Baterije za hibridna i električna vozila

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

Trenutni akumulatori mogu pohraniti malo energije, iako su prilično glomazni, teški i istodobno im je potrebno nekoliko sati da se napune do maksimuma (obično 8 ili više). Nasuprot tome, konvencionalna vozila s motorima s unutarnjim izgaranjem mogu spremiti veliku količinu energije u usporedbi s baterijama u malom kućištu, pod uvjetom da je potrebno samo minutu, možda i dvije, za ponovno punjenje. Nažalost, problem skladištenja električne energije muči električna vozila od njihovog početka, i unatoč neporecivom napretku, njihova gustoća energije potrebna za pogon vozila i dalje je vrlo niska. U sljedećim retcima, ušteda e -pošte Detaljnije ćemo razgovarati o energiji i pokušati približiti stvarnu stvarnost automobila s čistim električnim ili hibridnim pogonom. O tim "elektroničkim automobilima" postoji mnogo mitova pa ne šteti pomnije pogledati prednosti ili nedostatke takvih pogona.

Nažalost, brojke koje su dali proizvođači također su vrlo dvojbene i prilično su teoretske. Primjerice, Kia Venga sadrži elektromotor snage 80 kW i okretnog momenta od 280 Nm. Snagu napajaju litij-ionske baterije kapaciteta 24 kWh, a procijenjeni domet Kia Vengy EV prema proizvođaču je 180 km. Kapacitet baterija nam govori da potpuno napunjene mogu osigurati potrošnju motora od 24 kW, ili nahraniti potrošnju od 48 kW u pola sata itd. Jednostavna preračunica, i nećemo moći prijeći 180 km. . Kad bismo htjeli razmišljati o takvom dometu, tada bismo morali voziti prosječno 60 km/h oko 3 sata, a snaga motora bila bi tek desetina nominalne vrijednosti, odnosno 8 kW. Drugim riječima, uz stvarno pažljivu (opreznu) vožnju, gdje ćete gotovo sigurno koristiti kočnicu u radu, takva je vožnja teoretski moguća. Naravno, ne uzimamo u obzir uključivanje raznih električnih dodataka. Svatko već može zamisliti kakva je samozatajnost u odnosu na klasičan automobil. Istodobno u klasičnu Vengu natočite 40 litara dizela i vozite stotine i stotine kilometara bez ograničenja. Zašto je to tako? Pokušajmo usporediti koliko te energije i koliku težinu može primiti klasičan automobil u spremnik, a koliko električni automobil u baterije – više pročitajte OVDJE.

Nekoliko činjenica iz kemije i fizike

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

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

Specifična snaga izvora energije

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

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

Možete reći kako je moguće da će se uopće pokrenuti električni automobil, a ne da će i dalje imati više od 100 km energije. Razlog je jednostavan. Elektromotor je mnogo učinkovitiji u smislu pretvaranja pohranjene energije u mehaničku. Učinkovito bi trebao imati učinkovitost od 90%, dok je učinkovitost motora s unutarnjim izgaranjem oko 30% za benzinski motor i 35% za dizelski motor. Stoga je za pružanje iste snage elektromotoru dovoljno s mnogo manjom rezervom energije.

