta. Ovo je najbolji broj, ali još uvijek nije baš ružičast. Na primjer, uzmite u obzir sportski Audi R8. Njegove potpuno napunjene baterije, teške 470 kg, imaju energetski ekvivalent 16,3 litara benzina ili samo 12,3 litara dizel goriva. Ili, da imamo Audi A4 3,0 TDI sa kapacitetom rezervoara od 62 litre dizel goriva i želimo da imamo isti domet na čistom baterijskom pogonu, trebalo bi nam otprilike 2350 kg baterija. Za sada, ova činjenica električnom automobilu ne daje baš svijetlu budućnost. Međutim, nema potrebe bacati pušku na raž, jer će pritisak za razvoj ovakvih "e-automobila" skinuti nemilosrdni zeleni lobi, pa sviđalo se to proizvođačima automobila ili ne, oni moraju proizvesti nešto "zeleno" . “. Definitivna zamjena za čisto električni pogon su takozvani hibridi, koji kombinuju motor sa unutrašnjim sagorevanjem sa električnim motorom. Trenutno najpoznatiji su, na primjer, Toyota Prius (Auris HSD sa istom hibridnom tehnologijom) ili Honda Inside. Međutim, njihov čisto električni domet je i dalje smiješan. U prvom slučaju, oko 2 km (u najnovijoj verziji Plug In-a povećano je "na" 20 km), au drugom Honda čak ni ne kuca na čisto električni pogon. Do sada, rezultirajuća efektivnost u praksi nije tako čudesna kao što masovno oglašavanje sugerira. Stvarnost je pokazala da ih mogu obojiti bilo kojim plavim pokretom (ekonomijom) uglavnom konvencionalnom tehnologijom. Prednost hibridne elektrane je uglavnom u štedljivosti goriva pri gradskoj vožnji. Audi je nedavno rekao da je trenutno potrebno samo smanjiti tjelesnu težinu kako bi se postigla, u prosjeku, ista ekonomičnost goriva koju neke marke postižu ugradnjom hibridnog sistema u automobil. Da ovo nije vrisak u mrak, dokazuju i novi modeli nekih automobila. Na primjer, nedavno predstavljena sedma generacija Volkswagen Golfa koristi lakše komponente za učenje i u praksi zapravo troši manje goriva nego prije. Japanski proizvođač automobila Mazda krenuo je u sličnom pravcu. Uprkos ovim tvrdnjama, razvoj hibridnog pogona "velikog dometa" se nastavlja. Kao primer navešću Opel Amperu i, paradoksalno, model iz Audija A1 e-tron.

Lakoća upotrebe pojedinačnih pogona

Energetski resurs	Efikasnost motora	Efektivna energija / l	Efektivna energija / kg
Benzin	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Ulje	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Litijum-jonske baterije	0,90	-	UREDU. 0,1 kWh / kg

Vauxhall Ampera

Iako se Opel Ampera često predstavlja kao električno vozilo, to je zapravo hibridno vozilo. Osim elektromotora, Ampere koristi i 1,4-litarski motor sa unutrašnjim sagorijevanjem snage 63 kW. Međutim, ovaj benzinski motor ne pokreće izravno kotače, već djeluje kao generator u slučaju da se baterije isprazne. energije. Električni dio predstavlja elektromotor snage 111 kW (150 KS) i okretnog momenta od 370 Nm. Napajanje se napaja iz litijumskih ćelija u obliku slova T. Ukupne snage 220 kWh i težine 16 kg. Ovaj električni automobil može prijeći 180-40 km isključivo električnim pogonom. Ova udaljenost često je dovoljna za cjelodnevnu gradsku vožnju i značajno smanjuje operativne troškove jer gradski promet zahtijeva značajnu potrošnju goriva u slučaju motora s unutarnjim izgaranjem. Baterije se mogu puniti i iz standardne utičnice, a u kombinaciji s motorom s unutrašnjim sagorijevanjem doseg Ampere proteže se na vrlo respektabilnih petsto kilometara.

