Batterie per veicoli ibridi ed elettrici

Nel nostro articolo precedente, abbiamo discusso della batteria come fonte di elettricità, necessaria principalmente per avviare un'auto, ma anche per il funzionamento relativamente a breve termine delle apparecchiature elettriche. Tuttavia, requisiti completamente diversi sono imposti alle proprietà delle batterie utilizzate nel campo della propulsione di dispositivi mobili di grandi dimensioni, nel nostro caso veicoli ibridi e veicoli elettrici. Per alimentare un veicolo è necessaria una quantità molto maggiore di energia immagazzinata che deve essere immagazzinata da qualche parte. In un'auto classica con motore a combustione interna, viene immagazzinato nel serbatoio sotto forma di benzina, diesel o GPL. Nel caso di un'auto elettrica o di un'auto ibrida, viene immagazzinato nelle batterie, che può essere descritto come il problema principale dell'auto elettrica.

Gli accumulatori di corrente possono immagazzinare poca energia, mentre sono piuttosto ingombranti, pesanti e allo stesso tempo, per il loro massimo rifornimento, occorrono diverse ore (di solito 8 o più). Al contrario, i veicoli convenzionali con motore a combustione interna possono immagazzinare una grande quantità di energia rispetto alle batterie in un piccolo contenitore, a condizione che occorra solo un minuto, forse due, per ricaricarsi. Sfortunatamente, il problema dell'immagazzinamento dell'elettricità ha afflitto i veicoli elettrici sin dal loro inizio e, nonostante i progressi innegabili, la loro densità di energia necessaria per alimentare un veicolo è ancora molto bassa. Nelle prossime righe, risparmio email Parleremo di energia in modo più dettagliato e cercheremo di avvicinare la realtà reale delle auto a trazione puramente elettrica o ibrida. Ci sono molti miti intorno a queste "auto elettroniche", quindi non fa male dare un'occhiata più da vicino ai vantaggi o agli svantaggi di tali azionamenti.

Sfortunatamente, anche le cifre fornite dai produttori sono molto dubbie e piuttosto teoriche. Ad esempio, la Kia Venga contiene un motore elettrico con una potenza di 80 kW e una coppia di 280 Nm. L'alimentazione è fornita da batterie agli ioni di litio con una capacità di 24 kWh, l'autonomia stimata di Kia Vengy EV secondo il produttore è di 180 km. La capacità delle batterie ci dice che, a piena carica, possono fornire un consumo del motore di 24 kW, oppure alimentare un consumo di 48 kW in mezz'ora, ecc. Un semplice ricalcolo, e non saremo in grado di percorrere 180 km . Se volessimo pensare a una tale autonomia, dovremmo guidare a una media di 60 km / h per circa 3 ore e la potenza del motore sarebbe solo un decimo del valore nominale, ovvero 8 kW. In altre parole, con una corsa molto attenta (attenta), dove quasi sicuramente userai il freno durante il lavoro, una corsa del genere è teoricamente possibile. Naturalmente, non consideriamo l'inclusione di vari accessori elettrici. Tutti possono già immaginare quale abnegazione rispetto a un'auto d'epoca. Allo stesso tempo, versi 40 litri di gasolio nella classica Venga e percorri centinaia e centinaia di chilometri senza restrizioni. Perché è così? Proviamo a confrontare quanta di questa energia e quanto peso può contenere un'auto d'epoca nel serbatoio e quanto può contenere un'auto elettrica nelle batterie - leggi di più qui QUI.

Alcuni fatti di chimica e fisica

• potere calorifico della benzina: 42,7 MJ/kg,
• potere calorifico del gasolio: 41,9 MJ/kg,
• densità benzina: 725 kg/m3,
• densità olio: 840 kg/m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

L'energia è la capacità di fare lavoro, misurata in joule (J), chilowattora (kWh). Il lavoro (meccanico) si manifesta con un cambiamento di energia durante il movimento del corpo, ha le stesse unità dell'energia. La potenza esprime la quantità di lavoro svolto per unità di tempo, l'unità base è il watt (W).

