Batterie per veiculi ibridi è elettrichi

Cuntenuti

Batterie per veiculi ibridi è elettrichiIn u nostru articulu precedente, avemu discututu a batteria cum'è una fonte di elettricità, necessaria principalmente per avviare una vittura, ma ancu per u funziunamentu relativamente à breve termine di apparecchiature elettriche. Tuttavia, esigenze cumpletamente diverse sò imposti à e pruprietà di e batterie aduprate in u campu di a propulsione di grandi dispositivi mobili, in u nostru casu, veiculi ibridi è veiculi elettrichi. Una quantità assai più grande di energia immagazzinata hè necessaria per alimentà un veiculu è deve esse almacenata in qualchì locu. In una vittura classica cù un mutore à combustione interna, hè almacenata in u tank in forma di benzina, diesel o GPL. In u casu di una vittura elettrica o una vittura ibrida, hè conservatu in batterie, chì pò esse descrittu cum'è u prublema principale di a vittura elettrica.

L'accumulatori attuali ponu almacenà poca energia, mentre sò piuttostu ingombranti, pesanti, è à u listessu tempu, per a so rifornimentu massimu, ci vole parechje ore (di solitu 8 o più). In cuntrastu, i veiculi cunvinziunali cù mutori à combustione interna ponu immagazzinà una grande quantità di energia paragunatu à e batterie in un picculu casu, à cundizione chì ci vole solu un minutu, forse dui, per ricaricà si. Sfurtunatamente, u prublema di u magazinu di l'elettricità hà afflittu i veiculi elettrichi dapoi a so creazione, è malgradu un prugressu innegabile, a so densità energetica necessaria per alimentà un veiculu hè sempre assai bassa. In e prossime linee, risparmiu email Discuteremu nantu à l'energia in più dettagliu è pruvemu à avvicinà a vera realtà di e vitture cù azionamentu puramente elettricu o ibridu. Ci sò parechji miti intornu à queste "vitture elettroniche", dunque ùn face male di fighjà di più attentamente i vantaghji o i svantaghji di tali discu.

Sfurtunatamente, e figure date da i pruduttori sò ancu assai dubbitose è sò piuttostu teoriche in natura. Per esempiu, u Kia Venga cuntene un mutore elettricu di 80 kW è 280 Nm di torque. A putenza hè furnita da batterie di litiu-ion 24 kWh, a portata stimata di u Kia Vengy EV secondu u fabbricante hè 180 km. A capacità di e batterie ci dice chì quandu sò cumpletamente cariche, ponu furnisce u mutore cù 24 kW, o alimentà u cunsumu di 48 kW in una mezz'ora, ecc. Un semplice calculu, è ùn puderemu micca guidà 180 km. Se vulissimu pensà à una tale gamma, allora duveriamu guidà una media di 60 km / h per circa 3 ore, è a putenza di u mutore seria solu un decimu di u valore nominale, vale à dì 8 kW. In altre parolle, nantu à una corsa veramente pulita (attenta), quandu guasgi certamente aduprate u frenu à u travagliu, una tale corsa hè teoricamente pussibule. Benintesa, ùn consideremu micca l'inclusione di vari accessori elettrichi. Ognunu pò dighjà immaginà chì tippu di rinuncia di sè paragunatu à una vittura classica. In listessu tempu, versate 40 litri di diesel in u classicu Venga è cunduce centinaie è centinaie di chilometri senza restrizioni. Perchè hè cusì? Pruvemu à paragunà quantu di sta energia è quantu pesu una vittura classica pò suppurtà in un tank, è quantu una vittura elettrica hè in batterie - più dettagli QUI.

Uni pochi di fatti da a chimica è a fisica

  • putenza calorifica di l'essenza: 42,7 MJ / kg,
  • putenza calorifica di u gasoil: 41,9 MJ / kg,
  • densità di benzina: 725 kg / m3,
  • densità d'oliu: 840 kg / m3,
  • Joule (J) = [kg * m2 / s2],
  • Watt (W) = [J / s],
  • 1 MJ = 0,2778 kWh.

L'energia hè a capacità di fà u travagliu, misurata in joules (J), kilowattore (kWh). U travagliu (meccanicu) si manifesta cù un cambiamentu di energia quandu u corpu si move, hà e stesse unità cum'è l'energia. A Potenza esprime a quantità di travagliu fattu per unità di tempu, l'unità base hè watt (W).

