Акумулятори для гібридних автомобілів і електромобілів

У нашій попередній статті ми обговорювали акумулятор як джерело електрики, необхідний в основному для запуску автомобіля, а також для щодо короткострокової роботи електрообладнання. Однак зовсім інші вимоги пред'являються до властивостей акумуляторів, що використовуються в області приведення в рух великих мобільних пристроїв, в нашому випадку гібридних транспортних засобів та електромобілів. Для харчування транспортного засобу потрібно набагато більшу кількість накопиченої енергії, і її потрібно десь зберігати. У класичному автомобілі з двигуном внутрішнього згоряння він зберігається в баку у вигляді бензину, дизельного палива або зрідженого нафтового газу. У разі електромобіля або гібридного автомобіля він зберігається в батареях, що можна охарактеризувати як головну проблему електромобіля.

Акумулятори струму можуть накопичувати мало енергії, при цьому вони досить громіздкі, важкі і при цьому для їх максимального поповнення потрібно кілька годин (зазвичай 8 і більше). Навпаки, звичайні автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння дозволяють зберігати велику кількість енергії в порівнянні з батареями в невеликому корпусі, за умови, що для поповнення потрібно всього хвилину, може бути, дві. На жаль, проблема зберігання електроенергії переслідує електромобілі з моменту їх появи, і, незважаючи на безперечний прогрес, їх питома енергоємність, необхідна для харчування транспортного засобу, все ще дуже мала. У наступних рядках збереження електронної пошти Ми обговоримо енергетику більш детально і постараємося наблизити реальну дійсність автомобілів з чисто електричним або гібридним приводом. Навколо цих «електронних автомобілів» ходить безліч міфів, тому не завадить більш детально розглянути переваги та вади таких приводів.

На жаль, цифри, наведені виробниками, також дуже сумнівні і мають скоріше теоретичний характер. Наприклад, Kia Venga містить електродвигун потужністю 80 кВт і крутний момент 280 Нм. Живлення здійснюється від літій-іонних акумуляторів ємністю 24 кВтг, розрахунковий запас ходу Kia Vengy EV за даними виробника становить 180 км. Місткість акумуляторів говорить нам, що повністю заряджені вони можуть забезпечити споживання двигуна 24 кВт, або за півгодини нагодувати споживання 48 кВт тощо. Простий перерахунок, і ми не зможемо проїхати 180 км. Якби ми хотіли подумати про такий діапазон, то нам довелося б проїхати в середньому 60 км/год. протягом приблизно 3 годин, а потужність двигуна була б лише десятою частиною номінального значення, тобто 8 кВт. Іншими словами, при дійсно акуратній (обережній) поїздці, коли ви майже напевно використовуватимете гальмо в роботі, така поїздка теоретично можлива. Звичайно, ми не розглядаємо включення різноманітних електричних аксесуарів. Всі вже можуть уявити, який це самозречення, порівняно з класичним автомобілем. При цьому ви заливаєте 40 літрів дизельного палива в класичну Venga та проїжджаєте сотні та сотні кілометрів без обмежень. Чому це так? Давайте спробуємо порівняти, скільки цієї енергії та яка вага може витримати класичний автомобіль у баку, і скільки електромобіль у батареях – докладніше тут ТУТ.

Кілька фактів з хімії та фізики

• теплотворна здатність бензину: 42,7 МДж / кг,
• теплотворна здатність дизельного палива: 41,9 МДж / кг,
• щільність бензину: 725 кг / м3,
• щільність масла: 840 кг / м3,
• Джоуль (Дж) = [кг*м2/с2],
• Ватт (Вт) = [Дж/с],
• 1 МДж = 0,2778 кВт -год.

Енергія – це здатність виконувати роботу, яка вимірюється в джоулях (Дж), кіловат-годинах (кВтч). Робота (механічна) проявляється зміною енергії під час руху тіла, має самі одиниці, як і енергія. Потужність виражає кількість роботи, виконаної за одиницю часу, базова одиниця – ват (Вт).