Jednostavnost korištenja pojedinačnih pogona

Nakon procjene pojednostavljenog izračuna, pretpostavlja se da iz litre benzina možemo dobiti približno 2,58 kWh mehaničke energije, iz litre dizelskog goriva 3,42 kWh, a iz kilograma litij-ionske baterije 0,09 kWh. Dakle razlika nije stostruka, nego samo tridesetak puta. Ovo je najbolji broj, ali još uvijek nije baš ružičast. Na primjer, razmotrite sportski Audi R8. Njegove potpuno napunjene baterije, teške 470 kg, imaju energetski ekvivalent od 16,3 litre benzina ili samo 12,3 litre dizelskog goriva. Ili, da imamo Audi A4 3,0 TDI sa spremnikom od 62 litre dizelskog goriva i želimo imati isti domet na čisto baterijski pogon, trebalo bi nam otprilike 2350 kg baterija. Ova činjenica zasad ne daje električnom automobilu baš svijetlu budućnost. Međutim, nema potrebe bacati pušku u rah, jer će pritisak za razvoj takvih "e-automobila" smanjiti nemilosrdni zeleni lobi, pa bez obzira sviđalo se to proizvođačima automobila ili ne, moraju proizvesti nešto "zeleno" . “. Definitivna zamjena za isključivo električni pogon su takozvani hibridi, koji kombiniraju motor s unutarnjim izgaranjem i elektromotor. Trenutačno najpoznatiji su, primjerice, Toyota Prius (Auris HSD s istom hibridnom tehnologijom) ili Honda Inside. Međutim, njihov čisto električni domet i dalje je smiješan. U prvom slučaju oko 2 km (u najnovijoj verziji Plug In-a povećano je “na” 20 km), au drugom Honda niti ne kuca na čisto električni pogon. Do sada, rezultirajuća učinkovitost u praksi nije tako čudesna kao što masovno oglašavanje sugerira. Stvarnost je pokazala da ih mogu obojiti bilo kojim plavim pokretom (ekonomijom) uglavnom konvencionalnom tehnologijom. Prednost hibridne elektrane je uglavnom u ekonomičnoj potrošnji goriva u gradskoj vožnji. Audi je nedavno rekao da je trenutno potrebno samo smanjiti tjelesnu težinu kako bi se u prosjeku postigla ista ekonomičnost goriva koju neki brendovi postižu ugradnjom hibridnog sustava u automobil. Da ovo nije krik u mraku dokazuju i novi modeli nekih automobila. Na primjer, nedavno predstavljena sedma generacija Volkswagen Golfa koristi lakše komponente iz kojih se uči i u praksi zapravo troši manje goriva nego prije. Japanski proizvođač automobila Mazda krenuo je sličnim smjerom. Unatoč ovim tvrdnjama, razvoj hibridnog pogona "dugog dometa" se nastavlja. Kao primjer navest ću Opel Amperu i, paradoksalno, model iz Audija A1 e-tron.

Jednostavnost korištenja pojedinačnih pogona

Energetski resurs	Učinkovitost motora	Učinkovita energija / l	Učinkovita energija / kg
Benzin	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Ulje	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Litij-ionske baterije	0,90	-	U REDU. 0,1 kWh / kg

Vauxhall Ampera

Iako se Opel Ampera često predstavlja kao električno vozilo, zapravo je riječ o hibridnom vozilu. Osim elektromotora, Ampere koristi i 1,4-litreni motor s unutarnjim izgaranjem snage 63 kW. Međutim, ovaj benzinski motor ne pokreće izravno kotače, već djeluje kao generator u slučaju da se baterije isprazne. energije. Električni dio predstavljen je elektromotorom snage 111 kW (150 KS) i okretnim momentom od 370 Nm. Napajanje napajaju litijeve ćelije u obliku slova T. Ukupne snage 220 kWh i težine 16 kg. Ovaj električni automobil može prijeći 180-40 km na čisto električni pogon. Ta je udaljenost često dovoljna za cjelodnevnu gradsku vožnju i značajno smanjuje operativne troškove jer gradski promet zahtijeva značajnu potrošnju goriva u slučaju motora s unutarnjim izgaranjem. Baterije se mogu puniti i iz standardne utičnice, a u kombinaciji s motorom s unutarnjim izgaranjem doseg Ampere proteže se na vrlo respektabilnih petsto kilometara.