Audi e electron A1

Audi, koji preferira klasični pogon s naprednijom tehnologijom nego tehnički vrlo zahtjevan hibridni pogon, predstavio je zanimljiv A1 e-tron hibridni automobil prije više od dvije godine. Litijum-jonske baterije kapaciteta 12 kWh i težine 150 kg puni se Wankel motorom kao dio generatora koji koristi energiju u obliku benzina pohranjenu u rezervoaru od 254 litara. Motor ima zapreminu od 15 kubnih metara. cm i proizvodi 45 kW/h el. energije. Električni motor ima snagu od 75 kW i može proizvesti do 0 kW snage za kratko vrijeme. Ubrzanje od 100 do 10 je oko 130 sekundi i maksimalna brzina je oko 50 km/h. Automobil može preći oko 12 km po gradu na čisto električni pogon. Nakon iscrpljivanja e. energija se diskretno aktivira rotacionim motorom sa unutrašnjim sagorevanjem i dopunjava struju. energija za baterije. Ukupan domet sa potpuno napunjenim baterijama i 250 litara benzina je oko 1,9 km uz prosječnu potrošnju od 100 litara na 1450 km. Radna težina vozila je 12 kg. Pogledajmo jednostavnu konverziju da vidimo u direktnom poređenju koliko je energije skriveno u rezervoaru od 30 litara. Uz pretpostavku efikasnosti modernog Wankel motora od 70%, tada je 9 kg istog, zajedno sa 12 kg (31 L) benzina, ekvivalentno 79 kWh energije pohranjene u baterijama. Dakle, 387,5 kg motora i rezervoara = 1 kg baterija (izračunato u težini Audi A9 e-Tron). Kada bismo htjeli povećati spremnik goriva za 62 litre, već bismo imali na raspolaganju XNUMX kWh energije za pogon automobila. Da bismo mogli da nastavimo. Ali mora imati jednu ulov. To više neće biti "zeleni" auto. Tako se i ovdje jasno vidi da je električni pogon značajno ograničen gustinom snage energije pohranjene u baterijama.

Konkretno, viša cijena, kao i velika težina, doveli su do toga da je hibridni pogon u Audiju postepeno izblijedio u drugi plan. Međutim, to ne znači da je razvoj hibridnih automobila i električnih vozila u Audiju potpuno deprecirao. Nedavno su se pojavile informacije o novoj verziji modela A1 e-tron. U poređenju sa prethodnim, rotacioni motor/generator zamenjen je 1,5-litarskim trocilindričnim motorom sa turbopunjačem od 94 kW. Upotreba klasične jedinice s unutrašnjim sagorijevanjem bila je prisiljena od strane Audija uglavnom zbog poteškoća povezanih s ovim prijenosom, a novi trocilindrični motor je dizajniran ne samo da puni baterije, već i radi direktno s pogonskim kotačima. Sanyo baterije imaju identičnu snagu od 12kWh, a domet čisto električnog pogona je neznatno povećan na otprilike 80km. Audi kaže da bi unapređeni A1 e-tron u prosjeku trebao imati jednu litru na stotinu kilometara. Nažalost, ovaj trošak ima jednu prepreku. Za hibridna vozila sa proširenim čisto električnim dometom. pogon koristi zanimljivu tehniku ​​za izračunavanje konačnog protoka. Takozvana potrošnja se zanemaruje. dopunjavanje goriva iz mreža za punjenje baterija, kao i konačna potrošnja l/100 km, uzima u obzir samo potrošnju benzina za zadnjih 20 km vožnje, kada ima struje. punjenje baterije. Vrlo jednostavnom kalkulacijom možemo to izračunati ako su baterije na odgovarajući način ispražnjene. vozili smo nakon što je nestalo struje. energije iz čisto benzinskih baterija, kao rezultat toga, potrošnja će se povećati pet puta, odnosno 5 litara benzina na 100 km.

Audi A1 e-tron II. generacija

Problemi sa skladištenjem električne energije

Pitanje skladištenja energije staro je koliko i sama elektrotehnika. Prvi izvori električne energije bili su galvanske ćelije. Nakon kratkog vremena otkrivena je mogućnost reverzibilnog procesa akumulacije električne energije u galvanskim sekundarnim ćelijama – baterijama. Prve korištene baterije bile su olovne, nakon kratkog vremena nikl-gvozdene i nešto kasnije nikl-kadmijumske, a njihova praktična upotreba trajala je više od sto godina. Također treba dodati da se, uprkos intenzivnim svjetskim istraživanjima u ovoj oblasti, njihov osnovni dizajn nije mnogo promijenio. Korištenjem novih proizvodnih tehnologija, poboljšanjem svojstava osnovnih materijala i korištenjem novih materijala za separatore ćelija i posuda, bilo je moguće neznatno smanjiti specifičnu težinu, smanjiti samopražnjenje ćelija, te povećati udobnost i sigurnost operatera, ali to je otprilike to. Najznačajniji nedostatak, tj. Ostao je vrlo nepovoljan odnos količine pohranjene energije prema težini i zapremini baterija. Stoga su se ove baterije koristile uglavnom u statičkim aplikacijama (rezervni izvori napajanja u slučaju kvara glavnog napajanja itd.). Baterije su korišćene kao izvor energije za vučne sisteme, posebno na prugama (transportna kolica), gde velika težina i značajne dimenzije takođe nisu previše smetale.