Питома потужність джерел енергії

енергетичний ресурс	Теплотворна здатність / кг щільності	Теплотворна здатність / л Енергія / л	Енергія / кг
бензин	42,7 МДж/кг 725 кг/м3	30,96 МДж / л 8,60 кВт -год / л	11,86 кВтг / кг
Олія	41,9 МДж/кг 840 кг/м3	35,20 МДж / л 9,78 кВт -год / л	11,64 кВтг / кг
Літій-іонний акумулятор (Audi R8 e-tron)	42 кВтг 470 кг		0,0893 кВтг / кг

З вищесказаного ясно, що, наприклад, При теплоті згоряння 42,7 МДж / кг і щільності 725 кг / м3 бензин пропонує енергію 8,60 кВтг на літр або 11,86 кВтг на кілограм. Якщо ми побудуємо нинішні акумулятори, які зараз встановлюють в електромобілі, наприклад, літій-іонні, їх потужність менше 0,1 кВтг на кілограм (для простоти розглянемо 0,1 кВтг). Звичайні види палива забезпечують більш ніж в сто разів більше енергії при тій же вазі. Ви зрозумієте, що це величезна різниця. Якщо ми розберемо його на маленькі, наприклад, Chevrolet Cruze з акумулятором ємністю 31 кВтг несе енергію, яка може вміститися менш ніж на 2,6 кг бензину або, якщо ви хочете, близько 3,5 літрів бензину.

Ви можете сказати, як це можливо, що електромобіль взагалі заведеться, а не те, що він все ще буде мати енергію понад 100 км. Причина проста. Електродвигун набагато більш ефективний з точки зору перетворення накопиченої енергії в механічну. Зазвичай він повинен мати ККД 90%, в той час як ККД двигуна внутрішнього згоряння становить близько 30% для бензинового двигуна і 35% для дизельного двигуна. Отже, для забезпечення такої ж потужності електродвигуна досить з набагато меншим запасом енергії.

Зручність використання окремих приводів

Після оцінки спрощеного розрахунку передбачається, що ми можемо отримати приблизно 2,58 кВтг механічної енергії з літра бензину, 3,42 кВтг з літра дизельного палива та 0,09 кВтг з кілограма літій-іонної батареї. Так що різниця не більше ніж стократна, а лише близько тридцяти разів. Це найкраще число, але насправді все ще не рожеве. Наприклад, розглянемо спортивний Audi R8. Його повністю заряджені батареї при вазі 470 кг мають енергетичний еквівалент 16,3 літра бензину або 12,3 літра дизельного палива. Або, якби у нас був Audi A4 3,0 TDI з об'ємом бака 62 літри дизельного палива, і ми хотіли б мати такий самий запас ходу на чисто акумуляторному приводі, нам знадобилося б приблизно 2350 кг акумуляторів. Поки що цей факт не дає електромобілю надто райдужного майбутнього. Однак немає необхідності кидати дробовик у жито, оскільки тиск, спрямований на розробку таких «електронних автомобілів», буде знятий безжальним зеленим лобі, тому, подобається це автовиробникам чи ні, вони мають робити щось «зелене». “. Певна заміна суто електричного приводу – так званий гібриди, що поєднують двигун внутрішнього згоряння з електродвигуном. В даний час найбільш відомі, наприклад, Toyota Prius (Auris HSD з такою самою гібридною технологією) або Honda Inside. Однак їх суто електричний діапазон досі сміховинний. У першому випадку близько 2 км (в останній версії Plug In збільшено «до» 20 км), а в другому Хонда навіть не стукає на електроприводі. Поки що одержувана в результаті ефективність практично не настільки чудова, як передбачає масова реклама. Реальність показала, що вони можуть розфарбувати будь-яким синім рухом (економікою) в основному за допомогою звичайних технологій. Перевага гібридної силової установки полягає, головним чином, в економії палива під час руху містом. Нещодавно Audi заявила, що зараз необхідно лише зменшити вагу кузова, щоб у середньому досягти тієї ж економії палива, яку деякі бренди досягають, встановлюючи в автомобілі гібридну систему. Нові моделі деяких автомобілів також доводять, що це не крик у темряву. Наприклад, нещодавно представлене сьоме покоління Volkswagen Golf використовує більш легкі компоненти, щоб дізнатися про них, і практично вимагає менше палива, ніж раніше. Японський автовиробник Mazda вибрав аналогічний напрямок. Незважаючи на ці заяви, розробка «дальнобійного» гібридного приводу продовжується. Як приклад згадаю Opel Ampera і, як не парадоксально, модель Audi A1 e-tron.