Audi e elektron A1

Audi, koji preferira klasični pogon s naprednijom tehnologijom nego tehnički vrlo zahtjevan hibridni pogon, prije više od dvije godine predstavio je zanimljivi hibridni automobil A1 e-tron. Litij-ionske baterije kapaciteta 12 kWh i težine 150 kg pune Wankel motor u sklopu generatora koji koristi energiju u obliku benzina pohranjenu u spremniku od 254 litre. Motor ima zapreminu od 15 kubika. cm i stvara 45 kW/h el. energije. Elektromotor je snage 75 kW i može u kratkom vremenu proizvesti do 0 kW snage. Ubrzanje od 100 do 10 iznosi oko 130 sekundi, a maksimalna brzina oko 50 km / h. Auto može prijeći oko 12 km po gradu na isključivo električni pogon. Nakon iscrpljivanja e. energiju diskretno aktivira rotacijski motor s unutarnjim izgaranjem i puni električnu energiju. energije za baterije. Ukupni domet s potpuno napunjenim baterijama i 250 litara benzina je oko 1,9 km uz prosječnu potrošnju od 100 litara na 1450 km. Radna težina vozila je 12 kg. Pogledajmo jednostavnu pretvorbu kako bismo u izravnoj usporedbi vidjeli koliko je energije skriveno u spremniku od 30 litara. Uz pretpostavku učinkovitosti modernog Wankelovog motora od 70%, tada je 9 kg toga, zajedno s 12 kg (31 L) benzina, ekvivalentno 79 kWh energije pohranjene u baterijama. Dakle, 387,5 kg motora i spremnika = 1 kg baterija (izračunato u težinama Audi A9 e-Tron). Kada bismo htjeli povećati spremnik goriva za 62 litre, već bismo imali XNUMX kWh energije na raspolaganju za pogon automobila. Pa smo mogli nastaviti. Ali mora imati jednu kvaku. To više neće biti "zeleni" automobil. Dakle, i ovdje se jasno vidi da je električni pogon značajno ograničen gustoćom snage energije pohranjene u baterijama.

Konkretno, viša cijena, kao i velika težina, doveli su do toga da je hibridni pogon u Audiju postupno otišao u drugi plan. No, to ne znači da je razvoj hibridnih automobila i električnih vozila u Audiju potpuno obezvrijeđen. Nedavno su se pojavile informacije o novoj verziji modela A1 e-tron. U usporedbi s prethodnim, rotacijski motor/generator zamijenjen je 1,5-litrenim trocilindričnim turbo motorom snage 94 kW. Korištenje klasične jedinice s unutarnjim izgaranjem Audi je forsirao uglavnom zbog poteškoća povezanih s ovim prijenosom, a novi trocilindrični motor dizajniran je ne samo za punjenje baterija, već i za izravni rad s pogonskim kotačima. Baterije Sanyo imaju identičnu snagu od 12kWh, a domet isključivo električnog pogona malo je povećan na otprilike 80 km. Audi kaže da bi nadograđeni A1 e-tron trebao prosječno trošiti jednu litru na sto kilometara. Nažalost, ovaj trošak ima jednu manu. Za hibridna vozila s proširenim čisto električnim dometom. pogon koristi zanimljivu tehniku ​​za izračunavanje konačnog protoka. Zanemaruje se tzv. potrošnja. punjenje gorivom iz Mreža za punjenje baterija, kao i konačna potrošnja l / 100 km, uzima u obzir samo potrošnju benzina za zadnjih 20 km vožnje, kada ima struje. punjenje baterije. Vrlo jednostavnim izračunom to možemo izračunati ako su baterije bile primjereno ispražnjene. vozili smo nakon što je nestalo struje. energije iz čisto benzinskih baterija, kao rezultat toga, potrošnja će se povećati pet puta, odnosno 5 litara benzina na 100 km.