Potenza specifica delle fonti energetiche

Risorsa energetica	Potere calorifico/kg densità	Potere calorifico / l Energia / l	Energia / kg
benzina	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ/l 8,60 kWh/l	11,86 kWh/kg
Olio	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ/l 9,78 kWh/l	11,64 kWh/kg
Batteria agli ioni di litio (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh/kg

Da quanto sopra è chiaro che, ad esempio, con un potere calorifico di 42,7 MJ/kg e una densità di 725 kg/m3, la benzina offre un'energia di 8,60 kWh per litro o 11,86 kWh per chilogrammo. Se costruiamo le attuali batterie che sono ora installate nei veicoli elettrici, ad esempio agli ioni di litio, la loro capacità è inferiore a 0,1 kWh per chilogrammo (per semplicità, prenderemo in considerazione 0,1 kWh). I combustibili convenzionali forniscono oltre cento volte più energia a parità di peso. Capirai che questa è una differenza enorme. Se la scomponiamo in piccole, ad esempio, una Chevrolet Cruze con una batteria da 31 kWh trasporta energia che può stare in meno di 2,6 kg di benzina o, se vuoi, circa 3,5 litri di benzina.

Puoi dire come sia possibile che un'auto elettrica si avvii e non che avrà ancora più di 100 km di energia. Il motivo è semplice. Il motore elettrico è molto più efficiente in termini di conversione dell'energia immagazzinata in energia meccanica. Tipicamente, dovrebbe avere un'efficienza del 90%, mentre l'efficienza di un motore a combustione interna è di circa il 30% per un motore a benzina e il 35% per un motore diesel. Pertanto, per fornire la stessa potenza al motore elettrico, è sufficiente una riserva di energia molto inferiore.

Facilità d'uso delle singole unità

Dopo aver valutato il calcolo semplificato, si ipotizza di poter ottenere circa 2,58 kWh di energia meccanica da un litro di benzina, 3,42 kWh da un litro di gasolio e 0,09 kWh da un chilogrammo di batteria agli ioni di litio. Quindi la differenza non è più di cento volte, ma solo di circa trenta volte. Questo è il numero migliore, ma ancora non proprio rosa. Ad esempio, considera la sportiva Audi R8. Le sue batterie completamente cariche, del peso di 470 kg, hanno un'equivalente energetico di 16,3 litri di benzina o appena 12,3 litri di gasolio. Oppure, se avessimo un'Audi A4 3,0 TDI con una capacità del serbatoio di 62 litri di gasolio e volessimo avere la stessa autonomia con una trazione a batteria pura, avremmo bisogno di circa 2350 kg di batterie. Finora, questo fatto non dà all'auto elettrica un futuro molto luminoso. Tuttavia, non è necessario lanciare un fucile contro la segale, poiché la pressione per sviluppare tali "auto elettriche" sarà tolta dalla spietata lobby verde, quindi, che piaccia o no alle case automobilistiche, devono produrre qualcosa di "verde" . “. Un sostituto definitivo per una trazione puramente elettrica sono i cosiddetti ibridi, che combinano un motore a combustione interna con un motore elettrico. Attualmente le più conosciute sono, ad esempio, la Toyota Prius (Auris HSD con la stessa tecnologia ibrida) o la Honda Inside. Tuttavia, la loro portata puramente elettrica è ancora ridicola. Nel primo caso, circa 2 km (nell'ultima versione di Plug In è aumentato “a” 20 km), e nel secondo Honda non bussa nemmeno a una trazione puramente elettrica. Finora, l'efficacia che ne risulta nella pratica non è così miracolosa come suggerisce la pubblicità di massa. La realtà ha dimostrato che possono colorarli con qualsiasi movimento blu (economia) per lo più con la tecnologia convenzionale. Il vantaggio della centrale elettrica ibrida risiede principalmente nel risparmio di carburante durante la guida in città. Audi ha recentemente affermato che attualmente è sufficiente ridurre il peso corporeo per ottenere lo stesso risparmio di carburante medio che alcuni marchi ottengono installando un sistema ibrido in un'auto. I nuovi modelli di alcune auto dimostrano anche che questo non è un urlo nel buio. Ad esempio, la Volkswagen Golf di settima generazione recentemente introdotta utilizza componenti più leggeri da cui imparare e in pratica utilizza effettivamente meno carburante rispetto a prima. La casa automobilistica giapponese Mazda ha preso una direzione simile. Nonostante queste affermazioni, lo sviluppo di una trazione ibrida "a lungo raggio" continua. A titolo di esempio, citerò la Opel Ampera e, paradossalmente, il modello dell'Audi A1 e-tron.