Зручність використання окремих приводів

енергетичний ресурс	ККД двигуна	Ефективна енергія / л	Ефективна енергія / кг
бензин	0,30	2,58 кВтг / л	3,56 кВтг / кг
Олія	0,35	3,42 кВтг / л	4,07 кВтг / кг
Літій-іонні акумулятори	0,90	-	ок. 0,1 кВтг / кг

Opel Ampera

Хоча Opel Ampera часто представляють як електромобіль, насправді це гібридний автомобіль. Крім електродвигуна, Ampere також використовує двигун внутрішнього згоряння об'ємом 1,4 літра і потужністю 63 кВт. Однак цей бензиновий двигун не призводить в рух колеса безпосередньо, а працює як генератор на випадок, якщо в акумуляторах закінчиться електрику. енергія. Електрична частина представлена ​​електродвигуном потужністю 111 кВт (150 к.с.) і крутний момент 370 Нм. Блок живлення живиться від 220 літієвих елементів, розташованих у формі букви T. Вони мають загальну потужність 16 кВт і важать 180 кг. Цей електромобіль може проїхати 40-80 км на чисто електричному приводі. Цього відстані часто цілком достатньо для їзди по місту протягом всього дня і значно скорочує експлуатаційні витрати, оскільки рух по місту вимагає значних витрат палива в разі двигунів внутрішнього згоряння. Батареї також можна заряджати від стандартної розетки, а в поєднанні з двигуном внутрішнього згоряння запас ходу Ampera збільшується до вельми пристойних п'ятисот кілометрів.

Audi електронної електронів A1

Audi, яка більше віддає перевагу класичному приводу з більш досконалими технологіями, ніж технічно дуже вимогливий гібридний привід, понад два роки тому представила цікавий гібридний автомобіль A1 e-tron. Літій-іонні акумулятори ємністю 12 кВтг і вагою 150 кг заряджаються двигуном Ванкеля як частина генератора, який використовує енергію у вигляді бензину, що зберігається у 254-літровому баку. Двигун має об'єм 15 куб. Див і виробляє 45 кВт/год ел. Енергія. Електродвигун має потужність 75 кВт та за короткий час може виробляти до 0 кВт потужності. Розгін зі 100 до 10 становить близько 130 секунд, а максимальна швидкість близько 50 км/год. Автомобіль може проїхати близько 12 км містом на суто електричному приводі. Після виснаження ел. енергія непомітно активується роторним двигуном внутрішнього згоряння та перезаряджає електрику. Енергія для батарей. Загальний запас ходу із повністю зарядженими акумуляторами та 250 літрами бензину становить близько 1,9 км при середній витраті 100 літри на 1450 км. Експлуатаційна маса автомобіля – 12 кг. Давайте подивимося на простий перерахунок, щоб дізнатися при прямому порівнянні, скільки енергії приховано у 30-літровому баку. Якщо припустити, що ККД сучасного двигуна Ванкеля становить 70%, його 9 кг разом із 12 кг (31 л) бензину еквівалентні 79 кВтг енергії, що у батареях. Таким чином, 387,5 кг двигуна та бака = 1 кг акумуляторів (розраховано у вагах Audi A9 e-Tron). Якби ми захотіли збільшити паливний бак на 62 літри, у нас уже було б XNUMX кВтг енергії, доступної для живлення автомобіля. Отже, ми могли продовжити. Але в нього має бути одна загвоздка. Це вже не буде "зелений" автомобіль. Отже, навіть тут ясно видно, що електропривід суттєво обмежений питомою потужністю запасеної в батареях енергії.

Зокрема, більш висока ціна, а також велика вага призвели до того, що гібридний привід Audi поступово відійшов на другий план. Однак це не означає, що розробка гібридних автомобілів та електромобілів у Audi повністю знецінилася. Інформація про нову версію моделі A1 e-tron з'явилася нещодавно. Порівняно з попереднім, роторний двигун/генератор був замінений 1,5-літровим трициліндровим двигуном із турбонаддувом потужністю 94 кВт. Використання класичного блоку внутрішнього згоряння було змушене Audi в основному через складнощі, пов'язані з цією трансмісією, а також новий трициліндровий двигун покликаний не тільки заряджати батареї, а й працювати безпосередньо з провідними колесами. Акумулятори Sanyo мають ідентичну потужність 12 кВт/год, а запас ходу суто електричного приводу був трохи збільшений – приблизно 80 км. Audi заявляє, що модернізований A1 e-tron має проїжджати загалом один літр на сто кілометрів. На жаль, у цієї витрати є одна проблема. Для гібридних автомобілів із збільшеним запасом ходу на чистому ел. drive використовується цікава методика розрахунку кінцевої витрати. Так зване споживання ігнорується. заправлення від ел. мережа для заряджання акумуляторів, а також кінцева витрата л/100 км. враховує тільки витрату бензину за останні 20 км. їзди, коли є електрика. заряд батареї. Шляхом дуже простого розрахунку ми можемо обчислити це, якби батареї були відповідно розряджені. ми поїхали після закінчення електрики. енергії від чисто бензинових акумуляторів, в результаті споживання збільшиться вп'ятеро, тобто 5 літрів бензину на 100 км.

