Batteries ji bo wesayîtên hybrid û elektrîkê

Di gotara xweya berê de, me pîlê wekî çavkaniyek elektrîkê nîqaş kir, ku bi piranî ji bo destpêkirina gerîdeyê hewce ye, lê di heman demê de ji bo xebata nisbeten-kurt a alavên elektrîkê jî. Lêbelê, daxwazên bi tevahî cûda li ser taybetmendiyên bataryayên ku di warê pêşandana amûrên mezin ên mobîl de têne bikar anîn, di rewşa me de wesayîtên hîbrîd û wesayîtên elektrîkê têne danîn. Hêza wesayitek enerjiyek pir mezin hewce dike, û pêdivî ye ku ew li cîhek were hilanîn. Di otomobîlek klasîk a bi motora şewitandina navxweyî de, ew di tankê de di forma benzînê, mazotê an gaza nefta şilkirî de tê hilanîn. Di bûyera gerîdeyek elektrîkî an gerîdeyek hîbrîd de, ew di pîlê de tê hilanîn, ku dikare wekî pirsgirêka sereke ya otomobîlek elektrîkî were binav kirin.

Pîlên heyî dikarin hindik enerjiyê hilînin, lê ew pir mezin in, giran in, û ji bo dagirtina wan bi tevahî çend demjimêran (bi gelemperî 8 an bêtir) hewce ne. Berevajî vê, otomobîlên motora şewata navxweyî ya kevneşopî dihêle ku mîqdarên mezin ên enerjiyê li gorî bataryayên di pakêtek piçûk de were hilanîn, bi şertê ku ew tenê deqîqeyek, belkî du, ji nû ve bigire. Mixabin, pirsgirêka hilanîna enerjiyê ji destpêka wan ve wesayîtên elektrîkê êş kişandiye, û tevî pêşkeftina nayê înkar kirin, enerjiya wan a taybetî ya ku ji bo hêzkirina wesayitek hewce dike hîn jî pir kêm e. Di rêzikên jêrîn de, e-nameyê hilînin Em ê bi hûrgulî enerjiyê nîqaş bikin û hewl bidin ku nêzî rastiya rastîn a otomobîlên bi ajokera elektrîkî an hîbrîd a paqij bibin. Li dora van "erebeyên elektronîkî" gelek efsane hene, ji ber vê yekê ne zirarê ye ku meriv ji nêz ve li avantaj an dezawantajên ajokarên wusa binêre.

Mixabin, hejmarên ku ji hêla hilberîner ve têne dayîn jî pir gumanbar in û di xwezayê de pir teorîk in. Ji bo nimûne, Kia Venga motorek elektrîkê bi 80 kW hêz û 280 Nm torque heye. Hêz bi bataryayên lîtium-ion bi kapasîteya 24 kWh ve tê peyda kirin; Rêjeya texmînkirî ya Kia Vengy EV, li gorî hilberîner, 180 km ye. Kapasîteya bataryayê ji me re vedibêje ku dema ku bi tevahî were barkirin ew dikarin mezaxtina motorê ya 24 kW peyda bikin, an jî di nîv saetê de vexwarinek 48 kW û hwd. Ji nû ve hesabkirinek hêsan, û em ê nikaribin 180 km bigerin. Ger me bixwesta li ser rêgezek weha bifikirin, pêdivî ye ku em bi navînî 60 km/h bi qasî 3 demjimêran ajotin, û hêza motorê dê tenê ji dehyek nirxa binavkirî be, ango 8 kW. Bi gotinek din, di rêwîtiyek bi rastî nerm (hişyar) de, ku hûn ê hema bê guman di çalakiyê de firnê bikar bînin, rêwîtiyek wusa ji hêla teorîkî ve gengaz e. Bê guman, em tevlêbûna cûrbecûr amûrên elektrîkê nahesibînin. Jixwe her kes dikare bifikire ku ev çi cûreyê xwe-înkarkirinê ye li gorî otomobîlek klasîk. Di heman demê de, hûn 40 lître mazotê diavêjin Vengaya klasîk û bi sedan û bi sedan kîlometre bê sînor dimeşin. Çima wisa ye? Ka em biceribînin ka çiqas ji vê enerjiyê û çiqas giraniya otomobîlek klasîk dikare di tankê de bisekine, û otomobîlek elektrîkî çiqas dikare di bataryayên xwe de hilgire - hûrguliyên bêtir LI VIR.

Çend rastiyên ji kîmya û fizîkê

• nirxa kalorî ya benzînê: 42,7 MJ/kg,
• nirxa kalorî ya mazotê: 41,9 MJ/kg,
• Tîrêjiya benzînê: 725 kg/m3,
• dendika rûnê: 840 kg / m3,
• Joul (J) = [kg * m2/s2],
• Watt (W) = [J/s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Enerjî şiyana kirina kar e, ku bi joul (J), kilovat-saet (kWh) tê pîvandin. Kar (mekanîk) dema ku laş diherike bi guherîna enerjiyê diyar dibe, û xwediyê heman yekîneyên enerjiyê ye. Hêz jimareya xebata ku di yekîneya demê de tê kirin diyar dike, yekeya bingehîn watt (W) ye.