Facilità d'uso delle singole unità

Risorsa energetica	Efficienza del motore	Energia effettiva / l	Energia effettiva / kg
benzina	0,30	2,58 kWh/l	3,56 kWh/kg
Olio	0,35	3,42 kWh/l	4,07 kWh/kg
Batterie agli ioni di litio	0,90	-	OK. 0,1 kWh/kg

Opel Ampera

Sebbene Opel Ampera sia spesso presentata come un veicolo elettrico, in realtà è un veicolo ibrido. Oltre al motore elettrico, l'Ampere utilizza anche un motore a combustione interna da 1,4 litri da 63 kW. Tuttavia, questo motore a benzina non aziona direttamente le ruote, ma funge da generatore nel caso in cui le batterie si esauriscano. energia. La parte elettrica è rappresentata da un motore elettrico con una potenza di 111 kW (150 CV) e una coppia di 370 Nm. L'alimentatore è alimentato da 220 celle al litio a forma di T. Hanno una potenza totale di 16 kWh e pesano 180 kg. Questa auto elettrica può percorrere 40-80 km con una trazione puramente elettrica. Questa distanza è spesso sufficiente per la guida in città tutto il giorno e riduce significativamente i costi operativi poiché il traffico cittadino richiede un notevole consumo di carburante nel caso dei motori a combustione. Le batterie possono essere ricaricate anche da una normale presa di corrente e, se abbinate a un motore a combustione interna, l'autonomia dell'Ampera si estende fino a ben cinquecento chilometri.

Audi e-electron A1

Audi, che preferisce una guida classica con tecnologia più avanzata rispetto a una guida ibrida tecnicamente molto impegnativa, ha introdotto un'interessante auto ibrida A1 e-tron più di due anni fa. Le batterie agli ioni di litio con una capacità di 12 kWh e un peso di 150 kg vengono caricate da un motore Wankel come parte di un generatore che utilizza l'energia sotto forma di benzina immagazzinata in un serbatoio da 254 litri. Il motore ha un volume di 15 metri cubi. cm e genera 45 kW/h el. energia. Il motore elettrico ha una potenza di 75 kW e può produrre fino a 0 kW di potenza in breve tempo. L'accelerazione da 100 a 10 è di circa 130 secondi e una velocità massima di circa 50 km / h.L'auto può percorrere circa 12 km in città con una trazione puramente elettrica. Dopo l'esaurimento di e. l'energia viene discretamente attivata dal motore rotativo a combustione interna e ricarica l'elettricità. energia per le batterie. L'autonomia totale con batterie completamente cariche e 250 litri di benzina è di circa 1,9 km con un consumo medio di 100 litri ogni 1450 km. Il peso operativo del veicolo è di 12 kg. Diamo un'occhiata a una semplice conversione per vedere in un confronto diretto quanta energia è nascosta in un serbatoio da 30 litri. Supponendo un'efficienza del moderno motore Wankel del 70%, quindi 9 kg di esso, insieme a 12 kg (31 L) di benzina, equivalgono a 79 kWh di energia immagazzinata nelle batterie. Quindi 387,5 kg di motore e serbatoio = 1 kg di batterie (calcolato in pesi Audi A9 e-Tron). Se volessimo aumentare il serbatoio del carburante di 62 litri, avremmo già a disposizione XNUMX kWh di energia per alimentare la vettura. Quindi potremmo continuare. Ma deve avere una presa. Non sarà più un'auto "verde". Quindi anche qui si vede chiaramente che l'azionamento elettrico è significativamente limitato dalla densità di potenza dell'energia immagazzinata nelle batterie.

In particolare, il prezzo più elevato, così come il peso elevato, hanno portato al fatto che la trazione ibrida in Audi è gradualmente passata in secondo piano. Tuttavia, ciò non significa che lo sviluppo di auto ibride e veicoli elettrici in Audi si sia completamente ammortizzato. Le informazioni sulla nuova versione del modello A1 e-tron sono apparse di recente. Rispetto al precedente, il motore/generatore rotativo è stato sostituito da un tre cilindri turbocompresso da 1,5 litri da 94 kW. L'utilizzo della classica unità a combustione interna è stato imposto da Audi principalmente per le difficoltà legate a questa trasmissione, e il nuovo motore a tre cilindri è progettato non solo per caricare le batterie, ma anche per funzionare direttamente con le ruote motrici. Le batterie Sanyo hanno una potenza identica di 12 kWh e l'autonomia della trazione puramente elettrica è stata leggermente aumentata a circa 80 km. Audi afferma che la A1 e-tron aggiornata dovrebbe avere una media di un litro ogni cento chilometri. Sfortunatamente, questa spesa ha un problema. Per veicoli ibridi con autonomia puramente elettrica estesa. drive utilizza una tecnica interessante per il calcolo della portata finale. Il cosiddetto consumo viene ignorato. rifornimento da la rete di ricarica della batteria, oltre al consumo finale l/100 km, tiene conto solo del consumo di benzina degli ultimi 20 km di guida, quando c'è la corrente elettrica. carica batterie. Con un calcolo molto semplice, possiamo calcolarlo se le batterie sono state adeguatamente scaricate. abbiamo guidato dopo che è andata via la corrente. energia da batterie puramente a benzina, di conseguenza, il consumo aumenterà di cinque volte, ovvero 5 litri di benzina ogni 100 km.