Audi A1 e-tron II. покоління

Проблеми зберігання електроенергії

Питання зберігання електроенергії старе, як сама електротехніка. Першими джерелами електрики були гальванічні елементи. Через короткий час було виявлено можливість оборотного процесу накопичення електрики у гальванічних вторинних елементах – батареях. Першими використаними батареями були свинцеві батареї, через короткий час нікель-залізні і пізніше нікель-кадмієві, і їх практичне застосування тривало більше ста років. Слід також додати, що, незважаючи на інтенсивні світові дослідження в цій галузі, їхня основна конструкція не сильно змінилася. Використовуючи нові виробничі технології, покращуючи властивості основних матеріалів та використовуючи нові матеріали для сепараторів осередків та судин, вдалося трохи знизити питому вагу, зменшити саморозряд осередків, а також підвищити комфорт та безпеку оператора, але це про це. Найбільший недолік, тобто. Зберігалося дуже несприятливе співвідношення кількості запасеної енергії до ваги та обсягу батарей. Тому ці батареї використовувалися переважно у статичних додатках (резервні джерела живлення у разі відмови основного джерела живлення тощо. буд.). Акумулятори використовувалися як джерело енергії для тягових систем, особливо на залізницях (транспортні візки), де велика вага та значні габарити також не надто заважали.

Прогрес в зберіганні електроенергії

Однак посилилася потреба в розробці елементів з малою ємністю і розмірами в ампер-годинах. Таким чином, були сформовані лужні первинні елементи і герметизовані версії нікель-кадмієвих (NiCd), а потім нікель-метал-гідридних (NiMH) батарей. Для інкапсуляції осередків були обрані ті ж форми і розміри гільз, що і для звичайних досі первинних цінкхлорідних осередків. Зокрема, досягнуті параметри нікель-металгідридних акумуляторів дозволяють використовувати їх, зокрема, в мобільних телефонах, ноутбуках, ручних приводах інструментів і т. Д. Технологія виготовлення цих елементів відрізняється від технологій, що використовуються для елементів з великою ємністю в ампер-годинах. Пластинчатое розташування електродної системи великих осередків замінено технологією перетворення електродної системи, включаючи сепаратори, в циліндричну котушку, яка вставляється і контактує з осередками звичайної форми розмірів AAA, AA, C і D, соотв. кратні їх розмірами. Для деяких спеціальних застосувань виробляються осередки спеціальної плоскої форми.

Перевагою герметичних елементів зі спіральними електродами є у кілька разів більша можливість заряджання та розряджання з великими струмами та співвідношенням відносної щільності енергії до ваги та обсягу осередків порівняно з класичною конструкцією великих осередків. Недолік – більший саморозряд та менша кількість робочих циклів. Найбільша ємність одного елемента NiMH становить приблизно 10 Ач. Але, як і у випадку з іншими циліндрами більшого діаметру, вони не дозволяють заряджатися занадто високими струмами через проблемне розсіювання тепла, що значно скорочує використання в електромобілях, і тому це джерело використовується тільки як допоміжна батарея в гібридній системі (Toyota Prius 1,3 XNUMX кВтч).