Potenza specifica di e fonti d'energia
Risorsa energeticaValeur caloricu / densità kgValeur caloricu / l Energia / lEnergia / chilò
Gasoline42,7 MJ / chilò 725 chilò / m330,96 MJ / l 8,60 kWh / l11,86 kWh / chilò
Oliu41,9 MJ / chilò 840 chilò / m335,20 MJ / l 9,78 kWh / l11,64 kWh / chilò
Batteria Li-ion (Audi R8 e-tron)42 kWh 470 chilò 0,0893 kWh / chilò

Da quì sopra hè chjaru chì, per esempiu, cun un valore calorificu di 42,7 MJ / kg è una densità di 725 kg / m3, a benzina offre un'energia di 8,60 kWh per litru o 11,86 kWh per kilogramu. Se custruimu e batterie attuali chì sò avà installate in veiculi elettrichi, per esempiu, lithium-ion, a so capacità hè menu di 0,1 kWh per chilugrammu (per simplicità, cunsidereremu 0,1 kWh). I carburanti convenzionali furniscenu più di centu volte più energia per u listessu pesu. Capirete chì questu hè una differenza enorme. Se a scumpartemu in piccule, per esempiu, una Chevrolet Cruze cù una batteria di 31 kWh trasporta energia chì pò accade in menu di 2,6 kg di benzina o, se vulete, circa 3,5 litri di benzina.

Si pò sapè cumu hè pussibule chì una vittura elettrica parta da tuttu, è micca chì averà sempre più di 100 km d'energia. U mutivu hè simplice. U mutore elettricu hè assai più efficiente in termini di cunversione di energia immagazzinata in energia meccanica. Tipicamente, duveria avè un'efficienza di 90%, mentre l'efficienza di un mutore à combustione interna hè circa 30% per un mutore à benzina è 35% per un mutore diesel. Dunque, per furnisce a stessa putenza à u mutore elettricu, basta cun una riserva energetica assai più bassa.

Facilità d'utilizazione di unità individuale

Dopu avè valutatu u calculu simplificatu, si suppone chì pudemu ottene circa 2,58 kWh di energia meccanica da un litru di benzina, 3,42 kWh da un litru di diesel, è 0,09 kWh da un kilogramu di una batteria di ioni di litiu. Dunque a differenza ùn hè micca più di centu volte, ma solu una trentina di volte. Questu hè u megliu numeru, ma ancu micca rosa. Per esempiu, cunsiderate l'Audi R8 sportiva. E so batterie cumpletamente caricate chì pesanu 470 kg anu l'equivalente energeticu di 16,3 litri di benzina o solu 12,3 litri di carburante diesel. Oppure, se avessimu una Audi A4 3,0 TDI cù una capacità di serbatu di 62 litri di diesel, è vulissimu avè a stessa portata nantu à una batteria pura, avemu bisognu di circa 2350 kg di batterie. Finu à avà, stu fattu ùn dà micca à a vittura elettrica un avvene troppu rosatu. Ùn ci hè micca bisognu di tirà un fucile à fucile in a segala, quantunque, chì a pressione per sviluppà tali "vitture elettroniche" serà alzata da u implacabile vestibule verde, allora chì i pruduttori di automobili li piaci o micca, anu da pruduce qualcosa "verde". ". Un rimpiazzamentu definitu per un discu puramente elettricu hè u chjamatu ibridi, cumbinendu un mutore à combustione interna cù un mutore elettricu. Attualmente, u più famosu, per esempiu, Toyota Prius (Auris HSD cù a stessa tecnulugia ibrida) o Honda Inside. Tuttavia, a so gamma puramente elettrica hè sempre ridibile. In u primu casu, circa 2 km (in l'ultima versione di Plug In, hè aumentatu "à" 20 km), è in u secondu, Honda ùn pichja mancu nant'à un drive puramente elettricu. Finu à avà, l'efficienza resultante ùn hè guasi cusì maravigliosa in pratica cum'è a publicità di massa suggerisce. A realtà hà dimustratu ch'elli ponu pitturalli cù qualsiasi muvimentu turchinu (ecunumia) principalmente aduprendu tecnulugie cunvinziunali. U vantaghju di u sistema di trasmissione ibridu si trova principalmente in l'ecunumia di carburante quandu si guida in cità. Audi hà annunziatu pocu fà chì attualmente hà solu bisognu di riduce u pesu di u corpu per uttene, in media, a stessa economia di carburante chì alcune marche ottenenu cù un sistema ibridu. I mudelli novi di alcune vitture provanu ancu chì questu ùn hè micca un gridu in u bughju. Per esempiu, a settima generazione Volkswagen Golf recentemente presentata utilizza cumpunenti più leggeri per amparà nantu à elli, è in pratica richiede in realtà menu carburante chè prima. L'automobile giapponese Mazda hà pigliatu una direzzione simile. Malgradu queste affirmazioni, u sviluppu di l'unità ibrida "à longu andà" cuntinua. Cum'è un esempiu, menzionerò l'Opel Ampera è, paradossalmente, u mudellu di l'Audi A1 e-tron.