Audi A1 e-tron II. generacija

Problemi sa skladištenjem električne energije

Pitanje skladištenja energije staro je koliko i sama elektrotehnika. Prvi izvori električne energije bili su galvanski članci. Nakon kratkog vremena otkrivena je mogućnost reverzibilnog procesa nakupljanja električne energije u galvanskim sekundarnim ćelijama – baterijama. Prve korištene baterije bile su olovne, nakon kratkog vremena nikal-željezne i nešto kasnije nikal-kadmijeve, a njihova praktična uporaba trajala je više od sto godina. Također treba dodati da se, unatoč intenzivnim svjetskim istraživanjima na ovom području, njihov osnovni dizajn nije bitno promijenio. Korištenjem novih proizvodnih tehnologija, poboljšanjem svojstava osnovnih materijala i korištenjem novih materijala za separatore ćelija i posuda, bilo je moguće malo smanjiti specifičnu težinu, smanjiti samopražnjenje ćelija i povećati udobnost i sigurnost operatera, ali to je otprilike to. Najznačajniji nedostatak, tj. Ostao je vrlo nepovoljan omjer količine pohranjene energije prema težini i volumenu baterija. Stoga su se ove baterije uglavnom koristile u statičkim aplikacijama (rezervno napajanje u slučaju kvara glavnog napajanja itd.). Baterije su se koristile kao izvor energije za vučne sustave, posebno na željeznicama (transportna kolica), gdje velika težina i značajne dimenzije također nisu previše smetale.

Napredak skladištenja energije

Međutim, povećala se potreba za razvojem ćelija malih kapaciteta i dimenzija u amper satima. Tako su nastale alkalne primarne ćelije i zatvorene verzije nikl-kadmij (NiCd), a zatim nikl-metal-hidridne baterije (NiMH) baterije. Za inkapsulaciju stanica odabrani su isti oblici i veličine rukava kao i za do sada uobičajene stanice primarnog primarnog cinkovog klorida. Konkretno, postignuti parametri nikl-metal-hidridnih baterija omogućuju njihovu upotrebu, osobito u mobilnim telefonima, prijenosnim računalima, ručnim pogonima alata itd. Tehnologija proizvodnje ovih ćelija razlikuje se od tehnologije koja se koristi za ćelije sa velikog kapaciteta u amper-satima. Lamelarni raspored sustava velikih staničnih elektroda zamijenjen je tehnologijom pretvaranja elektrodnog sustava, uključujući separatore, u cilindričnu zavojnicu, koja se umeće i dodiruje s ćelijama pravilnog oblika u veličinama AAA, AA, C i D, odn. višekratnika njihove veličine. Za neke posebne primjene proizvode se posebne ravne ćelije.

Prednost hermetičkih ćelija sa spiralnim elektrodama je nekoliko puta veća sposobnost punjenja i pražnjenja velikim strujama i omjer relativne gustoće energije prema težini i volumenu ćelije u odnosu na klasičnu konstrukciju velikih ćelija. Nedostatak je više samopražnjenja i manje radnih ciklusa. Maksimalni kapacitet jedne NiMH ćelije je približno 10 Ah. No, kao i kod drugih cilindara većeg promjera, ne dopuštaju punjenje prevelikih struja zbog problematičnog odvođenja topline, što uvelike smanjuje upotrebu u električnim vozilima, pa se ovaj izvor koristi samo kao pomoćna baterija u hibridnom sustavu (Toyota Prius 1,3 ,XNUMX kWh).

Značajan napredak u području skladištenja energije bio je razvoj sigurnih litijevih baterija. Litij je element visoke vrijednosti elektrokemijskog potencijala, ali je i izrazito reaktivan u oksidativnom smislu, što također uzrokuje probleme pri korištenju metalnog litija u praksi. Dolaskom litija u dodir s atmosferskim kisikom dolazi do izgaranja koje ovisno o svojstvima okoline može imati karakter eksplozije. Ovo neugodno svojstvo može se eliminirati pažljivom zaštitom površine ili korištenjem manje aktivnih spojeva litija. Trenutno su najčešće litij-ionske i litij-polimerne baterije kapaciteta od 2 do 4 Ah u amper-satima. Korištenje im je slično kao kod NiMh, a pri prosječnom naponu pražnjenja od 3,2 V dostupno je 6 do 13 Wh energije. U usporedbi s nikal-metal-hidridnim baterijama, litijeve baterije mogu pohraniti dva do četiri puta više energije za isti volumen. Litij-ionske (polimerne) baterije imaju elektrolit u gelu ili krutom obliku i mogu se proizvoditi u ravnim ćelijama tankim od nekoliko desetinki milimetra u gotovo bilo kojem obliku koji odgovara potrebama dotične primjene.