Hêza taybetî ya çavkaniyên enerjiyê

Çavkaniya enerjiyê	Nirxa kalorîf/kg dendika	Nirxa kalorîf / l Enerjî / l	Enerjî / kg
Gasoline	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Rûn	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Pîlê lîtium-ion (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Ji jor diyar dibe ku, bo nimûne, bi nirxa kalorîfî ya 42,7 MJ/kg û tîrêjiya 725 kg/m3, benzîn enerjiya 8,60 kWh/lître an jî 11,86 kWh/kWh/kg dide. Ger em bataryayên heyî yên ku naha di wesayîtên elektrîkî de hatine bicîh kirin, mînakî lîtium-ion ava bikin, kapasîteya wan ji 0,1 kWh per kîloyek kêmtir e (ji bo sadebûnê, em 0,1 kWh bifikirin). sotemeniyên konvansiyonel ji bo heman giraniyê ji sed carî zêdetir enerjiyê peyda dikin. Hûn ê fêm bikin ku ev cûdahiyek mezin e. Ger em wê li yên piçûk veqetînin, wek nimûne, Chevrolet Cruze ya bi bataryaya 31 kWh enerjiyê digire ku dikare ji 2,6 kg benzînê kêmtir, an jî heke hûn bixwazin, bi qasî 3,5 lître benzînê bi cih dike.

Hûn dikarin bibêjin ka çawa dibe ku otomobîla elektrîkê bi tevahî dest pê bike, ne ku hîna wê ji 100 km zêdetir enerjî hebe. Sedem hêsan e. Motorek elektrîkê di warê veguheztina enerjiya hilanîn bo enerjiya mekanîkî de pir bikêrtir e. Bi gelemperî pêdivî ye ku ew karîgeriyek ji% 90 hebe, dema ku karbidestiya motora şewitandina hundurîn ji bo motora benzînê% 30 û ji bo motorek mazotê% 35 e. Ji ber vê yekê, ji bo peydakirina heman hêzê, motora elektrîkê hewceyê rezervek enerjiyê pir piçûktir e.

Hêsaniya karanîna ajokarên kesane

Piştî nirxandina hesabek sade, tê texmîn kirin ku em dikarin bi qasî 2,58 kWh enerjiya mekanîkî ji lîtreyek benzînê, 3,42 kWh ji lîtreyek mazotê, û 0,09 kWh ji kîloyek bataryaya lîtium-ion werbigirin. Ji ber vê yekê cûdahî ne ji sed carî, lê tenê bi qasî sî carî ye. Ew hejmarek çêtir e, lê dîsa jî ne bi rastî pembe. Mînakî, Audi R8-a werzîşê bifikirin. Pîlên wê yên bi tevahî barkirî, bi giraniya 470 kg, enerjiya wê ya 16,3 lître benzîn an jî tenê 12,3 lître mazotê heye. An jî, heke me Audi A4 3,0 TDI ya bi kapasîteya tankê ya 62 lître mazotê hebûya, û me bixwesta ku bi ajokera bataryaya paqij re heman rêjeyê hebe, em ê bi qasî 2350 kg bataryayê hewce bikin. Heya nuha, ev rastî pêşerojek pir geş nade gerîdeya elektrîkê. Lêbelê, ne hewce ye ku tivingek bavêjin nav ceh, ji ber ku zexta pêşvebirina "erebeyên elektronîkî" yên wusa dê ji hêla lobiya kesk a bêrehm ve were rakirin, ji ber vê yekê otobusavan bixwazin an nexwazin, divê ew tiştek "kesk" hilberînin. ". Veguheztinek diyar ji bo ajokerek elektrîkî ya ku jê re tê gotin hîbrîd e, ku motora şewitandina hundurîn bi motorek elektrîkê re dike yek. Naha yên herî baş têne zanîn, mînakî Toyota Prius (Auris HSD bi heman teknolojiya hîbrîd) an Honda Inside ne. Lêbelê, rêza wan a elektrîkê ya paqij hîn jî bêaqil e. Di doza yekem de, bi qasî 2 km (di guhertoya herî paşîn a Plug In de ew "bi" 20 km zêde dibe), û di ya duyemîn de, Honda tewra li ajokerek tenê elektrîkî jî naxebite. Heya nuha, bandora encam di pratîkê de ne ew qas ecêb e ku reklama girseyî pêşniyar dike. Rastî destnîşan kir ku ew dikarin wan bi her tevgera şîn (aborî) bi taybetî bi alîkariya teknolojiyên kevneşopî rengîn bikin. Avantaja elektrîkê ya hîbrid bi giranî di aboriya sotemeniyê de ye dema ajotina li dora bajêr. Audi herî dawî got ku ew naha tenê hewce dike ku giraniya laş kêm bike da ku, bi navînî, heman aboriya sotemeniyê ya ku hin marqe bi sazkirina pergalek hîbrîd di gerîdeyê de bi dest dixin bi dest bixe. Modelên nû yên hin otomobîlan jî îspat dikin ku ev ne qîrînek di tariyê de ye. Mînakî, nifşa heftemîn a Volkswagen Golf ku nû hatî destnîşan kirin pêkhateyên siviktir bikar tîne da ku li ser wan fêr bibe û di pratîkê de bi rastî ji berê kêmtir sotemeniyê hewce dike. Otomobîlên Japonî Mazda rêyek wiha girtiye. Tevî van daxuyaniyan, pêşveçûna ajokerek hîbrîd a "dûr-dirêj" berdewam dike. Wek mînak, ez ê behsa Opel Ampera û, paradoksî, modela ji Audi A1 e-tron bikim.