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Facilità d'utilizazione di unità individuale
Risorsa energeticaEfficienza di u mutoreEnergia efficace / lEnergia efficace / kg
Gasoline0,302,58 kWh / l3,56 kWh / chilò
Oliu0,353,42 kWh / l4,07 kWh / chilò
Batterie à liti-ion0,90-OK. 0,1 kWh / kg

Opel Corsa

Benchì l'Opel Ampera sia spessu presentata cum'è veiculu elettricu, hè in realtà un veiculu ibridu. In più di u mutore elettricu, l'Ampere utilizza ancu un mutore di combustione interna da 1,4 litri 63 kW. Tuttavia, stu mutore à benzina ùn cunduce micca direttamente e roti, ma agisce da generatore in casu chì e batterie sianu senza elettricità. energia. A parte elettrica hè rappresentata da un mutore elettricu cù una potenza di 111 kW (150 CV) è un torque di 370 Nm. L'alimentazione elettrica hè alimentata da cellule di litiu in forma di 220. Anu una putenza totale di 16 kWh è pesanu 180 kg. Sta vittura elettrica pò viaghjà 40-80 km nant'à un drive puramente elettricu. Sta distanza hè spessu sufficiente per a guida di a cità tutta a ghjurnata è riduce significativamente i costi operativi postu chì u trafficu di a cità richiede un cunsumu significativu di carburante in u casu di i motori à combustione. E batterie ponu ancu esse ricaricate da una presa standard, è quandu sò cumbinate cù un mutore à combustione interna, a portata di l'Ampera si estende à cinque centu chilometri assai rispettabili.

Audi e electron A1

Audi, chì preferisce a vittura classica cù una tecnulugia più sofisticata piuttostu cà una vittura ibrida tecnicamente assai esigente, hà svelatu l'interessante veiculu ibridu A1 e-tron più di dui anni fà. E batterie à u litiu-ionu cù una capacità di 12 kWh è un pesu di 150 kg sò caricate da un mutore Wankel in u quadru di un generatore, chì usa energia in forma di benzina almacenata in un tank di 254 litri. U mutore hà un vulume di 15 metri cubi. Vede è genera 45 kWh el. energia. U mutore elettricu hà una putenza di 75 kW è pò pruduce finu à 0 kW di putenza in pocu tempu. L'accelerazione da 100 à 10 hè di circa 130 secondi, è a velocità massima hè di circa 50 km / h. A vittura pò guidà circa 12 km in a cità nantu à un drive puramente elettricu. Dopu à sparimentu di e-mail. l'energia hè attivata in modu invisibile da u mutore à combustione rotativa è ricarica l'elettricità. energia per batterie. A gamma tutale cù batterie cumpletamente cariche è 250 litri di benzina hè di circa 1,9 km, cun un consumu mediu di 100 litri per 1450 km. U pesu operativu di u veiculu hè di 12 kg. Demu un ochju à una cunversione simplice per scopre in un paragone capimachja quantu energia hè piatta in un tank di 30 litri. Se supponemu chì un mudernu mutore Wankel sia 70% efficiente, allora 9 kg, cun 12 kg (31 litri) di benzina, sò equivalenti à 79 kWh di energia immagazzinata in e batterie. Cusì, 387,5 kg di mutore è cisterna = 1 kg di batterie (calculatu in a scala Audi A9 e-Tron). Se vulissimu aumentà u serbatu di carburante di 62 litri, averiamu dighjà XNUMX kWh di energia dispunibule per alimentà a vittura. Cusì pudemu prucede. Ma deve avè un intoppu. Ùn serà più una vittura "verde". Dunque ancu quì si vede chjaramente chì l'unità elettrica hè significativamente limitata da a putenza specifica di l'energia almacenata in e batterie.

In particulare, u prezzu più elevatu, è ancu u pesu più grande, anu purtatu à u fattu chì l'unità ibrida in Audi sia svanita gradualmente in background. Tuttavia, questu ùn significa micca chì u sviluppu di e vetture ibride è di i veiculi elettrichi in Audi hè cumpletamente deprezzatu. L'infurmazioni nantu à a nova versione di l'A1 e-tron sò apparse recentemente. Paragunatu à u precedente, u mutore rotativu / generatore hè statu rimpiazzatu da un mutore tri cilindru di 1,5 litri turbocompressu da 94 kW. L'usu di una unità classica di combustione hè stata furzata da Audi principalmente per via di a cumplessità di sta trasmissione, è u novu mutore à trè cilindri hè cuncepitu micca solu per caricare e batterie, ma ancu per travaglià direttamente cù e rotule motrici. E batterie Sanyo anu a stessa potenza di 12 kWh, è a gamma di azionamentu puramente elettricu hè stata leggermente aumentata - circa 80 km. Audi dice chì u A1 e-tron riprogettatu duveria viaghjà in media un litru per centu chilometri. Sfurtunatamente, sta spesa hà una presa. Per i veiculi ibridi cù una gamma elettrica pura allargata. drive utilizza una tecnica interessante per calculà u flussu finale. U cusiddettu cunsumu hè ignoratu. rifornimentu da el. a rete per ricaricà e batterie, è ancu u cunsumu finale di l / 100 km, tene solu in contu u cunsumu di benzina per l'ultimi 20 km di guida, quandu ci hè elettricità. carica batterie. Cù un calculu assai simplice, pudemu calculà questu se e batterie sò state scaricate in stu modu. avemu guidatu dopu chì l'electricità hè finita. energia da batterie puramente à benzina, di conseguenza, u cunsumu aumenterà cinque volte, vale à dì 5 litri di benzina per 100 km.