Audi A1 e-tron II. generazione

Problemi di stoccaggio dell'elettricità

Il problema dell'immagazzinamento dell'energia è antico quanto l'ingegneria elettrica stessa. Le prime fonti di elettricità furono le celle galvaniche. Dopo poco tempo è stata scoperta la possibilità di un processo reversibile di accumulo di elettricità nelle celle secondarie galvaniche: le batterie. Le prime batterie utilizzate furono quelle al piombo, dopo poco al nichel-ferro e poco dopo al nichel-cadmio, e il loro uso pratico durò più di cento anni. Va inoltre aggiunto che, nonostante l'intensa ricerca mondiale in questo settore, il loro design di base non è cambiato molto. Utilizzando nuove tecnologie di produzione, migliorando le proprietà dei materiali di base e utilizzando nuovi materiali per i separatori di celle e recipienti, è stato possibile ridurre leggermente il peso specifico, ridurre l'autoscarica delle celle e aumentare il comfort e la sicurezza dell'operatore, ma questo è tutto. Lo svantaggio più significativo, ad es. È rimasto un rapporto molto sfavorevole tra la quantità di energia immagazzinata e il peso e il volume delle batterie. Pertanto, queste batterie sono state utilizzate principalmente in applicazioni statiche (alimentatori di backup in caso di interruzione dell'alimentazione principale, ecc.). Le batterie sono state utilizzate come fonte di energia per i sistemi di trazione, soprattutto sulle ferrovie (carri di trasporto), dove anche il peso elevato e le dimensioni significative non interferivano troppo.

Progresso dell'accumulo di energia

Tuttavia, è aumentata la necessità di sviluppare celle con capacità e dimensioni ridotte in amperora. Così, sono state formate celle primarie alcaline e versioni sigillate di batterie al nichel-cadmio (NiCd) e poi al nichel-metallo idruro (NiMH). Per l'incapsulamento delle celle, sono state scelte le stesse forme e dimensioni dei manicotti delle celle primarie a cloruro di zinco finora convenzionali. In particolare, i parametri raggiunti delle batterie all'idruro metallico di nichel consentono di utilizzarle, in particolare, in telefoni cellulari, laptop, azionamenti manuali di strumenti, ecc. La tecnologia di produzione di queste celle differisce dalle tecnologie utilizzate per le celle con un grande capacità in amperora. La disposizione lamellare del sistema di elettrodi a celle grandi è sostituita dalla tecnologia di convertire il sistema di elettrodi, inclusi i separatori, in una bobina cilindrica, che viene inserita e contattata con celle di forma regolare nelle dimensioni AAA, AA, C e D, risp. multipli della loro grandezza. Per alcune applicazioni speciali vengono prodotte speciali celle piatte.

Il vantaggio delle celle ermetiche con elettrodi a spirale è la capacità molte volte maggiore di caricarsi e scaricarsi con correnti elevate e il rapporto tra densità di energia relativa e peso e volume della cella rispetto al classico design a celle grandi. Lo svantaggio è più autoscarica e meno cicli di lavoro. La capacità massima di una singola cella NiMH è di circa 10 Ah. Ma, come con altri cilindri di diametro maggiore, non consentono di caricare correnti troppo elevate a causa della problematica dissipazione del calore, che riduce notevolmente l'uso nei veicoli elettrici, e quindi questa fonte viene utilizzata solo come batteria ausiliaria in un sistema ibrido (Toyota Prius 1,3 kWh).