Napredak skladištenja energije

Međutim, povećala se potreba za razvojem ćelija malih kapaciteta i dimenzija u amperskim satima. Tako su nastale alkalne primarne ćelije i zapečaćene verzije nikl-kadmijumskih (NiCd), a zatim nikl-metal-hidridnih baterija (NiMH). Za inkapsulaciju ćelija odabrani su isti oblici i veličine rukava kao i za do sada uobičajene ćelije primarnog primarnog cinkovog klorida. Konkretno, postignuti parametri nikl-metal-hidridnih baterija omogućuju njihovu upotrebu, posebno, u mobilnim telefonima, prijenosnim računarima, ručnim pogonima alata itd. Tehnologija proizvodnje ovih ćelija razlikuje se od tehnologije koja se koristi za ćelije sa velikog kapaciteta u amper-satima. Lamelarni raspored sistema elektroda velikih ćelija zamjenjuje se tehnologijom pretvaranja sistema elektroda, uključujući separatore, u cilindrični zavoj, koji je umetnut u i kontaktira s ćelijama pravilnog oblika u veličinama AAA, AA, C i D, odn. višekratnika njihove veličine. Za neke posebne primjene proizvode se posebne ravne ćelije.

Prednost hermetičkih ćelija sa spiralnim elektrodama je nekoliko puta veća sposobnost punjenja i pražnjenja velikim strujama i odnos relativne gustoće energije prema težini i zapremini ćelije u poređenju sa klasičnim dizajnom velikih ćelija. Nedostatak je više samopražnjenja i manje radnih ciklusa. Maksimalni kapacitet jedne NiMH ćelije je približno 10 Ah. Ali, kao i kod drugih cilindara većeg prečnika, ne dozvoljavaju punjenje previsokih struja zbog problematičnog odvođenja toplote, što uveliko smanjuje upotrebu u električnim vozilima, pa se ovaj izvor koristi samo kao pomoćna baterija u hibridnom sistemu (Toyota Prius 1,3 kWh).

Značajan napredak u oblasti skladištenja energije bio je razvoj sigurnih litijumskih baterija. Litijum je element sa visokom vrednošću elektrohemijskog potencijala, ali je i izuzetno reaktivan u oksidativnom smislu, što takođe stvara probleme pri upotrebi metalnog litijuma u praksi. Kada litijum dođe u kontakt sa atmosferskim kiseonikom, dolazi do sagorevanja, koje u zavisnosti od svojstava okoline može imati karakter eksplozije. Ovo neugodno svojstvo može se eliminirati ili pažljivom zaštitom površine ili korištenjem manje aktivnih spojeva litija. Trenutno su najčešće litijum-jonske i litijum-polimerske baterije kapaciteta od 2 do 4 Ah u amper-satima. Njihova upotreba je slična upotrebi NiMh, a pri prosječnom naponu pražnjenja od 3,2 V dostupno je 6 do 13 Wh energije. U poređenju sa nikl-metal hidridnim baterijama, litijumske baterije mogu pohraniti dva do četiri puta više energije za istu zapreminu. Litijum-jonske (polimerne) baterije imaju elektrolit u obliku gela ili čvrstog oblika i mogu se proizvoditi u ravnim ćelijama tankim od nekoliko desetinki milimetra u gotovo bilo kojem obliku kako bi odgovarale potrebama odgovarajuće primene.