Hêsaniya karanîna ajokarên kesane

Çavkaniya enerjiyê	Karbidestiya motorê	Enerjiya bi bandor / l	Enerjiya bi bandor / kg
Gasoline	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Rûn	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Pîlên litium-ion	0,90	-	approx. 0,1 kWh / kg

Opel Ampera

Her çend Opel Ampera bi gelemperî wekî otomobîlek elektrîkî tê pêşkêş kirin, ew bi rastî otomobîlek hîbrîd e. Ji bilî motora elektrîkê, Ampere motorek 1,4 lîtreyî ya şewitandina navxweyî jî bi hêza 63 kW bikar tîne. Lêbelê, ev motora benzînê rasterast tekeran naxebite, lê ji bo ku bataryayên elektrîkê xilas bibin wekî jeneratorê tevdigere. înercî. Parçeya elektrîkê bi motorek elektrîkê ya bi hêza 111 kW (150 hp) û torque 370 Nm ve tê temsîl kirin. Hêza enerjiyê bi 220 şaneyên lîtiumê yên ku bi şeklê T-yê hatine rêzkirin, bi tevahî 16 kWh û giraniya wan 180 kg e. Ev otomobîla elektrîkê dikare 40-80 km bi ajokera elektrîkî ya paqij bimeşe. Ev mesafe bi gelemperî ji bo ajotina bajarî ya tevahiya rojê têr e û bi girîngî lêçûnên xebitandinê kêm dike, ji ber ku ajotina bajêr di warê motorên şewata navxweyî de xerckirina sotemeniyê ya girîng hewce dike. Pîl jî dikarin ji dergehek standard werin barkirin, û dema ku bi motora şewitandina hundurîn re were hevber kirin, rêgeza Ampera digihîje pêncsed kîlometreyek pir rêzdar.

Audi e-elektron A1

Audi, ku ajokarek klasîk a bi teknolojiya pêşkeftîtir ji ajokerek hîbrid a teknîkî pir bikêrhatî tercîh dike, du sal berê zêdetirî du sal berê otomobîla hîbrid a balkêş A1 e-tron pêşkêş kir. Pîlên 12 kWh, 150 kg lîtium-ion ji hêla motora Wankel ve wekî beşek ji jeneratorê têne barkirin, ku enerjiyê di forma benzîna ​​ku di tankek 254 lîtreyî de hatî hilanîn bikar tîne. Hêjmara motorê 15 cc e. cm û 45 kW/h elektrîkê çêdike. înercî. Hêza motora elektrîkê 75 kW heye û dikare di demek kin de heta 0 kW hêzê derxîne. Leza ji 100 heta 10 nêzîkî 130 çirke û leza herî bilind jî nêzîkî 50 km/h e.Otomobîl dikare bi ajokera tenê elektrîkê nêzîkî 12 km li bajêr bigere. Piştî westandinê Enerjî bi bêdengî ji hêla motora şewitandina navxweyî ya zivirî ve tê çalak kirin û elektrîkê ji nû ve dadigire. enerjî ji bo bataryayên. Rêjeya giştî ya bi bataryayên bi tevahî barkirî û 250 lître benzîn bi qasî 1,9 km ye û bi xerckirina navînî 100 lître di 1450 km de ye. Giraniya xebatê ya wesayîtê 12 kg e. Ka em li veguheztinek hêsan binihêrin da ku di berhevokek rasterast de fêr bibin ka çiqas enerjî di tankek 30 lître de veşartî ye. Ger em bihesibînin ku karbidestiya motora Wankelê ya nûjen %70 e, wê demê 9 kg jê, bi 12 kg (31 l) benzîn re, bi qasî 79 kWh enerjiya ku di bataryayê de hatî tomarkirin e. Bi vî rengî, motor û tank 387,5 kg = bataryayên 1 kg (li ser pîvanên Audi A9 e-Tron têne hesibandin). Ger me bixwesta tanka sotemeniyê bi 62 lîtreyan zêde bikin, jixwe dê XNUMX kWh enerjî hebe ku em otomobîlê bi hêz bikin. Ji ber vê yekê em dikarin berdewam bikin. Lê divê yek girtin hebe. Ew ê êdî nebe erebeyek "kesk". Ji ber vê yekê li vir jî diyar e ku ajokera elektrîkê ji hêla tîrbûna hêza enerjiya ku di bataryayê de hatî hilanîn bi girîngî sînordar e.

Bi taybetî, bihayê bilindtir, û her weha giraniya bilind, rê li ber vê yekê girt ku ajokera hîbrîd hêdî hêdî di paşerojê de li Audi diherike. Lêbelê, ev nayê vê wateyê ku pêşkeftina otomobîlên hybrid û wesayîtên elektrîkî li Audi bi tevahî nirxa xwe winda kiriye. Agahiyên di derbarê guhertoya nû ya modela A1 e-tron de herî dawî derketin holê. Li gorî ya berê, motora zivirî/jenerator bi motorek turbocharged a 1,5 lîtreyî ya sê-sîlindir ku 94 kW hilberîne hate guheztin. Bikaranîna yekîneyek şewitandina navxweyî ya klasîk ji hêla Audi ve bi giranî ji ber dijwariyên ku bi vê veguheztinê re têkildar in, neçar ma, û motora sê-sîlindir a nû ne tenê ji bo barkirina batariyan, lê di heman demê de rasterast bi çerxên ajotinê re jî hatî çêkirin. Pîlên Sanyo xwedan kapasîteya heman 12 kWh e, û rêza ajotina elektrîkê ya paqij hinekî zêde bûye û bi qasî 80 km. Audi dibêje A1 e-tron a nûjenkirî divê bi navînî lîtreyek ji sed kîlometreyî bide. Mixabin, girtina vê lêçûn heye. Ji bo wesayitên hîbrîd ên ku li ser hêza elektrîkî ya safî rêjeyek dirêjkirî ne. drive ji bo hesabkirina rêjeya herikîna dawîn rêbazek balkêş bikar tîne. Bi navê vexwarinê tê paşguhkirin. sotemenî ji elektrîkê şebekeya şarjkirina bataryayê, û her weha xerckirina dawîn l / 100 km, dema ku elektrîk hebe, ji bo 20 km ajotina paşîn tenê xerckirina benzînê li ber çavan digire. barkirina pîlê. Bi hesapek pir hêsan em dikarin vê yekê bihesibînin heke batar li gorî wê hatin dakêşandin. piştî ku elektrîk qediya em ajotin. enerjiya ji bataryayên benzînê yên safî, di encamê de, mezaxtin dê pênc carî zêde bibe, ango 5 lître benzîn li her 100 km.