Значним досягненням у сфері зберігання електроенергії стала розробка безпечних літієвих батарей. Літій – це елемент із високим значенням електрохімічного потенціалу, але він також надзвичайно активний в окислювальному відношенні, що також викликає проблеми під час використання металевого літію на практиці. При контакті літію з киснем повітря відбувається горіння, яке залежно від властивостей довкілля може мати характер вибуху. Усунути цю неприємну властивість можна або ретельним захистом поверхні або застосуванням менш активних сполук літію. В даний час найбільш поширені літій-іонні та літій-полімерні батареї ємністю від 2 до 4 Ач в ампер-годинниках. Їх використання аналогічне використанню NiMh, і при середній напрузі розряду 3,2 В доступно від 6 до 13 Втч енергії. У порівнянні з нікель-металгідридними батареями літієві батареї дозволяють зберігати в два-чотири рази більше енергії при тому ж обсязі. Літій-іонні (полімерні) батареї мають електроліт у гелевій або твердій формі і можуть виготовлятися у вигляді плоских елементів завтовшки від кількох десятих міліметрів практично будь-якої форми відповідно до потреб відповідного застосування.

Електропривод у легковому автомобілі може бути виконаний як основний і єдиний (електромобіль) або комбінований, де електропривод може бути домінуючим, так і допоміжним джерелом тяги (гібридний привід). Залежно від варіанта, що використовується, вимоги до енергії для роботи транспортного засобу і, отже, ємність акумуляторів різняться. В електромобілях ємність акумуляторів становить від 25 до 50 кВтг, а з гібридним приводом вона, природно, нижча і становить від 1 до 10 кВтг. З наведених значень видно, що при напрузі одного (літієвого) осередку 3,6 необхідно послідовно з'єднувати осередки. Щоб зменшити втрати в розподільчих провідниках, інверторах і обмотках двигуна, рекомендується вибирати напругу вище звичайного в бортовій мережі (12 В) для приводів – значення, що зазвичай використовуються, становлять від 250 до 500 В. З сьогоднішнього дня Очевидно, літієві елементи є найбільш відповідним типом. Слід визнати, що вони все ще дуже дорогі, особливо в порівнянні зі свинцево-кислотними акумуляторами. Однак вони набагато складніші.

Номінальна напруга звичайних літієвих акумуляторних елементів становить 3,6 В. Це значення відрізняється від звичайних нікель-металгідридних елементів відповідно. NiCd, які мають номінальну напругу 1,2 В (або свинцеві – 2 В), що у разі використання на практиці не допускає взаємозамінності обох типів. Заряджання зазначених літієвих батарей відрізняється необхідністю дуже точного дотримання значення максимальної зарядної напруги, що передбачає спеціальний тип зарядного пристрою і, зокрема, не дозволяє використовувати зарядні системи, розроблені для інших типів елементів.

Основні характеристики літієвих батарей

Основними характеристиками акумуляторів для електромобілів і гібридів можна вважати їх зарядно-розрядні характеристики.

зарядна характеристика 

Процес зарядки вимагає регулювання зарядного струму, контроль напруги елемента і контроль поточної температури не можуть бути пропущені. Для використовуваних сьогодні літієвих елементів, в яких в якості катодного електрода використовується оксид LiCoO2, граничне значення максимального зарядного напруги становить від 4,20 до 4,22 В на елемент. Перевищення цього значення призводить до пошкодження властивостей комірки і, навпаки, недосягнення цього значення означає невикористання номінальної ємності осередку. Для зарядки використовується звичайна характеристика IU, тобто в першій фазі він заряджається постійним струмом до тих пір, поки не буде досягнуто напруга 4,20 В / елемент. Величина зарядного струму обмежена максимально допустимим значенням, зазначеним виробником елемента, відповідно. варіанти зарядного пристрою. Час зарядки на першому етапі варіюється від декількох десятків хвилин до декількох годин, в залежності від величини зарядного струму. Напруга на елементі поступово збільшується до макс. значення 4,2 В. Як уже згадувалося, це напруга не повинна перевищуватися через ризик пошкодження елемента. У першій фазі зарядки від 70 до 80% енергії зберігається в елементах, у другій фазі інше. У другій фазі зарядна напруга підтримується на максимально допустимому значенні, а зарядний струм поступово знижується. Зарядка завершена, коли струм впаде приблизно до 2-3% від номінального струму розряду елемента. Оскільки максимальна величина зарядних струмів в разі менших осередків також в кілька разів перевищує розрядний струм, можна зберегти значну частину електрики на першій фазі зарядки. енергії за відносно короткий термін (приблизно ½ і 1 годину). Таким чином, в разі виникнення надзвичайної ситуації можна зарядити акумулятори електромобіля до достатньої ємності за відносно короткий час. Навіть в разі літієвих елементів накопичене електрику зменшується після певного періоду зберігання. Однак це відбувається тільки приблизно через 3 місяці простою.