Električni pogon u osobnom vozilu može biti izveden kao glavni i jedini (električni automobil) ili kombinirani, pri čemu električni pogon može biti i dominantan i pomoćni izvor vuče (hibridni pogon). Ovisno o varijanti koja se koristi razlikuju se energetski zahtjevi za rad vozila, a time i kapacitet baterija. Kod električnih vozila kapacitet baterije je između 25 i 50 kWh, a kod hibridnog pogona je prirodno manji i kreće se od 1 do 10 kWh. Iz navedenih vrijednosti vidljivo je da je pri naponu jedne (litijeve) ćelije od 3,6 V potrebno spojiti ćelije u seriju. Kako bi se smanjili gubici u distribucijskim vodičima, pretvaračima i namotima motora, preporuča se odabrati napon viši od uobičajenog u mreži na vozilu (12 V) za pogone - uobičajeno korištene vrijednosti su od 250 do 500 V. Od danas su litijeve ćelije očito najprikladniji tip. Doduše, i dalje su vrlo skupi, pogotovo u usporedbi s olovnim akumulatorima. Međutim, oni su mnogo teži.

Nominalni napon uobičajenih ćelija litijeve baterije je 3,6 V. Ova se vrijednost razlikuje od uobičajenih nikal-metal-hidridnih ćelija. NiCd, koji imaju nazivni napon od 1,2 V (ili olovni - 2 V), koji, ako se koristi u praksi, ne dopušta zamjenjivost oba tipa. Punjenje ovih litijevih baterija karakterizira potreba vrlo preciznog održavanja vrijednosti maksimalnog napona punjenja, što zahtijeva posebnu vrstu punjača i, posebno, ne dopušta korištenje sustava punjenja dizajniranih za druge vrste ćelija.

Glavne karakteristike litijevih baterija

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

Karakteristika punjenja 

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

Karakteristike pražnjenja

Napon prvo brzo pada na 3,6–3,0 V (ovisno o veličini struje pražnjenja) i ostaje gotovo konstantan tijekom cijelog pražnjenja. Nakon iscrpljivanja ponude e-pošte. energija također vrlo brzo snižava stanični napon. Stoga se pražnjenje mora dovršiti najkasnije do napona pražnjenja proizvođača od 2,7 do 3,0 V.

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

Spomenuti tip litijevih ćelija s drugačijim katodnim materijalom, u kojem se oksid kobalta, nikla ili mangana zamjenjuje fosfidom Li3V2 (PO4) 3, otklanja spomenute rizike od oštećenja ćelije zbog nepoštivanja. veći kapacitet. Također je prijavljen njihov deklarirani vijek trajanja od oko 2 ciklusa punjenja (pri 000% pražnjenja), a posebno činjenica da kada se ćelija potpuno isprazni, neće se oštetiti. Prednost je i veći nominalni napon od oko 80 pri punjenju do 4,2 V.

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

Primjeri vozila koja koriste hibridne i električne baterije

Toyota Prius je klasični hibrid s malom rezervom snage na čisto električnoj energiji. voziti

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

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

Električno vozilo s proširenim dometom (40-80 km), kako Opel naziva četverosjed s pet vrata Amper, pokreće električni motor sa 111 kW (150 KS) i 370 Nm okretnog momenta. Napajanje napajaju litijeve ćelije u obliku slova T. Ukupne snage 220 kWh i težine 16 kg. Generator je 180 -litreni benzinski motor snage 1,4 kW.