Električni pogon u putničkom automobilu može se izvesti kao glavni i samo jedan (električni automobil) ili kombinovani, pri čemu električni pogon može biti i dominantan i pomoćni izvor vučne sile (hibridni pogon). Ovisno o korištenoj varijanti, razlikuju se energetski zahtjevi za rad vozila, a samim tim i kapacitet baterija. Kod električnih vozila kapacitet baterije je između 25 i 50 kWh, a kod hibridnog pogona je prirodno manji i kreće se od 1 do 10 kWh. Iz datih vrijednosti se vidi da je pri naponu jedne (litijske) ćelije od 3,6 V potrebno ćelije spojiti u seriju. Kako bi se smanjili gubici u distributivnim provodnicima, inverterima i namotima motora, preporučuje se odabir napona veći od uobičajenog u mreži na vozilu (12 V) za pogone - uobičajene vrijednosti su od 250 do 500 V. danas su litijumske ćelije očigledno najpogodniji tip. Doduše, i dalje su veoma skupi, posebno u poređenju sa olovnim baterijama. Međutim, one su mnogo teže.

Nominalni napon ćelija konvencionalnih litijumskih baterija je 3,6 V. Ova vrijednost se razlikuje od konvencionalnih nikl-metal hidridnih ćelija, respektivno. NiCd, koji imaju nazivni napon od 1,2 V (ili olovo - 2 V), što, ako se koristi u praksi, ne dozvoljava zamjenu oba tipa. Punjenje ovih litijumskih baterija karakteriše potreba da se vrlo precizno održi vrednost maksimalnog napona punjenja, što zahteva poseban tip punjača, a posebno ne dozvoljava upotrebu sistema punjenja namenjenih drugim tipovima ćelija.

Glavne karakteristike litijumskih baterija

Glavne karakteristike baterija za električna vozila i hibride mogu se smatrati njihovim karakteristikama punjenja i pražnjenja.

Karakteristika punjenja 

Proces punjenja zahtijeva regulaciju struje punjenja, ne može se preskočiti kontrola napona ćelije i kontrola trenutne temperature. Za litijeve ćelije koje se danas koriste i koje koriste LiCoO2 kao katodnu elektrodu, maksimalna granica napona punjenja je 4,20 do 4,22 V po ćeliji. Prekoračenje ove vrijednosti dovodi do oštećenja svojstava ćelije i, obrnuto, neuspjeh u postizanju ove vrijednosti znači neiskorištavanje nominalnog kapaciteta ćelije. Za punjenje se koristi uobičajena IU karakteristika, odnosno u prvoj fazi se puni konstantnom strujom sve dok se ne postigne napon od 4,20 V / ćeliji. Struja punjenja je ograničena na najveću dopuštenu vrijednost koju je odredio proizvođač ćelije. opcije punjača. Vrijeme punjenja u prvoj fazi varira od nekoliko desetina minuta do nekoliko sati, ovisno o veličini struje punjenja. Napon ćelije postepeno raste do maks. vrijednosti 4,2 V. Kao što je već spomenuto, ovaj napon se ne smije premašiti zbog opasnosti od oštećenja ćelije. U prvoj fazi punjenja 70 do 80% energije pohranjeno je u ćelijama, u drugoj fazi ostatak. U drugoj fazi napon punjenja održava se na najvećoj dopuštenoj vrijednosti, a struja punjenja postupno opada. Punjenje je završeno kada struja padne na oko 2–3% nazivne struje pražnjenja ćelije. Budući da je maksimalna vrijednost struja punjenja u slučaju manjih ćelija također nekoliko puta veća od struje pražnjenja, značajan dio električne energije može se uštedjeti u prvoj fazi punjenja. energije u relativno kratkom vremenu (približno ½ i 1 sat). Tako je u slučaju nužde moguće napuniti baterije električnog vozila do dovoljnog kapaciteta u relativno kratkom vremenu. Čak i u slučaju litijumskih ćelija, akumulirana električna energija se smanjuje nakon određenog perioda skladištenja. Međutim, to se događa tek nakon otprilike 3 mjeseca zastoja.

Karakteristike pražnjenja

Napon prvo brzo pada na 3,6–3,0 V (ovisno o veličini struje pražnjenja) i ostaje gotovo konstantan tijekom cijelog pražnjenja. Nakon iscrpljivanja zaliha e-pošte. energija takođe vrlo brzo snižava ćelijski napon. Stoga se pražnjenje mora završiti najkasnije do napona pražnjenja koji je naveo proizvođač od 2,7 do 3,0 V.