характеристики розряду

Напруга спочатку швидко падає до 3,6-3,0 В (в залежності від величини розрядного струму) і залишається майже постійним протягом усього розряду. Після вичерпання запасу ел. енергія також дуже швидко знижує напругу осередку. Отже, розряд повинен бути завершений не пізніше, ніж буде досягнуто напруга розряду, вказане виробником, яке становить від 2,7 до 3,0 В.

В іншому випадку структура вироби може бути пошкоджена. Керувати процесом розвантаження щодо просто. Він обмежений тільки величиною струму і припиняється після досягнення значення кінцевого напруги розряду. Єдина проблема полягає в тому, що властивості окремих осередків в послідовному розташуванні ніколи не бувають однаковими. Отже, необхідно стежити за тим, щоб напруга будь-якого елемента не впало нижче значення кінцевого напруги розряду, так як це може призвести до його пошкодження і, таким чином, викликати несправність всієї акумуляторної батареї. Те ж слід враховувати при зарядці акумулятора.

Згаданий тип літієвих елементів з іншим матеріалом катода, в якому оксид кобальту, нікелю або марганцю замінений фосфідом Li3V2 (PO4) 3, усуває згадані ризики пошкодження елемента через невідповідність характерістікам.Елементи з більшою ємністю. Також заявлено їх заявлений термін служби близько 2 циклів зарядки (при 000% розряді) і особливо той факт, що коли елемент повністю розряджений, він не буде пошкоджений. Перевагою також є більш висока номінальна напруга приблизно 80 при зарядці до 4,2 В.

З наведеного вище опису можна чітко вказати, що в даний час літієві батареї є єдиною такою альтернативою, як накопичення енергії для водіння автомобіля в порівнянні з енергією, накопиченої в викопному паливі в паливному баку. Будь-яке збільшення питомої ємності акумуляторів підвищить конкурентоспроможність цього екологічно чистого приводу. Ми можемо тільки сподіватися, що розвиток не сповільниться, а, навпаки, просунеться вперед на кілька миль.

Приклади автомобілів, що використовують гібридні і електричні батареї

Тойота Пріус-класичний гібрид з малим запасом ходу на чистому ел. водити машину

Toyota Prius використовує нікель-металгідридні акумулятори ємністю 1,3 кВтг, які служать головним чином джерелом енергії при розгоні автомобіля і дозволяють використовувати окремий електропривод на відстань близько 2 км при макс. швидкість 50 км / ч. У версії Plug-In вже використовуються літій-іонні акумулятори ємністю 5,4 кВтг, які дозволяють проїхати виключно на електроприводі на відстань 14-20 км з максимальною швидкістю. швидкість 100 км / ч.

Опель Ампера-гібрид зі збільшеним запасом ходу на чистому ел. водити машину

Електромобіль зі збільшеним запасом ходу (40-80 км), як Opel називає чотиримісний п'ятидверний Amper, приводиться в рух електродвигуном потужністю 111 кВт (150 к.с.) і крутний момент 370 Нм. Блок живлення живиться від 220 літієвих елементів, розташованих у формі букви T. Вони мають загальну потужність 16 кВт і важать 180 кг. Генератор являє собою бензиновий двигун об'ємом 1,4 літра потужністю 63 кВт.

Mitsubishi та MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. автомобілів

Літій-іонні акумулятори ємністю 16 кВтг дозволяють транспортному засобу проїхати до 150 км без підзарядки, відповідно до вимірів відповідно до стандарту NEDC (New European Driving Cycle). Високовольтні батареї (330 В) розташовані всередині статі і також захищені рамою люльки від пошкоджень в разі удару. Це продукт компанії Lithium Energy Japan, спільного підприємства двох підрозділів Mitsubishi і GS Yuasa Corporation. Всього 88 статей. Електроенергія для приводу забезпечується літій-іонною батареєю на 330 В, що складається з 88 осередків по 50 Ач із загальною ємністю 16 кВтг. Акумулятор буде заряджатися від домашньої розетки протягом шести годин, за допомогою зовнішнього швидкого зарядного пристрою (125 А, 400 В) акумуляторної батареї наближається до 80% за півгодини.