Batterie per veiculi ibridi è elettrichi

Audi A1 e-tron II. generazione

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Problemi di conservazione di l'elettricità

U prublema di u magazinu di l'elettricità hè vechju cum'è l'ingegneria elettrica stessa. E prime fonti di elettricità sò state cellule elettrochimiche. Dopu un pocu tempu, hè stata scuperta a pussibilità di un prucessu riversibile di accumulazione di elettricità in e cellule galvaniche secondarie - batterie -. E prime batterie aduprate sò state batterie di piombu, dopu à pocu tempu nichel-ferru è un pocu più tardi nichel-cadmiu, è u so usu praticu hà duratu più di centu anni. Duvia ancu esse aghjuntu chì, malgradu e ricerche mondiali intensive in questu duminiu, u so cuncepimentu di basa ùn hà micca cambiatu assai. Utilizendu e nuove tecnulugie di produzzione, migliurendu e pruprietà di i materiali di basa è aduprendu novi materiali per i separatori di celle è di navi, era pussibule riduce leggermente a gravità specifica, riduce l'autodiscarica di e celle, è ancu aumentà u cunfortu è a sicurezza di u operatore, ma hè quì. U svantaghju u più significativu, cioè Un ratio assai sfavorevule di a quantità di energia almacenata à u pesu è u voluminu di e batterie hè stata. Dunque, queste batterie sò state aduprate principalmente in applicazioni statiche (alimentazioni di backup in casu di mancanza di alimentazione principale, ecc.). E batterie sò state aduprate cum'è fonte d'energia per i sistemi di trazione, in particulare nantu à e ferrovie (carretti di trasportu), induve u pesu pesante è e grandi dimensioni ùn interferiscenu micca troppu.

Avanzamentu di almacenamentu di energia

Tuttavia, a necessità di sviluppà cellule cù poche capacità è dimensioni in ore ampere hè aumentata. Cusì, e cellule primarie alcaline è e versioni sigillate di batterie nickel-cadmiu (NiCd) è poi di nickel-metal hydride (NiMH) sò state furmate. Per l'incapsulamentu di e cellule, sò state scelte e stesse forme è dimensioni di maniche cum'è per e cellule di cloruru di zincu primariu finora cunvinziunali. In particulare, i parametri rializati di batterie à nickel-metallo idride permettenu di aduprà, in particulare, in telefunini mobili, laptop, unità manuali di strumenti, ecc. grande capacità in ampere-ore. L'arrangementu lamellare di u sistema di l'elettrodu di grande cellula hè rimpiazzatu da a tecnulugia di cunversione di u sistema di elettrodi, cumprese i separatori, in una bobina cilindrica, chì hè inserita è cuntatta cù cellule di forma regulare in dimensioni AAA, AA, C è D, risp. multipli di a so dimensione. Per alcune applicazioni speciali, cellule piatte speciali sò prodotte.

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U vantaghju di e cellule sigillate cù elettrodi spirali hè parechje volte più grande capacità di carica è scarica cù alti currenti è u rapportu di a densità di energia relativa à u pesu è u vulume di e cellule paragunatu à u cuncepimentu classicu di e grande cellule. U svantaghju hè una autodiscarica più alta è menu cicli operativi. A più grande capacità di una cellula NiMH hè circa 10 Ah. Ma, cum'è per altri cilindri di fori più grandi, ùn permettenu micca di ricaricà currenti troppu alti per via di una dissipazione problematica di u calore, chì riduce assai l'usu in i veiculi elettrichi, è dunque sta fonte hè aduprata solu cum'è batteria di rinfurzamentu in u sistema ibridu (Toyota Prius 1,3, XNUMX kWh).

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U sviluppu di batterie al litiu sicure hè statu un avanzamentu significativu in u campu di a pruvista di l'energia. U litiu hè un elementu cù un altu putenziale elettrochimicu, ma hè ancu estremamente attivu in l'ossidazione, chì provoca ancu prublemi quandu si utilizza u litiu metallicu in pratica. Quandu u litiu vene in cuntattu cù l'ossigenu atmosfericu, si produce una combustione, chì, secondu e pruprietà di l'ambiente, pò avè u caratteru di una splusione. Sta pruprietà spiacevuli pò esse eliminata sia cù una prutetta prutezzione di a superficia sia aduprendu cumposti di litiu menu attivi. Attualmente, e batterie più cumuni à u litiu-ionu è à u polimeru di litiu cù una capacità di 2 à 4 Ah in ore ampere. U so usu hè simile à quellu di NiMh, è à una tensione di scarica media di 3,2 V, da 6 à 13 Wh di energia hè dispunibule. Rispuntendu à e batterie NiMH, e batterie al litiu ponu almacenà duie à quattru volte più energia in u listessu volume. E batterie Lithium-ion (polimeru) anu un elettrolitu in forma gel o solida è ponu esse fatte in forma di cellule piatte cun un spessore di pochi decimi di millimetru in praticamente qualsiasi forma in cunfurmità cù i bisogni di l'applicazione rispettiva.