U suprotnom može doći do oštećenja strukture proizvoda. Proces istovara relativno je lako kontrolirati. Ograničeno je samo vrijednošću struje i prestaje kada se postigne vrijednost konačnog napona pražnjenja. Jedini problem je što svojstva pojedinih ćelija u sekvencijalnom rasporedu nikada nisu ista. Stoga se mora paziti da napon bilo koje ćelije ne padne ispod konačnog napona pražnjenja jer to može oštetiti i uzrokovati kvar cijele baterije. Isto treba uzeti u obzir pri punjenju baterije.

Pomenuta vrsta litijumskih ćelija sa drugačijim katodnim materijalom, u kojoj je oksid kobalta, nikla ili mangana zamijenjen fosfidom Li3V2 (PO4) 3, eliminira spomenute rizike od oštećenja ćelije zbog neusklađenosti. većeg kapaciteta. Također je prijavljen njihov deklarirani vijek trajanja od oko 2 ciklusa punjenja (pri 000% pražnjenja), a posebno činjenica da kada se ćelija potpuno isprazni, neće se oštetiti. Prednost je i veći nominalni napon od oko 80 pri punjenju do 4,2 V.

Iz gornjeg opisa može se jasno naznačiti da su litijske baterije trenutno jedina alternativa, poput skladištenja energije za vožnju automobila, u usporedbi s energijom pohranjenom u fosilnom gorivu u spremniku za gorivo. Svako povećanje specifičnog kapaciteta baterije povećat će konkurentnost ovog ekološki prihvatljivog pogona. Možemo se samo nadati da se razvoj neće usporiti, već, naprotiv, krenuti nekoliko kilometara naprijed.

Primjeri vozila koja koriste hibridne i električne baterije

Toyota Prius je klasični hibrid sa niskom rezervom snage na čisto električnoj energiji. voziti

Toyota Prius koristi NiMH bateriju od 1,3 kWh, koja se prvenstveno koristi kao izvor energije za ubrzavanje i omogućuje korištenje zasebnog električnog pogona na udaljenosti od oko 2 km pri maks. brzina 50 km / h. Plug-In verzija već koristi litij-ionske baterije kapaciteta 5,4 kWh, što vam omogućuje vožnju isključivo na električni pogon na udaljenosti od 14-20 km pri najvećoj brzini. brzina 100 km / h.

Opel Ampere-hibrid sa povećanom rezervom snage na čistoj e-pošti. voziti

Električno vozilo s proširenim dometom (40-80 km), kako Opel naziva četverosjed s petoro vrata, pokreće električni motor sa 111 kW (150 KS) i 370 Nm okretnog momenta. Napajanje se napaja iz litijumskih ćelija u obliku slova T. Ukupne snage 220 kWh i težine 16 kg. Generator je 180 -litarski benzinski motor snage 1,4 kW.

Mitsubishi i MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. automobili

Litijum-jonske baterije kapaciteta 16 kWh omogućavaju vozilu da pređe 150 km bez punjenja, što je izmjereno u skladu sa standardom NEDC (New European Driving Cycle). Visokonaponske baterije (330 V) nalaze se unutar poda i također su zaštićene okvirom postolja od oštećenja u slučaju udara. To je proizvod Lithium Energy Japan, zajedničkog ulaganja između Mitsubishija i GS Yuasa Corporation. Postoji 88 članaka. Električnu energiju za pogon daje litijum-jonska baterija od 330 V, koja se sastoji od 88 ćelija od 50 Ah, ukupnog kapaciteta 16 kWh. Baterija će se puniti iz kućne utičnice u roku od šest sati, pomoću vanjskog brzog punjača (125 A, 400 V), baterija će se napuniti do 80% za pola sata.