Я сам великий шанувальник електромобілів і постійно стежу за тим, що відбувається в цій сфері, але реальність на даний момент не така оптимістична. Це також підтверджується наведеною вище інформацією, з якої видно, що життя як суто електричних, так і гібридних транспортних засобів непросте, і часто нам вдає лише гра в числа. Їх виробництво, як і раніше, дуже вимогливе і дороге, а їх ефективність багаторазово спірна. Основним недоліком електромобілів (гібридів) є дуже мала питома ємність енергії, що зберігається в батареях, в порівнянні з енергією, що зберігається у звичайному паливі (дизельне паливо, бензин, скраплений нафтовий газ, стиснений природний газ). Щоб справді наблизити потужність електромобілів до звичайних автомобілів, батареї мали б зменшити свою вагу як мінімум на одну десяту. Це означає, що згаданий Audi R8 e-tron повинен був зберігати 42 кВтг не 470 кг, а 47 кг. Крім того, час заряджання довелося б значно скоротити. Приблизно година при 70-80% ємності - це ще багато, і я не говорю про 6-8 годин у середньому при повній зарядці. Немає потреби вірити і в нісенітницю про нульове виробництво електромобілів з CO2. Відразу зазначимо той факт, що ел. Енергія в наших розетках також виробляється тепловими електростанціями, і вони не лише виробляють достатньо CO2. Не кажучи вже про більш складне виробництво такого автомобіля, де потреба в CO2 для виробництва набагато більша, ніж у класичному. Ми не повинні забувати про кількість компонентів, що містять важкі та токсичні матеріали, та їх проблемну подальшу утилізацію.

При всіх згаданих та не згаданих мінусах електромобіль (гібрид) також має незаперечні переваги. В умовах міського руху або на більш короткі відстані їхня економічна робота незаперечна, тільки через принцип накопичення енергії (рекуперації) під час гальмування, коли у звичайних транспортних засобах вона видаляється при гальмуванні у вигляді відпрацьованого тепла в повітря, не кажучи вже про можливість кілька км їзди містом за дешеву підзарядку від громадського ел. мережа. Якщо ми порівняємо чистий електромобіль та класичний автомобіль, то у звичайному автомобілі є двигун внутрішнього згоряння, який сам по собі є досить складним механічним елементом. Його потужність має якимось чином передаватися на колеса, і в основному це здійснюється за допомогою механічної або автоматичної коробки. На шляху все ще є один або кілька диференціалів, іноді також вал карданний і серія півосей. Звичайно, автомобіль також повинен гальмувати, двигун повинен охолоджуватися, і ця теплова енергія марно йде в довкілля у вигляді залишкового тепла. Електромобіль набагато ефективніший і простіший (не відноситься до гібридного приводу, який дуже складний). Електромобіль не містить коробок передач, коробок передач, карданів та півосей, забудьте про двигун спереду, ззаду або посередині. Він не містить радіатора, тобто охолоджуючої рідини та стартера. Перевага електромобіля в тому, що він може встановлювати двигуни прямо в колеса. І раптом ви маєте ідеальний квадроцикл, який може керувати кожним колесом незалежно від інших. Отже, з електромобілем не важко керувати тільки одним колесом, також є можливість вибрати і керувати оптимальним розподілом потужності для проходження поворотів. Кожен з двигунів також може бути гальмом, знову ж таки повністю незалежним від інших коліс, який перетворює принаймні частину кінетичної енергії назад в електричну. В результаті звичайні гальма будуть піддаватися набагато меншому навантаженню. Двигуни можуть видавати максимальну доступну потужність практично будь-коли і без затримок. Їхня ефективність перетворення енергії, накопиченої в батареях, в кінетичну енергію становить близько 90%, що приблизно втричі більше, ніж у звичайних двигунів. Отже, вони не виділяють стільки залишкового тепла і їх не потрібно складно охолоджувати. Все, що вам потрібно для цього – гарне залізо, блок керування та хороший програматор.

Suma sumárum. Якщо електромобілі або Гібриди навіть ближче до класичних автомобілів з економічними двигунами, їм ще належить дуже важкий і складний шлях. Я просто сподіваюся, що це не буде підтверджено низкою вводять в оману цифр або. перебільшене тиск з боку чиновників. Але не будемо впадати у відчай. Розвиток нанотехнологій дійсно рухається семимильними кроками, і, можливо, в найближчому майбутньому нас дійсно чекають дива.

Наостанок додам ще одну цікаву річ. Вже є сонячна «заправка».