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L'azionamentu elettricu in una vittura di passeggeri pò esse effettuatu cum'è principale è l'unicu (veiculu elettricu) o cumbinatu, induve l'azionamentu elettricu pò esse sia a fonte dominante sia ausiliaria di trazione (drive ibrido). A seconda di a variante aduprata, i requisiti energetichi per u funziunamentu di u veiculu è dunque a capacità di e batterie differenu. In i veiculi elettrichi, a capacità di a batteria varieghja da 25 à 50 kWh, mentre chì cù un azionamentu ibridu hè naturalmente più bassa è va da 1 à 10 kWh. Si pò vede da i valori dati chì quandu a tensione di una cella (litiu) hè 3,6 V, hè necessariu cunnesse e cellule in serie. Per riduce e perdite in cunduttori di distribuzione, inverter è avvolgimenti di u mutore, si consiglia di selezziunà una tensione superiore à a tensione normale à bordu (12V) per i drive - i valori cumunemente usati sò trà 250 è 500 V. Da avà on, e cellule di litiu sò chjaramente u tippu più adattu. Certu, sò sempre assai costosi, soprattuttu paragunatu à e batterie à l'acidu di piombu. Tuttavia, sò assai più cumplicati.

A tensione nominale di e cellule convenzionali di batteria à litiu hè 3,6 V. Stu valore hè differente da e cellule NiMH convenzionali, rispettivamente. NiCd, chì anu una tensione nominale di 1,2 V (o piombu - 2 V), chì, se adupratu in pratica, ùn permette micca l'intercambiabilità di i dui tippi. A ricarica di queste batterie al litiu hè caratterizata da a necessità di aderenza assai precisa à u valore di a tensione massima di ricarica, chì implica un tippu speciale di caricatore è, in particulare, ùn permette micca l'usu di sistemi di ricarica pensati per altri tippi di celle .

Batterie per veiculi ibridi è elettrichi

Caratteristiche principali di e batterie al litiu

E caratteristiche principali di e batterie per veiculi elettrichi è ibridi ponu esse cunsiderate cum'è e so caratteristiche di carica è di scarica.

Caratteristica di carica 

U prucessu di carica richiede una regulazione di a corrente di carica, u cuntrollu di a tensione di a cellula è u cuntrollu di a temperatura attuale ùn ponu esse saltati. Per e cellule di litiu in usu oghje chì utilizanu LiCoO2 cum'è l'elettrodu di u catodu, u limitu massimu di tensione di carica hè da 4,20 à 4,22 V per cella. Superà stu valore porta à danni à e pruprietà di a cellula è, à u cuntrariu, u mancatu di ghjunghje à questu valore significa micca aduprà a capacità nominale di a cellula. Per a ricarica, si usa a caratteristica IU abituale, vale à dì, in a prima fase hè caricata cun corrente costante finu à chì una tensione di 4,20 V / cella hè ghjunta. A corrente di carica hè limitata à u valore massimu ammissibile specificatu da u fabbricante di cellule, rispettivamente. ozzione piglia. U tempu di carica à a prima tappa varieghja da parechje decine di minuti à parechje ore, secondu a magnitudine di u currente di carica. A tensione di a cellula aumenta gradualmente finu à u massimu. valori di 4,2 V. Cum'è digià citatu, sta tensione ùn deve esse superata per via di u risicu di danni à a cellula. In a prima fase di carica, 70 à 80% di l'energia hè conservata in e cellule, in a seconda fase u restu. In a seconda fase, a tensione di carica hè mantenuta à u valore massimu ammissibile, è a corrente di carica diminuisce gradualmente. A carica hè cumpleta quandu u currente hè calatu à circa 2-3% di u currente di scarica nominale di a cellula. Postu chì u valore massimu di i currenti di ricarica in u casu di e cellule più chjuche hè ancu parechje volte superiore à a corrente di scarica, una parte significativa di l'elettricità pò esse salvata in a prima fase di ricarica. energia in un tempu relativamente curtu (circa ½ è 1 ora). Cusì, in casu di emergenza, hè pussibile caricare e batterie di un veìculu elettricu à una capacità sufficiente in un tempu relativamente cortu. Ancu in u casu di e cellule di litiu, l'elettricità accumulata diminuisce dopu un certu periodu di conservazione. Tuttavia, questu accade solu dopu à circa 3 mesi di fermu.