Un progresso significativo nel campo dello stoccaggio dell'energia è stato lo sviluppo di batterie al litio sicure. Il litio è un elemento con un alto valore di potenziale elettrochimico, ma è anche estremamente reattivo in senso ossidativo, il che causa anche problemi quando si utilizza il litio metallico nella pratica. Quando il litio entra in contatto con l'ossigeno atmosferico, si verifica la combustione che, a seconda delle proprietà dell'ambiente, può avere il carattere di un'esplosione. Questa proprietà sgradevole può essere eliminata sia proteggendo accuratamente la superficie, sia utilizzando composti di litio meno attivi. Attualmente, le più comuni batterie agli ioni di litio e ai polimeri di litio con una capacità da 2 a 4 Ah in ampere-ora. Il loro utilizzo è simile a quello del NiMh, e con una tensione di scarica media di 3,2 V, sono disponibili da 6 a 13 Wh di energia. Rispetto alle batterie al nichel-metallo idruro, le batterie al litio possono immagazzinare da due a quattro volte più energia a parità di volume. Le batterie agli ioni di litio (polimero) hanno un elettrolita in gel o in forma solida e possono essere prodotte in celle piatte sottili fino a pochi decimi di millimetro praticamente in qualsiasi forma per soddisfare le esigenze della rispettiva applicazione.

La trazione elettrica in un'autovettura può essere realizzata come principale e unica (auto elettrica) o combinata, dove la trazione elettrica può essere sia la fonte di trazione dominante che ausiliaria (trazione ibrida). A seconda della variante utilizzata, il fabbisogno energetico per il funzionamento del veicolo e quindi la capacità delle batterie differiscono. Nei veicoli elettrici la capacità della batteria è compresa tra 25 e 50 kWh, mentre con la trazione ibrida è naturalmente inferiore e va da 1 a 10 kWh. Dai valori indicati si può vedere che alla tensione di una cella (al litio) di 3,6 V, è necessario collegare le celle in serie. Per ridurre le perdite nei conduttori di distribuzione, negli inverter e negli avvolgimenti del motore, si consiglia di selezionare una tensione superiore a quella usuale nella rete di bordo (12 V) per gli azionamenti - i valori comunemente usati vanno da 250 a 500 V. Da oggi le celle al Litio sono ovviamente la tipologia più idonea. Certo, sono ancora molto costose, soprattutto se confrontate con le batterie al piombo. Tuttavia, sono molto più difficili.

La tensione nominale delle celle della batteria al litio convenzionale è di 3,6 V. Questo valore è diverso rispettivamente dalle celle al nichel-metallo idruro convenzionali. NiCd, che hanno una tensione nominale di 1,2 V (o piombo - 2 V), che, se utilizzato in pratica, non consente l'intercambiabilità di entrambi i tipi. La carica di queste batterie al litio è caratterizzata dalla necessità di mantenere con estrema precisione il valore della massima tensione di carica, che richiede un particolare tipo di caricabatteria e, in particolare, non consente l'utilizzo di sistemi di carica predisposti per altri tipi di celle.

Caratteristiche principali delle batterie al litio

Le principali caratteristiche delle batterie per veicoli elettrici e ibridi possono essere considerate le loro caratteristiche di carica e scarica.

Caratteristica di carica 

Il processo di carica richiede la regolazione della corrente di carica, il controllo della tensione della cella e il controllo della temperatura attuale non possono essere saltati. Per le celle al litio attualmente in uso che utilizzano LiCoO2 come elettrodo catodico, il limite massimo di tensione di carica è compreso tra 4,20 e 4,22 V per cella. Il superamento di questo valore comporta danni alle proprietà della cella e, viceversa, il mancato raggiungimento di tale valore significa non utilizzare la capacità nominale della cella. Per la carica viene utilizzata la solita caratteristica IU, ovvero nella prima fase viene caricata con corrente costante fino al raggiungimento di una tensione di 4,20 V / cella. La corrente di carica è limitata rispettivamente al valore massimo consentito specificato dal produttore della cella. opzioni di caricabatteria. Il tempo di carica nella prima fase varia da alcune decine di minuti a diverse ore, a seconda dell'entità della corrente di carica. La tensione della cella aumenta gradualmente fino a max. valori di 4,2 V. Come già accennato, questa tensione non deve essere superata a causa del rischio di danni alla cella. Nella prima fase di carica, il 70-80% dell'energia viene immagazzinata nelle celle, nella seconda fase il resto. Nella seconda fase, la tensione di carica viene mantenuta al valore massimo consentito e la corrente di carica diminuisce gradualmente. La carica è completa quando la corrente è scesa a circa il 2-3% della corrente di scarica nominale della cella. Poiché il valore massimo delle correnti di carica nel caso di celle più piccole è anche parecchie volte superiore alla corrente di scarica, è possibile risparmiare una parte significativa dell'elettricità nella prima fase di carica. energia in un tempo relativamente molto breve (circa ½ e 1 ora). Pertanto, in caso di emergenza, è possibile caricare le batterie di un veicolo elettrico a una capacità sufficiente in un tempo relativamente breve. Anche nel caso delle celle al litio, l'elettricità accumulata diminuisce dopo un certo periodo di stoccaggio. Tuttavia, questo accade solo dopo circa 3 mesi di inattività.