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

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

I sam sam veliki ljubitelj električnih vozila i stalno pratim što se događa na ovom području, ali realnost u ovom trenutku nije tako optimistična. Potvrđuju to i gore navedeni podaci koji pokazuju da život čisto električnih i hibridnih vozila nije lak, a često se to samo igra brojevima. Njihova izrada je još uvijek vrlo zahtjevna i skupa, a učinkovitost višestruko diskutabilna. Glavni nedostatak električnih vozila (hibrida) je vrlo nizak specifični kapacitet energije pohranjene u baterijama u usporedbi s energijom pohranjenom u konvencionalnim gorivima (dizel, benzin, ukapljeni naftni plin, stlačeni prirodni plin). Da bi se snaga električnih vozila doista približila konvencionalnim automobilima, baterije bi morale smanjiti svoju težinu barem za desetinu. To znači da je spomenuti Audi R8 e-tron 42 kWh morao spremiti ne u 470 kg, već u 47 kg. Osim toga, vrijeme punjenja moralo bi se značajno smanjiti. Oko sat vremena na 70-80% kapaciteta je još uvijek puno, a ne govorim o 6-8 sati u prosjeku na punoj napunjenosti. Nema potrebe vjerovati ni u sranja o nultoj proizvodnji CO2 električnih vozila. Odmah napomenimo činjenicu da Energiju u našim utičnicama proizvode i termoelektrane, koje ne proizvode samo dovoljno CO2. Da ne govorimo o kompleksnijoj proizvodnji takvog automobila, gdje je potreba za CO2 za proizvodnju puno veća nego kod klasičnog. Ne smijemo zaboraviti na brojne komponente koje sadrže teške i otrovne materijale i njihovo problematično naknadno zbrinjavanje.

Uz sve navedene i nespomenute minuse, električni automobil (hibrid) ima i neosporne prednosti. U gradskom prometu ili na kraćim relacijama neosporan je njihov ekonomičniji rad, samo zbog principa pohranjivanja (rekuperacije) energije pri kočenju, dok se kod konvencionalnih vozila ona prilikom kočenja u obliku otpadne topline odvodi u zrak, a ne u spomenuti mogućnost nekoliko km vožnje po gradu za jeftino punjenje s javne e-pošte. neto. Ako usporedimo čisti električni automobil i klasični automobil, tada u konvencionalnom automobilu postoji motor s unutarnjim izgaranjem, koji je sam po sebi prilično složen mehanički element. Njegova snaga mora se na neki način prenijeti na kotače, a to se uglavnom radi putem ručnog ili automatskog mjenjača. Još uvijek postoji jedan ili više diferencijala na putu, ponekad i pogonsko vratilo i niz poluosovina. Naravno, i automobil treba usporiti, motor se treba ohladiti, a ta se toplinska energija beskorisno gubi u okoliš kao zaostala toplina. Električni automobil je puno učinkovitiji i jednostavniji - (ne odnosi se na hibridni pogon koji je jako kompliciran). Električni auto ne sadrži mjenjače, mjenjače, kardane i poluosovine, zaboravite na motor naprijed, straga ili u sredini. Ne sadrži hladnjak, odnosno rashladnu tekućinu i starter. Prednost električnog automobila je u tome što može ugraditi motore izravno u kotače. I odjednom imate savršeni ATV koji može kontrolirati svaki kotač neovisno o ostalima. Dakle, kod električnog vozila neće biti teško kontrolirati samo jedan kotač, a moguće je odabrati i kontrolirati optimalnu raspodjelu snage za prolazak kroz zavoje. Svaki od motora može biti i kočnica, opet potpuno neovisna o drugim kotačima, koja pretvara barem dio kinetičke energije natrag u električnu energiju. Kao rezultat toga, konvencionalne kočnice bit će podvrgnute mnogo manjem opterećenju. Motori mogu proizvesti maksimalnu dostupnu snagu u gotovo svakom trenutku i bez odgode. Njihova učinkovitost u pretvaranju energije pohranjene u baterijama u kinetičku energiju je oko 90%, što je oko tri puta više od konvencionalnih motora. Posljedično, ne stvaraju toliko zaostale topline i ne treba ih teško hladiti. Sve što vam za to treba je dobar hardver, upravljačka jedinica i dobar programator.