Audi A1 e-tron II. bend

Pirsgirêkên hilanîna elektrîkê

Pirsgirêka hilanîna enerjiyê bi qasî endezyariya elektrîkê bi xwe kevn e. Çavkaniyên yekem ên elektrîkê şaneyên galvanîk bûn. Piştî demek kurt, îhtîmala pêvajoyek vegerê ya hilanîna elektrîkê di hêmanên duyemîn galvanîkî - bataryayên de hate kifş kirin. Pîlên pêşîn ên ku hatine bikar anîn bataryayên serber bûn, piştî demek kurt nîkel-hesin û piçekî şûnde jî nîkel-kadmium û karanîna wan a pratîkî ji sed salan zêdetir domand. Di heman demê de divê were zêdekirin ku tevî lêkolînên berfireh ên li seranserê cîhanê di vî warî de, sêwirana wan a bingehîn pir neguheriye. Bi karanîna teknolojiyên hilberîna nû, başkirina taybetmendiyên materyalên bingehîn û karanîna materyalên nû ji bo veqetandina hucre û keştiyan, gengaz bû ku giraniya taybetî hinekî kêm bike, xwe-dakêşana hucreyan kêm bike, û her weha rehetî û ewlehiya operator zêde bike. , lê li ser wê ye. Kêmasiya herî girîng, yanî. Rêjeyek pir nebaş a mîqdara enerjiya tomarkirî bi giranî û qebareya bataryayê re maye. Ji ber vê yekê, van bataryayên di serî de di sepanên statîk de hatin bikar anîn (dabînkirina hêzê ya paşvekişandinê ji bo ku dabînkirina hêza sereke têk bibe, hwd.). Pîl wekî çavkaniyek enerjiyê ji bo pergalên kişandinê hatine bikar anîn, nemaze li ser rêyên hesinî (troleyên veguhastinê), ku giraniya giran û pîvanên girîng jî pir zêde ne asteng in.

Pêşveçûn di Storage Enerjiyê

Lêbelê, hewcedariya pêşxistina hucreyên bi kapasîteya kêm û pîvanên amp-saetê zêde bûye. Bi vî rengî, şaneyên seretayî yên alkaline û guhertoyên mohrkirî yên nîkel-kadmium (NiCd) û dûv re jî bataryayên nîkel-metal hydride (NiMH) hatin çêkirin. Ji bo vegirtina hucreyan, heman şekil û mezinahiyên destan wekî ji bo şaneyên klorîda zinc-ê ya seretayî yên heya niha hatine hilbijartin. Bi taybetî, pîvanên bidestxistî yên bataryayên nîkel-metal hîdroide rê dide wan ku bi taybetî di têlefonên desta, laptop, amûrên destan û hwd de werin bikar anîn. kapasîteya amper-saetê. Rêzkirina plakaya pergala elektrodê ya hucreya mezin ji hêla teknolojiyek ve tê veguheztin ku pergala elektrodê, tevî veqetankeran, vediguhezîne kulîlkek silindrîk ku têxe hundur û bi rêzê ve bi şaneyên bi şeklê kevneşopî yên mezinahiyên AAA, AA, C û D ve tê girêdan. pirjimar ji mezinahiya wan. Ji bo hin sepanên taybetî, hucreyên taybetî yên bi teşe têne hilberandin.

Feydeya hucreyên girtî yên bi elektrodên spiral îhtîmala barkirin û dakêşana bi herikên bilind û rêjeya tansiyona enerjiyê ya têkildar bi giranî û qebareya şaneyan re li gorî sêwirana klasîk a şaneyên mezin e. Dezavantaj xwe-derxistina mezintir û kêm çerxên xebitandinê ye. Kapasîteya herî mezin a hucreyek NiMH bi qasî 10 Ah e. Lê wekî silindirên din ên bi pîvana mezintir, ew rê nadin barkirin di herikîna pir zêde de ji ber belavbûna germê ya pirsgirêk, ku karanîna di wesayîtên elektrîkê de pir kêm dike, û ji ber vê yekê ev çavkanî tenê wekî pîlê alîkar di pergalek hîbrîd de tê bikar anîn (Toyota Prius 1,3 , XNUMX kWh).

Pêşkeftinek girîng di hilanîna enerjiyê de pêşkeftina bataryayên lîtiumê yên ewledar e. Lîtium hêmanek xwedan potansiyelek elektrokîmyayî ya bilind e, lê ew di heman demê de pir reaktîf oksîdative ye, ku ev jî dema ku metala lîtium di pratîkê de tê bikar anîn dibe sedema pirsgirêkan. Dema ku lîtium bi oksîjena atmosferê re têkiliyek çêdibe, şewat çêdibe, ku, li gorî taybetmendiyên jîngehê, dikare karakterê teqînê hebe. Ev taybetmendiya ne xweş dikare bi baldarî parastina rûxê an jî bi karanîna pêkhateyên lîtiumê yên kêmtir çalak were rakirin. Heya nuha, bataryayên lîtium-ion û lîtium-polîmer ên herî gelemperî di kapasîteya amp-saetê de ji 2 heta 4 Ah ne. Bikaranîna wan dişibihe ya NiMh, û bi voltaja dakêşana navînî 3,2 V, di navbera 6 û 13 Wh enerjî de peyda dibe. Li gorî bataryayên hîdrîd ên nîkel-metal, bataryayên lîtiumê dikarin du-çar qat zêdetir enerjiyê di heman qebareyê de hilînin. Pîlên lîtium-ion (polîmer) xwedan elektrolîtek di forma gêl an zexm de ne û dikarin wekî şaneyên guncan ên bi qasî çend deh milîmetreyê zirav di hema hema her şeklê de bêne çêkirin ku li gorî hewcedariyên serîlêdana têkildar bin.