Caratteristiche di scarica

A tensione prima cala rapidamente à 3,6-3,0 V (secondu a magnitudine di u currente di scarica) è ferma guasi custante per tutta a scarica sana. Dopu l'esaurimentu di a fornitura di e-mail. l'energia riduce dinò a tensione di a cellula assai prestu. Dunque, a scarica deve esse finita micca più tardi à a tensione di scarica specificata da u fabbricante, chì hè da 2,7 à 3,0 V.

Altrimenti, a struttura di u pruduttu pò esse danneggiata. U prucessu di scaricamentu hè relativamente faciule da cuntrullà. Hè limitata solu da u valore di a corrente è si ferma quandu u valore di a tensione di scarica finale hè ghjuntu. L'unicu prublema hè chì e pruprietà di e cellule individuali in un accordu sequenziale ùn sò mai listesse. Dunque, ci vole à fà casu à assicurà chì a tensione di qualsiasi cellula ùn fala micca sottu à a tensione di scarica finale, chì pò danneghja è causà dunque un malfunzionamentu di tutta a batteria. U listessu deve esse cunsideratu quandu si carica a batteria.

U tippu menzionatu di cellule di litiu cù un materiale di catodu diversu, in cui l'ossidu di cobalt, nichel o manganese hè rimpiazzatu da u fosfidu Li3V2 (PO4) 3, elimina i rischi citati di dannu à a cellula per mancanza di conformità. una capacità più alta. Hè dinò dichjarata a so vita di serviziu dichjarata di circa 2 cicli di carica (à 000% di scarica) è soprattuttu u fattu chì quandu a cellula hè completamente scarica, ùn serà micca dannighjata. U vantaghju hè ancu una tensione nominale più alta di circa 80 quandu si carica finu à 4,2 V.

Da a descrizzione di sopra, pò esse chjaramente indicatu chì e batterie al litiu sò attualmente l'unica alternativa cum'è u almacenamentu di l'energia per guidà una vittura in quantu l'energia almacenata in combustibile fossile in un serbatu di carburante. Ogni aumentu di a capacità specifica di a batteria aumenterà a cumpetitività di questu discu eculogicu. Ùn pudemu chè sperà chì u sviluppu ùn rallenti micca, ma, à u cuntrariu, avanzà parechji chilometri.

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Esempii di veiculi chì utilizanu batterie ibride è elettriche

Toyota Prius hè un ibridu classicu cù una riserva di putenza bassa annantu à l'elettricu puru. cunduce

U Toyota Prius utilizza una batteria NiMH da 1,3 kWh, chì hè principalmente usata cum'è fonte di energia per l'accelerazione è permette di utilizà un drive elettricu separatu per una distanza di circa 2 km à u massimu. velocità di 50 km / h. A versione Plug-In utilizza dighjà batterie à liti di ioni di litiu cù una capacità di 5,4 kWh, chì permette di guidà solu nantu à un discu elettricu per una distanza di 14-20 km à una velocità massima. velocità 100 km / h.

Opel Ampere-hybrid cù riserva di putenza aumentata nantu à e-mail pura. cunduce

U veìculu elettricu cù una portata allargata (40-80 km), cume Opel chjama l'Amper à cinque porte à quattru posti, hè alimentatu da un mutore elettricu chì produce 111 kW (150 CV) è 370 Nm di coppia. L'alimentazione hè alimentata da 220 cellule di litiu in forma di T. Anu una putenza totale di 16 kWh è pesanu 180 kg. U generatore hè un mutore à benzina 1,4 litri cù una potenza di 63 kW.

Mitsubishi è MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. vitture

E batterie à u litiu-ionu cù una capacità di 16 kWh permettenu à u veiculu di viaghjà finu à 150 km senza ricaricà, cumu misuratu in cunfurmità cù u standard NEDC (New European Driving Cycle). E batterie à alta tensione (330 V) sò situate à l'internu di u pavimentu è sò ancu prutette da u quadru di a culla da danni in casu d'impattu. Hè un pruduttu di Lithium Energy Japan, una impresa cumuna trà Mitsubishi è GS Yuasa Corporation. Ci sò 88 articuli in tuttu. L'elettricità per l'azionamentu hè furnita da una batteria di ioni di litiu 330 V, cumposta da 88 celle 50 16 Ah cù una capacità totale di 125 kWh. A batteria serà caricata da una presa di casa in sei ore, aduprendu un caricatore veloce esternu (400 A, 80 V), a batteria serà caricata à XNUMX% in una mezz'ora.