Toyota Industries Corp (TIC) розробила сонячну зарядну станцію для електромобілів і гібридних автомобілів. Станція також підключена до електромережі, тому сонячні батареї потужністю 1,9 кВт є скоріше додатковим джерелом енергії. Використовуючи автономний (сонячний) джерело енергії, зарядна станція може забезпечити максимальну потужність 110 В змінного струму / 1,5 кВт, при підключенні до мережі вона пропонує максимум 220 В змінного струму / 3,2 кВт.

Невикористана електроенергія від сонячних панелей зберігається в батареях, які можуть зберігати 8,4 кВтг для подальшого використання. Також можна подавати електроенергію в розподільну мережу або постачати аксесуари станції. Стенди для зарядки, використовувані на станції, мають вбудовану комунікаційну технологію, здатну ідентифікувати автомобілі, відповідно. їх власники за допомогою смарт-карт.

Важливі терміни для акумуляторів

• Потужність – вказує кількість електричного заряду (кількості енергії), що зберігається в акумуляторі. Він вказується в ампер-годиннику (Ач) або, у разі невеликих пристроїв, в міліампер-годиннику (мАч). Батарея ємністю 1 Ач (= 1000 мАч) теоретично здатна видавати струм один ампер протягом однієї години.
• внутрішній опір – вказує на здатність батареї забезпечувати більший чи менший струм розряду. Для ілюстрації можна використовувати дві каністри: одна з меншим випускним отвором (великий внутрішній опір), а інша – більшим (малий внутрішній опір). Якщо ми вирішимо їх спорожнити, каністра з меншим зливним отвором спорожнюватиметься повільніше.
• Номінальна напруга акумуляторної батареї – для нікель-кадмієвих та нікель-металгідридних акумуляторів воно становить 1,2 В, свинцевих 2 В та літієвих від 3,6 до 4,2 В. У процесі експлуатації ця напруга змінюється в межах 0,8 – 1,5 В для нікель -кадмієвих та нікель-металгідридних акумуляторів, 1,7 – 2,3 В для свинець та 3-4,2 та 3,5-4,9 для літію.
• Зарядний струм, розрядний струм - Виражається в амперах (А) або міліамперах (мА). Це важлива інформація для практичного використання батареї для конкретного пристрою. Він також визначає умови для правильного заряджання та розряджання акумулятора, щоб його ємність використовувалася по максимуму і в той же час не руйнувалася.
• Зарядка соотв. крива розряду – графічно відображає зміну напруги залежно від часу під час заряджання або розрядження акумулятора. При розрядженні акумулятора типово невелика зміна напруги протягом приблизно 90% часу розрядки. Тому дуже складно визначити поточний стан акумулятора по виміряній напрузі.
• Саморозряд, саморозряд – акумулятор не може постійно підтримувати електрику. енергії, оскільки реакція на електродах – оборотний процес. Заряджена батарея поступово розряджається сама собою. Цей процес може тривати від кількох тижнів до місяців. У разі свинцево-кислотних акумуляторів це 5-20% на місяць, у нікель-кадмієвих акумуляторів – близько 1% електричного заряду на день, у разі нікель-металгідридних акумуляторів – близько 15-20% на місяць, а літій втрачає близько 60%. потужності три місяці. Саморозряд залежить від температури навколишнього середовища, а також від внутрішнього опору (батареї з більш високим внутрішнім опором розряджаються менше) і, звичайно, також важливі конструкція, використовувані матеріали та якість виготовлення.
•  Акумулятор (комплекти) – лише у виняткових випадках батареї використовуються індивідуально. Зазвичай вони з'єднуються в набір, майже завжди послідовно з'єднуються. Максимальний струм такого набору дорівнює максимальному струму окремого осередку, номінальна напруга – це сума номінальних напруг окремих осередків.
•  Накопичення акумуляторів.  Нова або невикористана батарея повинна бути піддана одному, але переважно декільком циклам (3-5) повільної повної зарядки і повільної розрядки. Цей повільний процес встановлює параметри батареї на бажаний рівень.
•  Ефект пам'яті – Це відбувається, коли акумулятор заряджається та розряджається до однакового рівня приблизно постійним, не надто великим струмом, і не повинно бути повного заряду або глибокого розряду елемента. Цей побічний ефект торкнувся NiCd (мінімально також NiMH).