Di gerîdeya rêwiyan de ajotina elektrîkê dikare wekî ya sereke û tenê were çêkirin (otomobêla elektrîkê) an jî têkel, ku ajotina elektrîkê dikare hem serdest û hem jî çavkaniyek alîkar a kêşanê (ajoka hîbrid) be. Li gorî guhertoya ku tê bikar anîn, hewcedariyên enerjiyê yên ji bo xebitandina wesayîtê û ji ber vê yekê kapasîteya pîlê diguhere. Di wesayîtên elektrîkê de, kapasîteya pîlê di navbera 25 û 50 kWh de ye, û bi ajokerek hîbrîd bi xwezayî kêmtir e û ji 1 heta 10 kWh diguhere. Ji nirxên diyarkirî diyar e ku dema ku voltaja yek (lîtium) şaneyek 3,6 V be, pêdivî ye ku hucreyan bi rêzê ve girêdin. Ji bo kêmkirina windahiyên di rêgezên belavkirinê, guhêrbar û pêlên motorê de, tê pêşniyar kirin ku ji bo ajokaran voltaja serhêl (12 V) ji ya normal zêdetir hilbijêrin - nirxên ku bi gelemperî têne bikar anîn di navbera 250 û 500 V de ne. Ji niha û pê ve, lîtium şaneyên eşkere cureyê herî guncaw in. Bê guman, ew hîn jî pir biha ne, nemaze li gorî bataryayên asîdê yên asîdê. Lêbelê, ew pir tevlihevtir in.

Voltaja binavkirî ya şaneyên bataryayê yên lîtiumê 3,6 V e. Ev nirx bi rêzê ji şaneyên hîdrodîd ên nîkel-metal ên normal cuda ye. NiCd, ku xwedan voltaja binavkirî 1,2 V (an lîber - 2 V) ye, ku, di rewşa karanîna pratîkî de, rê nade guheztina her du celeban. Barkirina van bataryayên lîtiumê pêdivî bi pêbendbûna pir rast bi voltaja barkirinê ya herî zêde heye, ku pêdivî bi celebek şarjkerek taybetî heye û, nemaze, destûr nade karanîna pergalên barkirinê yên ku ji bo celebên din ên hucreyan hatine çêkirin.

Taybetmendiyên sereke yên bataryayên lîtium

Taybetmendiyên sereke yên bataryayên ji bo wesayitên elektrîkî û hîbrîd dikarin taybetmendiyên wan ên barkirinê-dakêşandinê bêne hesibandin.

Taybetmendiya barkirinê 

Pêvajoya barkirinê pêdivî bi rêziknameya barkirinê heye, çavdêriya voltaja hucreyê û çavdêriya germahiya heyî nayê paşve xistin. Ji bo hucreyên lîtiumê yên ku îro têne bikar anîn, ku oksîda LiCoO2 wekî elektrodek katodê bikar tînin, sînorê voltaja barkirinê ya herî zêde ji 4,20 heya 4,22 V per hucreyê ye. Zêdebûna vê nirxê dibe sedema zirarê li taybetmendiyên şaneyê û berovajî vê, negihîştina vê nirxê tê wateya ne karanîna kapasîteya nirxkirî ya şaneyê. Ji bo barkirinê, taybetmendiya IU ya asayî tê bikar anîn, ango di qonaxa yekem de heya ku voltaja 4,20 V / hucreyê bigihîje bi herikîna domdar tê barkirin. Hêza barkirinê bi rêzê ve bi nirxa herî destûrkirî ya ku ji hêla çêkerê hucreyê ve hatî destnîşan kirin ve tête sînor kirin. Vebijarkên charger. Dema barkirinê di qonaxa yekem de ji çend deh hûrdeman heya çend demjimêran diguhere, li gorî mezinahiya heyama barkirinê. Voltaja hucreyê gav bi gav heya herî zêde zêde dibe. nirxa 4,2 V. Wekî ku berê jî behs kir, divê ev voltaj ji ber xetera zirarê ya elementê derbas nebe. Di qonaxa barkirinê ya yekem de, ji %70 heta 80 enerjiyê di şaneyan de, di qonaxa duyemîn de jî yên mayî de tê depokirin. Di qonaxa duyemîn de, voltaja barkirinê di nirxa herî zêde ya destûr de tê domandin, û herika barkirinê hêdî hêdî kêm dibe. Dema ku aniha bi qasî 2-3% ji rêjeya dakêşana binavkirî ya hucreyê dakeve, barkirin temam dibe. Ji ber ku nirxa herî zêde ya herikên barkirinê di rewşa şaneyên piçûk de jî çend qat ji ya dakêşanê zêdetir e, di qonaxa barkirinê ya yekem de gengaz e ku beşek girîng a elektrîkê were hilanîn. enerjî di demek pir kurt de (nêzîkî ½ û 1 demjimêran). Bi vî rengî, di rewşek acîl de, bataryayên EV-ê dikarin di demek kurt de bi kapasîteya têr werin barkirin. Tewra di şaneyên lîtiumê de jî elektrîka hilanîn piştî heyamek hilanînê kêm dibe. Lêbelê, ev tenê piştî nêzîkî 3 mehan bêçalakîtiyê pêk tê.