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Batterie per veiculi ibridi è elettrichi

Eiu stessu sò un grande fan di i veiculi elettrichi è seguitu constantemente ciò chì accade in questa zona, ma a realità à u mumentu ùn hè micca cusì ottimista. Questu hè ancu sustinutu da l'infurmazioni sopra, chì mostranu chì a vita per i veiculi elettrichi puri è ibridi ùn hè micca faciule, è spessu simu solu fingendu di ghjucà cù i numeri. A so pruduzzione hè sempre assai esigente è cara, è a so efficacia hè ripetutamente cuntruversa. U principale svantaghju di i veiculi elettrichi (ibridi) hè a poca capacità specifica di energia immagazzinata in batterie, paragunata à l'energia immagazzinata in carburanti convenzionali (diesel, benzina, GPL, gas naturale compressu). Per purtà veramente a putenza di i veiculi elettrichi à quella di e vitture cunvinziunali, e batterie avianu da riduce u so pesu di almenu un decimu. Ciò significa chì l'Audit R8 e-tron sopra menzionatu avia da cunservà 42 kWh micca à 470 kg, ma à 47 kg. Inoltre, u tempu di ricarica duveria esse riduttu drasticamente. Circa un'ora à 70-80% di capacità hè sempre assai, è ùn parlu micca di 6-8 ore in media quandu hè pienu carcu. Ùn ci hè mancu bisognu di crede in e sciocchezze di CO2 di produzzione zeru. Immediatamente, notemu u fattu chì e-mail. L'energia in i nostri sockets hè ancu generata da e centrali termiche, è ùn producenu micca solu CO2. Senza parlà di a produzzione più cumplessa di una tale vittura, induve a necessità di CO2 per a produzzione hè assai più altu ch'è in quella classica. Ùn ci scurdemu di a quantità di cumpunenti chì cuntenenu materiali pesanti è tossichi è a so eliminazione successiva problematica.

Cù tutti i svantaghji menzionati è micca menzionati, una vittura elettrica (ibrida) hà ancu vantaghji innegabili. In u trafficu urbanu o per distanze più corte, u so funziunamentu più ecunomicu hè innegabile, solu per via di u principiu di u almacenamentu di l'energia (recuperazione) durante a frenata, quandu in i veiculi cunvinziunali hè rimossa durante a frenata in forma di calore residuale in l'aria, micca per menzionate a pussibilità à pochi chilometri intornu à a cità per una ricarica economica da un email publicu. reta. Se paragunemu una vittura elettrica pura è una vittura classica, allora una vittura cunvinziunale hà un mutore à combustione interna, chì stessu hè un elementu meccanicu piuttostu cumplessu. A so putenza deve esse trasmessa à e roti in qualchì modu, è questu hè principalmente fattu per mezu di una trasmissione manuale o automatica. Ci hè ancu unu o più sferenziali nantu à a strada, à volte ancu un albero di trasmissione è una serie di assi di assi. Benintesa, a vittura deve ancu frenu, u mutore deve esse raffreddatu, è st'energia termica hè rilasciata in modu sferente in l'ambiente in forma di calore residuale. A vittura elettrica hè assai più efficiente è più simplice - (ùn si applica micca à l'unità ibrida, chì hè assai cumplessa). Una vittura elettrica ùn cuntene scatule di trasmissione, scatule di trasmissione, alberi cardanici è assi di assi, scurdatevi di u mutore in fronte, in daretu o in mezu. Ùn cuntene micca un radiatore, vale à dì refrigerante è starter. U vantaghju di una vittura elettrica hè chì pò installà mutori direttamente in e rote. È di colpu avete u ATV perfettu chì pò cuntrullà ogni rota indipendentemente da l'altri. Dunque, cù una vittura elettrica ùn serà micca difficiule di cuntrullà solu una rota, hè ancu pussibule di selezziunà è di cuntrullà a distribuzione di putenza ottima per a curva. Ciascunu di i mutori pò ancu esse un frenu, torna cumpletamente indipendente da l'altre roti, chì converte almenu una parte di l'energia cinetica in energia elettrica. Di conseguenza, i freni cunvinziunali sò sottumessi à assai menu stress. I mutori ponu furnisce a massima putenza dispunibule in guasi ogni mumentu è senza ritardu. A so efficienza di cunvertisce l'energia almacenata in e batterie in energia cinetica hè di circa 90%, chì hè circa trè volte quella di i motori convenzionali. Dunque, ùn generanu tantu calore residuale è ùn anu micca bisognu di esse difficiuli di rinfriscà. Tuttu ciò chì avete bisognu per questu hè un bonu hardware, una unità di cuntrollu è un bonu programatore.

Suma sumárum. Se e vitture elettriche o Ibridi sò ancu più vicini à e vitture classiche cù motori efficienti in carburante, anu sempre un caminu assai difficiule è difficiule davanti à elli. Speru solu chì questu ùn sia micca cunfirmatu da un numeru di numeri ingannevuli o. pressione esagerata da i funzionari. Ma ùn disperemu. U sviluppu di a nanotecnulugia si move veramente à passi passati, è, forse, miraculi ci sò in riserva in un prossimu avvene.