Caratteristiche di scarico

La tensione prima scende rapidamente a 3,6–3,0 V (a seconda dell'entità della corrente di scarica) e rimane quasi costante durante l'intera scarica. Dopo l'esaurimento della fornitura di posta elettronica. l'energia inoltre abbassa molto rapidamente la tensione della cella. Pertanto, la scarica deve essere completata entro e non oltre la tensione di scarica specificata dal produttore, che è compresa tra 2,7 e 3,0 V.

In caso contrario, la struttura del prodotto potrebbe essere danneggiata. Il processo di scarico è relativamente facile da controllare. È limitato solo dal valore della corrente e si ferma quando viene raggiunto il valore della tensione di scarica finale. L'unico problema è che le proprietà delle singole celle in una disposizione sequenziale non sono mai le stesse. Pertanto, occorre prestare attenzione per garantire che la tensione di qualsiasi cella non scenda al di sotto della tensione di scarica finale, poiché ciò può danneggiarla e quindi causare il malfunzionamento dell'intera batteria. Lo stesso dovrebbe essere considerato quando si carica la batteria.

Il citato tipo di celle al litio con un diverso materiale catodico, in cui l'ossido di cobalto, nichel o manganese è sostituito dal fosfuro Li3V2 (PO4) 3, elimina i citati rischi di danneggiamento della cella per non conformità. una capacità maggiore. Viene anche dichiarata la loro vita utile dichiarata di circa 2 cicli di carica (al 000% di scarica) e soprattutto il fatto che quando la cella è completamente scarica, non verrà danneggiata. Il vantaggio è anche una tensione nominale più elevata di circa 80 quando si carica fino a 4,2 V.

Dalla descrizione di cui sopra, si può chiaramente indicare che le batterie al litio sono attualmente l'unica alternativa come immagazzinare energia per guidare un'auto rispetto all'energia immagazzinata nel combustibile fossile in un serbatoio di carburante. Qualsiasi aumento della capacità specifica della batteria aumenterà la competitività di questa unità ecologica. Possiamo solo sperare che lo sviluppo non rallenti, ma, al contrario, avanzi di parecchi chilometri.

Esempi di veicoli che utilizzano batterie ibride ed elettriche

Toyota Prius è un ibrido classico con una bassa riserva di potenza su puro elettrico. unità

La Toyota Prius utilizza una batteria NiMH da 1,3 kWh, che viene utilizzata principalmente come fonte di alimentazione per l'accelerazione e consente di utilizzare una trazione elettrica separata per una distanza di circa 2 km al massimo. velocità di 50 km / h. La versione Plug-In utilizza già batterie agli ioni di litio con una capacità di 5,4 kWh, che consente di guidare esclusivamente su un motore elettrico per una distanza di 14-20 km a una velocità massima. velocità 100 km/h.

Opel Ampere-ibrido con riserva di carica aumentata su pura e-mail. unità

Il veicolo elettrico dall'autonomia estesa (40-80 km), come Opel chiama l'Amper a cinque porte a quattro posti, è alimentato da un motore elettrico da 111 kW (150 CV) e 370 Nm di coppia. L'alimentatore è alimentato da 220 celle al litio a forma di T. Hanno una potenza totale di 16 kWh e pesano 180 kg. Il generatore è un motore a benzina da 1,4 litri con una potenza di 63 kW.

Mitsubishi e MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. macchine

Le batterie agli ioni di litio con una capacità di 16 kWh consentono al veicolo di percorrere fino a 150 km senza ricarica, come misurato secondo lo standard NEDC (New European Driving Cycle). Le batterie ad alto voltaggio (330 V) si trovano all'interno del pianale e sono inoltre protette dal telaio della culla da danneggiamenti in caso di urto. È un prodotto di Lithium Energy Japan, una joint venture tra Mitsubishi e GS Yuasa Corporation. Ci sono 88 articoli in totale. L'elettricità per la trazione è fornita da una batteria agli ioni di litio da 330 V, composta da 88 celle da 50 Ah con una capacità totale di 16 kWh. La batteria verrà caricata da una presa domestica entro sei ore, utilizzando un caricabatterie rapido esterno (125 A, 400 V), la batteria verrà caricata all'80% in mezz'ora.