Taybetmendiyên avêtinê

Voltaj di destpêkê de zû dadikeve 3,6-3,0 V (li gorî mezinahiya herika dakêşanê ve girêdayî ye) û hema hema li seranserê dakêşanê domdar dimîne. Piştî ku enerjiya elektrîkê qediya. enerjî jî voltaja şaneyê pir zû kêm dike. Ji ber vê yekê, voltaja dakêşanê ya ku ji hêla çêker ve hatî destnîşan kirin, ku di navbera 2,7 û 3,0 V de ye, divê herî dereng were qedandin.

Wekî din, dibe ku avahiya hilberê zirarê bibe. Birêvebirina pêvajoya barkirinê nisbeten hêsan e. Ew tenê ji hêla nirxa heyî ve tête sînorkirin û dema ku voltaja dakêşana dawîn tê de disekine. Pirsgirêk tenê ev e ku taybetmendiyên hucreyên takekesî yên di rêkûpêkek rêzdar de qet ne yek in. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku meriv pê ewle bibe ku voltaja her şaneyê ji voltaja dakêşana dawîn dernekeve, ji ber ku ev yek dikare zirarê bide wê û bi vî rengî bibe sedema têkçûna tevaya pîlê. Di dema barkirina pîlê de divê heman tişt were hesibandin.

Cûreya navborî ya hucreyên lîtiumê yên bi materyalek katodê cûda, ku tê de oksîda kobalt, nîkel an manganez bi fosfîdê Li3V2 (PO4) 3 tê guheztin, xetereyên navborî yên zirara şaneyê ji ber ne performansê ji holê radike. Hucreyên bi kapasîteya bilindtir. Di heman demê de jîyana wan a îdîakirî ya li dora 2 çerxên barkirinê (di 000% dakêşanê de) tê destnîşan kirin û bi taybetî jî rastiya ku gava hucre bi tevahî were derxistin ew ê zirarê nebîne. Awantajek di heman demê de voltaja binavkirî ya bilind a bi qasî 80 e dema ku heya 4,2 V tê barkirin.

Ji ravekirina jorîn, bi zelalî dikare were gotin ku naha bataryayên lîtiumê li gorî enerjiya ku di sotemeniyên fosîlê de di tanka sotemeniyê de tê hilanîn, tenê alternatîfek wusa ye ku enerjiyê ji bo ajotina otomobîlê hilîne. Zêdebûnek di kapasîteya battera taybetî de dê pêşbaziya vê ajokera hawîrdorparêz zêde bike. Em tenê dikarin hêvî bikin ku pêşkeftin hêdî nebe, lê berevajî çend kîlometreyan pêşve diçe.

Nimûneyên wesayîtên ku bataryayên hîbrîd û elektrîkê bikar tînin

Toyota Prius hîbrîdek klasîk e ku xwedî rezervek hêzek kurt a li ser hêza elektrîkê ya paqij e. ajotin

Toyota Prius 1,3 kWh bataryayên nîkel-metal hîdrîd bikar tîne, ku di serî de wekî çavkaniyek hêzê ji bo lezkirina wesayîtê kar dike û rê dide xebata ajokera elektrîkê ya cihêreng ji bo rêgezek bi qasî 2 km bi max. leza 50 km/h Guhertoya Plug-In jixwe bataryayên lîtium-ion ên bi kapasîteya 5,4 kWh bikar tîne, ku dihêle hûn tenê bi ajokera elektrîkê ji bo mesafeya 14-20 km bi leza herî zêde bigerin. leza 100 km/h.

Opel Ampera hybrid bi rezerva hêzê ya zêde ya li ser hêza elektrîkê ya paqij. ajotin

Wesayîta elektrîkê ya dirêjkirî (40-80 km), wekî ku Opel jê re Amper-a çar kursî û pênc-derî bi nav dike, bi motorek elektrîkî ya bi 111 kW (150 hp) û torque 370 Nm tê ajotin. Hêza enerjiyê bi 220 şaneyên lîtiumê yên ku bi şeklê T-yê hatine rêzkirin, bi tevahî 16 kWh û giraniya wan 180 kg e. Jenerator motora benzînê ya 1,4 lître ye û hêza wê 63 kW e.

Mitsubishi i MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-paqij el. cars

Pîlên 16 kWh ên lîtium-ionê dihêle ku wesayît bi yek barkirinê heya 150 km bimeşe, li gorî standarda NEDC (New Ewropî Driving Cycle) tê pîvandin. Pîlên voltaja bilind (330 V) di hundurê zemînê de ne û di heman demê de ji hêla çarçoweya dergûşê ve ji zirarê di bûyera bandorê de têne parastin. Ew hilberek Lithium Energy Japonya ye, pargîdaniyek hevbeş di navbera du beşên Mitsubishi û GS Yuasa Corporation. Bi tevahî 88 gotar hene. Hêza ajotinê ji hêla bataryayek 330V ya lîtium-ion ve tê peyda kirin ku ji 88 şaneyên 50Ah pêk tê bi kapasîteya tevahî 16 kWh. Pîlê dê di nav şeş demjimêran de ji dergehek malê were barkirin; Bi karanîna bargirek bilez a derveyî (125 A, 400 V) dê di nîv saetê de 80% were barkirin.