Suma sumárum. Ako su električni automobili ili hibridi još bliži klasičnim automobilima s motorima koji štede gorivo, još ih čeka vrlo težak i težak put. Nadam se samo da to nije potvrđeno brojnim zavaravajućim brojevima ili. pretjerani pritisak službenika. No ne očajavajmo. Razvoj nanotehnologije doista se kreće skokovito, a možda nam se u bliskoj budućnosti čuda zaista spremaju.

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

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

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

Važni uvjeti za baterije

• Snaga - označava količinu električnog naboja (količinu energije) pohranjenu u bateriji. Određen je u amper satima (Ah) ili, u slučaju malih uređaja, u miliamper satima (mAh). Baterija od 1 Ah (= 1000 mAh) teoretski može isporučiti 1 amper tijekom jednog sata.
• Unutarnji otpor - označava sposobnost baterije da osigura veću ili manju struju pražnjenja. Za ilustraciju, mogu se koristiti dva spremnika, jedan s manjim izlazom (veliki unutarnji otpor), a drugi s većim (mali unutarnji otpor). Odlučimo li ih isprazniti, kanister s manjim odvodnim otvorom će se sporije prazniti.
• Nazivni napon baterije - za nikal-kadmijeve i nikal-metal-hidridne baterije je 1,2 V, olovne 2 V i litijeve od 3,6 do 4,2 V. Tijekom rada ovaj napon varira unutar 0,8 - 1,5 V za nikal-kadmijeve i nikal-metal-hidridne baterije, 1,7 - 2,3 V za olovo i 3-4,2 i 3,5-4,9 V za litij.
• Struja punjenja, struja pražnjenja – izraženo u amperima (A) ili miliamperima (mA). Ovo je važan podatak za praktičnu upotrebu dotične baterije za određeni uređaj. Također određuje uvjete za ispravno punjenje i pražnjenje baterije kako bi se njezin kapacitet maksimalno iskoristio, a da se pritom ne uništi.
• Punjenje prema krivulja pražnjenja - grafički prikazuje promjenu napona ovisno o vremenu pri punjenju ili pražnjenju baterije. Kada se baterija isprazni, obično postoji mala promjena napona tijekom otprilike 90% vremena pražnjenja. Stoga je vrlo teško iz izmjerenog napona odrediti trenutno stanje akumulatora.
• Samopražnjenje, samopražnjenje – Baterija ne može održavati struju cijelo vrijeme. energije, jer je reakcija na elektrodama reverzibilan proces. Napunjena baterija se postupno sama prazni. Ovaj proces može trajati od nekoliko tjedana do mjeseci. U slučaju olovnih baterija, to je 5-20% mjesečno, za nikal-kadmijeve baterije - oko 1% električnog naboja dnevno, u slučaju nikal-metal-hidridnih baterija - oko 15-20% po mjesec, a litij gubi oko 60%. kapaciteta tri mjeseca. Samopražnjenje ovisi o temperaturi okoline kao i o unutarnjem otporu (baterije s većim unutarnjim otporom se manje prazne), a naravno također su važni dizajn, korišteni materijali i izrada.
•  Baterija (kompleti) – Samo u iznimnim slučajevima koriste se pojedinačne baterije. Obično su povezani u set, gotovo uvijek serijski. Najveća struja takvog skupa jednaka je maksimalnoj struji pojedine ćelije, nazivni napon je zbroj nazivnih napona pojedinih ćelija.
•  Nakupljanje baterija.  Nova ili nekorištena baterija trebala bi biti podvrgnuta jednom, ali po mogućnosti nekoliko (3-5) sporih ciklusa punog punjenja i sporog pražnjenja. Ovaj spor proces postavlja parametre baterije na željenu razinu.
•  Učinak memorije – To se događa kada se baterija puni i prazni do iste razine s približno konstantnom, ne prevelikom strujom, a ne smije biti punog punjenja niti dubokog pražnjenja ćelije. Ova nuspojava utjecala je na NiCd (minimalno također na NiMH).