Infine, aghjunghje una cosa più interessante. Ci hè dighjà una stazione di rifornimentu solare.

Batterie per veiculi ibridi è elettrichi

Toyota Industries Corp (TIC) hà sviluppatu una stazione di ricarica solare per i veiculi elettrichi è ibridi. A stazione hè ancu cunnessa à a rete elettrica, dunque i pannelli solari 1,9 kW sò più probabilmente una fonte addizionale di energia. Aduprendu una fonte di energia autonoma (sulare), a stazione di ricarica pò furnisce una putenza massima di 110 VAC / 1,5 kW, quandu hè cunnessa à a rete, offre un massimu di 220 VAC / 3,2 kW.

L'elettricità inutilizzata da i pannelli solari hè almacenata in batterie, chì ponu almacenà 8,4 kWh per un usu dopu. Hè ancu pussibule di furnisce l'electricità à a rete di distribuzione o l'accessorii di stazioni di furnimentu. I stand di ricarica aduprati in a stazione anu una tecnulugia di cumunicazione integrata capace d'identificà i veiculi in stu modu. i so pruprietari chì utilizanu smart cards.

Termini impurtanti per e batterie

  • U cunsumu energicu - indica a quantità di carica elettrica (quantità di energia) almacenata in a batteria. Hè indicatu in ore ampere (Ah) o, in casu di picculi dispositivi, in ore milliampere (mAh). Una batteria da 1 Ah (= 1000 mAh) hè teoricamente capace di furnisce 1 corrente di ampere per un'ora.
  • Resistenza interna - indica a capacità di a batteria di furnisce più o menu corrente di scarica. Per l'illustrazione, dui canisteri ponu esse aduprati, unu cù una presa più chjuca (alta resistenza interna) è l'altru cù una grande presa (bassa resistenza interna). Se sceglemu di sviutalli, u canisteru cù u foru di drenu più chjucu si svuoterà più pianu.
  • Tensione nominale di a batteria - per batterie nickel-cadmiu è nickel-metal idridu, hè 1,2 V, piombo 2 V è litiu da 3,6 à 4,2 V. Durante u funziunamentu, sta tensione varieghja trà 0,8 - 1,5 V per nickel - batterie cadmium è nickel-metal hydride, 1,7 - 2,3 V per u piombu è 3-4,2 è 3,5-4,9 per u litiu.
  • Corrente di carica, corrente di scarica - spressu in amperi (A) o milliamperi (mA). Questa hè una infurmazione impurtante per l'usu praticu di a batteria in questione per un dispositivu particulare. Definisce ancu e cundizioni per ricaricà è scaricà currettamente a batteria in modu chì a so capacità sia aduprata à u massimu è in listessu tempu ùn sia distrutta.
  • Ricarica acc. curva di scarica - mostra graficamente u cambiamentu di tensione versus u tempu quandu si carica o scarica a batteria. Quandu a batteria hè scaricata, ci hè tipicamente una piccula variazione di tensione per circa 90% di u tempu di scaricamentu. Dunque, hè assai difficiule di determinà u statu attuale di a batteria da a tensione misurata.
  • Autodiscaricamentu, autudiscaricamentu - a batteria ùn pò micca mantene l'elettricità in continuu. energia, postu chì a reazzione à l'elettrodi hè un prucessu riversibile. Una batteria caricata si scarica gradualmente da sola. Stu prucessu pò piglià da parechje settimane à mesi. In u casu di batterie à piombu-acidu, questu hè 5-20% à u mese, per batterie à nickel-cadmiu, circa l'1% di a carica elettrica per ghjornu, in u casu di batterie à nickel-metale idruru, circa 15-20% per mese, è u litiu perde circa 60%. capacità in trè mesi. L'autodiscarica dipende da a temperatura ambientale è da a resistenza interna (batterie cun una resistenza interna più alta scarica menu) è naturalmente u cuncepimentu, i materiali aduprati è a fabbricazione sò ancu impurtanti.
  •  Batteria (kits) - solu in casi eccezziunali e batterie sò aduprate individualmente. Di solitu sò cunnessi in un inseme, guasi sempre cunnessi in serie. A corrente massima di un tale inseme hè uguale à a corrente massima di una cella individuale, a tensione nominale hè a somma di e tensioni nominali di e celle individuali.
  •  Accumulazione di batterie.  Una batteria nova o inutilizzata deve esse sottumessa à una, ma preferibilmente parechje (3-5) lenta carica piena è cicli di scarica lenta. Stu prucessu lentu mette i parametri di a batteria à u livellu desideratu.
  •  Effettu di memoria - Questu accade quandu a batteria hè caricata è scaricata à u listessu livellu cun una corrente approssimativamente costante, micca troppu grande, è ùn deve micca esse una carica completa o una scarica profonda di a cellula. Stu effetti secundariu hà influenzatu NiCd (ancu in una misura minima NiMH).
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