Ez bi xwe heyranokek mezin a wesayîtên elektrîkê me û bi berdewamî çavdêriya tiştên ku li vê deverê diqewimin dikim, lê rastiya vê gavê ne ewqas geşbîn e. Ev jî ji hêla agahdariya li jor ve tê piştgirî kirin, ku destnîşan dike ku jiyan hem ji bo wesayîtên elektrîkî û hem jî yên hîbrîd ne hêsan e, û pir caran ew tenê lîstikek jimare ye ku em wekî xwe dikin. Hilberîna wan hîn jî pir daxwaz û biha ye, û bandora wan gelek caran nakokî ye. Kêmasiya sereke ya wesayîtên elektrîkî (hîbrîd) kapasîteya hilanîna enerjiyê ya taybetî ya pir kêm a bataryayê ye ku li gorî enerjiya ku di sotemeniyên kevneşopî de (mazot, benzîn, gaza nefta şilkirî, gaza xwezayî ya pêçandî) tê hilanîn. Ji bo ku bi rastî hêza wesayitên elektrîkê nêzikî ya otomobîlên kevneşopî bibe, pêdivî ye ku batar giraniya xwe bi kêmî ve yek ji dehyan kêm bikin. Ev tê wê wateyê ku Audi R8 e-tron ya navborî neçar bû ku 42 kWh di 470 kg de ji 47 kg de hilîne. Wekî din, pêdivî ye ku dema barkirinê bi girîngî were kêm kirin. Nêzîkî saetek di kapasîteya 70-80% de hîn jî demek dirêj e, û ez nabêjim 6-8 demjimêran bi navînî li ser barek tam. Ne hewce ye ku meriv ji bêaqiliya derheqê hilberîna sifir CO2 ya wesayîtên elektrîkê jî bawer bike. Ka em tavilê rastiya wê e-nameyê destnîşan bikin. Enerjiya di soketên me de jî ji santralên termal tê, û ne tenê ew gelek CO2 hilberînin. Nexasim hilberîna tevlihevtir a otomobîlek wusa, ku hewcedariya hilberînê ya CO2 ji ya klasîk pirtir e. Divê em hejmara pêkhateyên ku madeyên giran û jehrîn dihewîne û dûrxistina wan a pirsgirêkê ya dûv re ji bîr nekin.

Li gel hemû dezawantajên ku hatine gotin û nehatine gotin, erebeya elektrîkê (hîbrîd) jî xwedan avantajên ku nayên înkarkirin e. Di şert û mercên seyrûsefera bajarî de an li ser dûrên kurttir, xebata wan a aborîtir nayê înkar kirin, tenê ji ber prensîba hilanîna enerjiyê (vegerandin) di dema firnê de, ku di wesayîtên kevneşopî de ew di dema firnê de di forma germa berbi hewayê de tê rakirin, ne behsa îhtîmala ajotina çend kîlometreyan li dora bajêr ji bo erzankirina erzan ji elektrîka giştî. tor. Ger em gerîdeyek elektrîkî ya paqij û gerîdeyek klasîk bidin ber hev, gerîdeyek kevneşopî xwedan motorek şewitandina hundurîn e, ku bixwe hêmanek mekanîkî ya tevlihev e. Pêdivî ye ku hêza wê bi rengekî li tekeran were veguheztin, û ev bi gelemperî bi navgînek destan an otomatîkî tête kirin. Hîn di rê de yek an çend cûdahî hene, carinan jî şeftek ajotinê û rêzek şaftên eksê. Bê guman, gerîdeyek jî pêdivî ye ku fren bike, motor divê sar bibe, û ev enerjiya termal wekî germahiya bermayî li hawîrdorê tê xerc kirin. Otomobîlek elektrîkî pir bikêrtir û hêsan e - (ji ajokerek hîbrîd re derbas nabe, ku pir tevlihev e). Otomobîlek elektrîkê gearboks, gearbox, mêlên ajotinê an şaftên eksê tune, motora li pêş, paş an li navîn ji bîr bikin. Di nav wê de radyatorek, ango sarker û destpêkek tune. Feydeya otomobîlek elektrîkê ew e ku ew dikare motoran rasterast di nav tekeran de bicîh bike. Û ji nişkê ve we ATV-ya bêkêmasî heye ku dikare her tekerek ji yên din serbixwe kontrol bike. Ji ber vê yekê, bi wesayîtek elektrîkê, ajotina tenê yek teker ne dijwar e, û di heman demê de gengaz e ku ji bo quncikê dabeşkirina hêza çêtirîn hilbijêrin û kontrol bikin. Her yek ji motor di heman demê de dikare bibe frenek, dîsa bi tevahî ji çerxên din serbixwe, ku bi kêmî ve hin enerjiya kinetîk vedigere enerjiya elektrîkê. Wekî encamek, frenên kevneşopî dê ji stresê pir kêmtir bin. Motor dikarin hema hema her dem û bêyî dereng hêza herî zêde ya berdest radest bikin. Karbidestiya wan di veguheztina enerjiya ku di bataryayê de tê hilanîn di enerjiya kinetîk de bi qasî 90% e, ku bi qasî sê carî ji motorên kevneşopî zêdetir e. Ji ber vê yekê, ew ew qas germa bermayî hilnaberînin û ne hewce ne ku sarbûn dijwar be. Tişta ku hûn ji bo vê yekê hewce ne hardware baş, yekîneyek kontrolê û bernamesazek ​​baş e.

Suma sumarum. Ger otomobîlên elektrîkî an jî Hîbrîd hê bêtir nêzî otomobîlên klasîk ên xwedî motorên sotemeniyê ne, dîsa jî rêyek pir dijwar û dijwar li pêşiya wan heye. Ez tenê hêvî dikim ku ev yek ji hêla hejmarek hejmarên xapînok ve nayê piştguh kirin an ... zextên zêde yên rayedaran. Lê bila bêhêvî nebin. Pêşveçûna nanoteknolojiyê bi rastî bi lez û bez dimeşe, û belkî di demek nêz de mûcîze bi rastî li benda me ne.