I sam sam veliki ljubitelj električnih vozila i stalno pratim šta se dešava na ovim prostorima, ali stvarnost u ovom trenutku nije tako optimistična. To potvrđuju i gore navedene informacije, koje pokazuju da život i čisto električnih i hibridnih vozila nije lak, a često se samo igra brojeva pretvara da jeste. Njihova proizvodnja je i dalje vrlo zahtjevna i skupa, a njihova efikasnost je više puta diskutabilna. Glavni nedostatak električnih vozila (hibrida) je vrlo nizak specifični kapacitet energije pohranjene u baterijama u odnosu na energiju pohranjenu u konvencionalnim gorivima (dizel, benzin, tečni naftni plin, komprimirani prirodni plin). Da bi se snaga električnih vozila zaista približila konvencionalnim automobilima, baterije bi morale smanjiti svoju težinu za barem desetinu. To znači da je pomenuti Audi R8 e-tron morao da uskladišti 42 kWh ne u 470 kg, već u 47 kg. Osim toga, vrijeme punjenja moralo bi se značajno smanjiti. Otprilike sat vremena pri 70-80% kapaciteta je još uvijek puno, a ne govorim o 6-8 sati u prosjeku na punom punjenju. Nema potrebe vjerovati ni sranjima o nultoj proizvodnji CO2 električnih vozila. Odmah da primetimo činjenicu da Energiju u našim utičnicama također proizvode termoelektrane, a one ne proizvode samo dovoljno CO2. Da ne govorimo o složenijoj proizvodnji ovakvog automobila, gdje je potreba za CO2 za proizvodnju mnogo veća nego u klasičnom. Ne smijemo zaboraviti na broj komponenti koje sadrže teške i toksične materijale i njihovo problematično naknadno odlaganje.

Uz sve navedene i nespomenute minuse, električni automobil (hibrid) ima i neosporne prednosti. U gradskom saobraćaju ili na kraćim relacijama neosporan je njihov ekonomičniji rad, samo zbog principa skladištenja (rekuperacije) energije pri kočenju, kada se kod konvencionalnih vozila ona uklanja prilikom kočenja u vidu otpadne toplote u vazduh, a ne da bi spomenuti mogućnost nekoliko km vožnje po gradu za jeftino punjenje putem javne e-pošte. net. Ako uporedimo čisti električni automobil i klasični automobil, onda u konvencionalnom automobilu postoji motor s unutrašnjim sagorijevanjem, koji je sam po sebi prilično složen mehanički element. Njegova snaga se na neki način mora prenijeti na kotače, a to se uglavnom radi preko ručnog ili automatskog mjenjača. Još uvijek postoji jedan ili više diferencijala na putu, ponekad i pogonsko vratilo i niz osovinskih osovina. Naravno, auto takođe treba da uspori, motor se mora ohladiti, a ova toplotna energija se beskorisno gubi u okolinu kao zaostala toplota. Električni automobil je mnogo efikasniji i jednostavniji - (ne važi za hibridni pogon, koji je veoma komplikovan). Električni automobil ne sadrži mjenjače, mjenjače, kardane i poluosovine, zaboravite na motor ispred, straga ili u sredini. Ne sadrži radijator, odnosno rashladnu tečnost i starter. Prednost električnog automobila je što može ugraditi motore direktno u točkove. I odjednom imate savršeni ATV koji može upravljati svakim kotačem nezavisno od ostalih. Stoga kod električnog vozila neće biti teško kontrolisati samo jedan kotač, a moguće je odabrati i kontrolisati optimalnu raspodjelu snage za skretanje. Svaki od motora također može biti kočnica, opet potpuno neovisna od ostalih kotača, koja pretvara barem dio kinetičke energije natrag u električnu energiju. Kao rezultat toga, konvencionalne kočnice će biti podvrgnute mnogo manjem naprezanju. Motori mogu proizvesti maksimalnu dostupnu snagu u gotovo bilo koje vrijeme i bez odlaganja. Njihova efikasnost u pretvaranju energije pohranjene u baterijama u kinetičku energiju je oko 90%, što je oko tri puta više od konvencionalnih motora. Posljedično, oni ne stvaraju toliko preostale topline i ne moraju biti teški za hlađenje. Sve što vam je potrebno za ovo je dobar hardver, kontrolna jedinica i dobar programator.

Suma sumárum. Ako su električni automobili ili hibridi još bliži klasičnim automobilima s motorima koji štede gorivo, pred njima je još vrlo težak i težak put. Nadam se samo da to nije potvrđeno brojnim zavaravajućim brojevima ili. pretjeran pritisak zvaničnika. Ali nemojmo očajavati. Razvoj nanotehnologije zaista napreduje skokovima i granicama, i možda nam se čuda zaista spremaju u bliskoj budućnosti.

Na kraju ću dodati još jednu zanimljivost. Već postoji solarna stanica za punjenje goriva.