Io stesso sono un grande fan dei veicoli elettrici e monitoro costantemente ciò che sta accadendo in quest'area, ma la realtà al momento non è così ottimista. Ciò è confermato anche dalle informazioni di cui sopra, che dimostrano come la vita sia dei veicoli elettrici puri che ibridi non sia facile, e spesso solo un gioco di numeri finge di esserlo. La loro produzione è ancora molto impegnativa e costosa, e la loro efficacia è ripetutamente discutibile. Il principale svantaggio dei veicoli elettrici (ibridi) è la capacità specifica molto bassa dell'energia immagazzinata nelle batterie rispetto all'energia immagazzinata nei combustibili convenzionali (gasolio, benzina, gas di petrolio liquefatto, gas naturale compresso). Per avvicinare davvero la potenza dei veicoli elettrici a quella delle auto convenzionali, le batterie dovrebbero ridurre il loro peso di almeno un decimo. Ciò significa che la citata Audi R8 e-tron doveva immagazzinare 42 kWh non in 470 kg, ma in 47 kg. Inoltre, il tempo di ricarica dovrebbe essere notevolmente ridotto. Circa un'ora al 70-80% della capacità è ancora molto, e non sto parlando di 6-8 ore in media con una carica completa. Non c'è nemmeno bisogno di credere alle stronzate sulla produzione zero di veicoli elettrici a CO2. Notiamo subito il fatto che L'energia nelle nostre prese è generata anche da centrali termiche, e non solo producono abbastanza CO2. Per non parlare della produzione più complessa di un'auto del genere, dove la necessità di CO2 per la produzione è molto maggiore che in una classica. Non bisogna dimenticare il numero di componenti contenenti materiali pesanti e tossici e il loro problematico successivo smaltimento.

Con tutti gli svantaggi citati e non citati, un'auto elettrica (ibrida) presenta anche innegabili vantaggi. Nel traffico urbano o su distanze più brevi, il loro funzionamento più economico è innegabile, solo per il principio dell'accumulo di energia (recupero) durante la frenata, quando nei veicoli convenzionali viene rimossa durante la frenata sotto forma di calore disperso nell'aria, non per citare la possibilità di fare pochi km in giro per la città per ricaricare a basso costo dalla posta elettronica pubblica. netto. Se confrontiamo un'auto elettrica pura e un'auto d'epoca, allora in un'auto convenzionale c'è un motore a combustione interna, che di per sé è un elemento meccanico piuttosto complesso. La sua potenza deve essere trasferita alle ruote in qualche modo, e questo avviene principalmente attraverso una trasmissione manuale o automatica. C'è ancora uno o più differenziali di mezzo, a volte anche un semiasse e una serie di semiassi. Ovviamente anche l'auto deve rallentare, il motore deve raffreddarsi e questa energia termica viene inutilmente dispersa nell'ambiente come calore residuo. Un'auto elettrica è molto più efficiente e più semplice - (non si applica a un'unità ibrida, che è molto complicata). L'auto elettrica non contiene cambi, scatole del cambio, cardani e semiassi, dimentica il motore davanti, dietro o al centro. Non contiene un radiatore, cioè liquido di raffreddamento e motorino di avviamento. Il vantaggio di un'auto elettrica è che può installare i motori direttamente nelle ruote. E all'improvviso hai l'ATV perfetto in grado di controllare ogni ruota indipendentemente dalle altre. Pertanto, con un veicolo elettrico, non sarà difficile controllare una sola ruota, ed è anche possibile selezionare e controllare la distribuzione ottimale della potenza per le curve. Ciascuno dei motori può anche essere un freno, anch'esso completamente indipendente dalle altre ruote, che riconverte almeno una parte dell'energia cinetica in energia elettrica. Di conseguenza, i freni convenzionali saranno sottoposti a molto meno stress. I motori possono produrre la massima potenza disponibile quasi in qualsiasi momento e senza ritardi. La loro efficienza nel convertire l'energia immagazzinata nelle batterie in energia cinetica è di circa il 90%, che è circa tre volte quella dei motori convenzionali. Di conseguenza, non generano tanto calore residuo e non devono essere difficili da raffreddare. Tutto ciò di cui hai bisogno è un buon hardware, un'unità di controllo e un buon programmatore.

Suma sumárum. Se le auto elettriche o ibride sono ancora più vicine alle auto classiche con motori a basso consumo di carburante, hanno ancora un percorso molto difficile e difficile davanti a loro. Spero solo che questo non sia confermato da una serie di numeri fuorvianti o. pressioni esagerate da parte dei funzionari. Ma non disperiamo. Lo sviluppo della nanotecnologia sta davvero facendo passi da gigante e, forse, i miracoli sono in serbo per noi nel prossimo futuro.