Di dawiyê de, ez ê tiştek balkêşek din zêde bikim. Jixwe "stasyona sotemeniyê" ya rojê heye.

Toyota Industries Corp (TIC) ji bo wesayîtên elektrîkî û hîbrîd stasyonek şarjê ya tavê pêş xist. Qereqol jî bi tora elektrîkê ve girêdayî ye, ji ber vê yekê panelên rojê yên 1,9 kW bêtir çavkaniyek enerjiyê ne. Bi karanîna çavkaniyek enerjiyê ya ji torê (rojê), stasyona barkirinê dikare hêzek herî zêde 110 VAC / 1,5 kW peyda bike, dema ku bi torê ve girêdayî ye ew herî zêde 220 VAC / 3,2 kW pêşkêşî dike.

Elektrîka ku ji panelên rojê nayên bikaranîn, di bataryayên de tê hilanîn, ku dikarin 8,4 kWh ji bo karanîna paşê hilînin. Di heman demê de gengaz e ku elektrîkê ji tora belavkirinê an jî alavên stasyonê re peyda bikin. Standên barkirinê yên ku li qereqolê têne bikar anîn xwedan teknolojiya ragihandinê ya çêkirî ye ku dikare li gorî wê wesayîtan nas bike. xwediyên wan kartên jîr bikar tînin.

Şertên batterê yên girîng

• Xerca hêza - mîqdara barkirina elektrîkê (hejmara enerjiyê) ku di pîlê de hatî hilanîn nîşan dide. Ew di demjimêrên amperê (Ah) an, ji bo cîhazên piçûktir, demjimêrên milliamp (mAh) de tête diyar kirin. Bateriyek 1 Ah (= 1000 mAh) bi teorîk dikare ji bo saetekê 1 amp herikînê radest bike.
• Berxwedana navxweyî - şiyana pîlê nîşan dide ku kêm-zêde heyama dakêşanê peyda bike. Ji bo nimûne, du kanan dikarin bêne bikar anîn: yek bi deriyek piçûktir (berxwedana navxweyî ya bilind) û ya din bi deriyek mezin (berxwedana hindirîn a hindik). Ger em biryar bidin ku wan vala bikin, kaniya bi qulika dravê piçûktir dê hêdî hêdî vala bibe.
• voltaja pîlê Rated – ji bo bataryayên nîkel-kadmium û hîdroîdê nîkel-metal 1,2 V, lîtium 2 V û lîtium ji 3,6 heta 4,2 V e. Di dema xebatê de, ev voltaja ji bo pîlên nîkel-kadmium û nîkel-metal hîdrorîd di navbera 0,8 - 1,5 V de diguhere, 1,7. - 2,3 V ji bo lîtium û 3-4,2 û 3,5-4,9 ji bo lîtium.
• Hêza şarjê, herikîna barkirinê - bi amper (A) an mîlîamp (mA) tê diyar kirin. Ev agahdariya girîng e ji bo karanîna pratîkî ya pîlê di pirsê de ji bo amûrek taybetî ye. Di heman demê de şert û mercên şarjkirin û daxistina pîlê rast destnîşan dike da ku kapasîteya wê herî zêde were bikar anîn û di heman demê de têk neçe.
• Charging accc. kêşa dakêşanê - bi grafîkî guherîna voltaja bi demê re dema barkirin an dakêşana pîlê nîşan dide. Dema ku pîlê dakêşin, bi gelemperî ji bo% 90-ê dema dakêşanê di voltajê de guherînek sivik heye. Ji ber vê yekê, pir dijwar e ku meriv rewşa heyî ya pîlê ji voltaja pîvandî diyar bike.
• Ji xwe derxistin, xwe berdan - Pîlê nikare berdewam elektrîkê bide. enerjiyê, ji ber ku reaksiyona li elektrodê pêvajoyek veger e. Pîleke barkirî gav bi gav bi xwe dadiqelişe. Ev pêvajo dikare ji çend hefteyan heya mehan bidome. Di bataryayên asîda asîda mehê de 5-20% e, di pîlê nîkel-kadmium de bi qasî 1% bareya elektrîkê ya rojê ye, di derheqê pîlotên hîdrîd ên nîkel-metal de ew ji %15-20 e. mehê, û lîtium bi qasî 60% winda dike. kapasîteya di sê mehan de. Xwe-dakêşandin bi germahiya hawîrdorê, û hem jî bi berxwedana hundurîn ve girêdayî ye (pîlên ku bi berxwedana navxweyî ya bilind kêmtir dakêşin) û, bê guman, sêwirandin, materyalên ku têne bikar anîn û xebitandin jî girîng in.
•  Pîl (set) - bataryayên bi tenê di rewşên awarte de têne bikar anîn. Ew bi gelemperî di komek ve girêdayî ne, hema hema her dem bi rêzê ve girêdayî ne. Herikîna herî zêde ya komek weha bi tansiyona herî zêde ya şaneyek kesane re wekhev e, voltaja binavkirî berhevoka voltaja binavkirî ya şaneyên kesane ye.
•  Kombûna bataryayên.  Pîleyek nû an nekarandî divê bi yek, lê bi tercîhî çend çerxên (3-5) barkirina tijî hêdî û dakêşana hêdî were kirin. Ev pêvajoya hêdî parametreyên pîlê li ser asta xwestî saz dike.
•  Bandora bîranînê - Ev yek diqewime dema ku pîlê bi hema hema domdar, ne zêde bilind, di heman astê de tê barkirin û dakêşandin, û pêdivî ye ku şaneyek tam barkirin an dakêşana kûr nebe. Vê bandora aliyî bandor li NiCd kir (heta hindiktirîn jî NiMH).