Toyota Industries Corp (TIC) razvila je solarnu stanicu za punjenje električnih i hibridnih vozila. Stanica je također spojena na električnu mrežu, pa su solarni paneli snage 1,9 kW vjerojatnije dodatni izvor energije. Koristeći samostalni (solarni) izvor napajanja, stanica za punjenje može pružiti maksimalnu snagu od 110 VAC / 1,5 kW, kada je spojena na električnu mrežu, nudi maksimalno 220 VAC / 3,2 kW.

Neiskorištena električna energija iz solarnih panela skladišti se u baterijama koje mogu pohraniti 8,4 kWh za kasniju upotrebu. Također je moguće opskrbiti električnom energijom distribucijsku mrežu ili dodatnu stanicu za opskrbu. Stajališta za punjenje koja se koriste na stanici imaju ugrađenu komunikacijsku tehnologiju koja može identificirati vozila u skladu s tim. njihovi vlasnici koji koriste pametne kartice.

Važni uslovi za baterije

• Snaga - označava količinu električnog naboja (količinu energije) pohranjenu u bateriji. Naveden je u amper satima (Ah) ili, u slučaju malih uređaja, u miliamper satima (mAh). Baterija od 1 Ah (= 1000 mAh) teoretski može isporučiti 1 amp za jedan sat.
• Unutrašnji otpor - ukazuje na sposobnost baterije da obezbijedi veću ili manju struju pražnjenja. Za ilustraciju mogu se koristiti dva kanistera, jedan sa manjim izlazom (visok unutrašnji otpor), a drugi sa većim (mali unutrašnji otpor). Ako odlučimo da ih ispraznimo, kanister sa manjim odvodnim otvorom će se prazniti sporije.
• Nazivni napon baterije - za nikl-kadmijum i nikl-metal hidridne baterije je 1,2 V, olovo 2 V i litijum od 3,6 do 4,2 V. Tokom rada ovaj napon varira u granicama od 0,8 - 1,5 V za nikl-kadmijum i nikl-metal hidridne baterije, 1,7 - 2,3 V za olovo i 3-4,2 i 3,5-4,9 za litijum.
• Struja punjenja, struja pražnjenja – izraženo u amperima (A) ili miliamperima (mA). Ovo je važna informacija za praktičnu upotrebu dotične baterije za određeni uređaj. Takođe određuje uslove za pravilno punjenje i pražnjenje baterije tako da se njen kapacitet maksimalno iskoristi, a da se pritom ne uništi.
• Punjenje prema krivulja pražnjenja - grafički prikazuje promjenu napona ovisno o vremenu punjenja ili pražnjenja baterije. Kada se baterija isprazni, obično dolazi do male promjene napona za otprilike 90% vremena pražnjenja. Stoga je vrlo teško odrediti trenutno stanje baterije iz izmjerenog napona.
• Samopražnjenje, samopražnjenje – Baterija ne može stalno održavati struju. energije, jer je reakcija na elektrodama reverzibilan proces. Napunjena baterija se postepeno prazni sama od sebe. Ovaj proces može trajati od nekoliko sedmica do mjeseci. U slučaju olovnih baterija, to je 5-20% mjesečno, za nikl-kadmijum baterije - oko 1% električne napunjenosti dnevno, u slučaju nikl-metal hidridnih baterija - oko 15-20% po mjesec, a litijum gubi oko 60%. kapaciteta tri mjeseca. Samopražnjenje zavisi od temperature okoline kao i unutrašnjeg otpora (baterije sa većim unutrašnjim otporom se manje isprazne), a naravno, dizajn, materijali i izrada su takođe važni.
•  Baterija (kompleti) – Samo u izuzetnim slučajevima baterije se koriste pojedinačno. Obično se spajaju u set, gotovo uvijek serijski. Maksimalna struja takvog seta jednaka je maksimalnoj struji pojedinačne ćelije, nazivni napon je zbir nazivnih napona pojedinačnih ćelija.
•  Akumulacija baterija.  Nova ili nekorištena baterija treba biti podvrgnuta jednom, ali po mogućnosti nekoliko (3-5) sporih ciklusa punog punjenja i sporog pražnjenja. Ovaj spor proces postavlja parametre baterije na željeni nivo.
•  Efekat memorije – Ovo se dešava kada se baterija puni i prazni na isti nivo sa približno konstantnom, ne prevelikom strujom, i ne bi trebalo da dođe do potpunog punjenja ili dubokog pražnjenja ćelije. Ovaj neželjeni efekat je uticao na NiCd (minimalno i NiMH).