Infine, aggiungerò un'altra cosa interessante. C'è già una stazione di rifornimento solare.

Toyota Industries Corp (TIC) ha sviluppato una stazione di ricarica solare per veicoli elettrici e ibridi. La stazione è anche collegata alla rete elettrica, quindi i pannelli solari da 1,9 kW sono più probabilmente una fonte di energia aggiuntiva. Utilizzando una fonte di alimentazione (solare) autonoma, la stazione di ricarica può fornire una potenza massima di 110 VAC / 1,5 kW, quando collegata alla rete offre un massimo di 220 VAC / 3,2 kW.

L'elettricità non utilizzata dai pannelli solari viene immagazzinata in batterie, che possono immagazzinare 8,4 kWh per un uso successivo. È inoltre possibile fornire energia elettrica alla rete di distribuzione o agli accessori della stazione di alimentazione. Le colonnine di ricarica utilizzate presso la stazione dispongono di una tecnologia di comunicazione integrata in grado di identificare i veicoli di conseguenza. i loro proprietari che utilizzano smart card.

Termini importanti per le batterie

• potere - indica la quantità di carica elettrica (quantità di energia) immagazzinata nella batteria. È specificato in ampere ora (Ah) o, nel caso di piccoli dispositivi, in milliampere ora (mAh). Una batteria da 1 Ah (= 1000 mAh) è teoricamente in grado di erogare 1 ampere per un'ora.
• Resistenza interna - indica la capacità della batteria di fornire più o meno corrente di scarica. A titolo illustrativo, si possono utilizzare due bombolette, una con un'uscita più piccola (alta resistenza interna) e l'altra con una più grande (bassa resistenza interna). Se decidiamo di svuotarli, una tanica con foro di scarico più piccolo si svuoterà più lentamente.
• Tensione nominale della batteria - per le batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro, è 1,2 V, al piombo 2 V e al litio da 3,6 a 4,2 V. Durante il funzionamento, questa tensione varia tra 0,8 e 1,5 V per le batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro, 1,7 - 2,3 V per piombo e 3-4,2 e 3,5-4,9 per litio.
• Corrente di carica, corrente di scarica – espresso in ampere (A) o milliampere (mA). Questa è un'informazione importante per l'uso pratico della batteria in questione per un particolare dispositivo. Determina inoltre le condizioni per la corretta carica e scarica della batteria in modo che la sua capacità sia utilizzata al massimo e allo stesso tempo non distrutta.
• Ricarica sec. curva di scarico - visualizza graficamente la variazione di tensione a seconda del momento in cui si carica o si scarica la batteria. Quando una batteria è scarica, in genere si verifica una piccola variazione di tensione per circa il 90% del tempo di scarica. Pertanto, è molto difficile determinare lo stato attuale della batteria dalla tensione misurata.
• Autoscarica, autoscarica – La batteria non può mantenere l'elettricità per tutto il tempo. energia, poiché la reazione agli elettrodi è un processo reversibile. Una batteria carica si scarica gradualmente da sola. Questo processo può richiedere da diverse settimane a mesi. Nel caso delle batterie al piombo, questo è del 5-20% al mese, per le batterie al nichel-cadmio - circa l'1% della carica elettrica al giorno, nel caso delle batterie al nichel-metallo idruro - circa il 15-20% per mese e il litio perde circa il 60%. capacità per tre mesi. L'autoscarica dipende dalla temperatura ambiente e dalla resistenza interna (batterie con resistenza interna più elevata si scaricano meno) e naturalmente anche il design, i materiali utilizzati e la lavorazione sono importanti.
•  Batteria (kit) – Solo in casi eccezionali le batterie vengono utilizzate singolarmente. Di solito sono collegati in un set, quasi sempre collegati in serie. La corrente massima di un tale insieme è pari alla corrente massima di una singola cella, la tensione nominale è la somma delle tensioni nominali delle singole celle.
•  Accumulo di batterie.  Una batteria nuova o inutilizzata dovrebbe essere sottoposta a uno ma preferibilmente più (3-5) cicli di carica completa lenta e scarica lenta. Questo processo lento imposta i parametri della batteria al livello desiderato.
•  Effetto memoria – Ciò accade quando la batteria viene caricata e scaricata allo stesso livello con una corrente approssimativamente costante, non eccessiva, e non dovrebbe esserci una carica completa o una scarica completa della cella. Questo effetto collaterale ha interessato NiCd (minimamente anche NiMH).