Batris ar gyfer cerbydau hybrid a thrydan
Cynnwys
Yn ein herthygl flaenorol, buom yn trafod y batri fel ffynhonnell drydan, yr oedd ei hangen yn bennaf i gychwyn car, yn ogystal ag ar gyfer gweithredu offer trydanol yn y tymor byr. Fodd bynnag, gosodir gofynion hollol wahanol ar briodweddau batris a ddefnyddir ym maes gyrru dyfeisiau symudol mawr, yn ein hachos ni, cerbydau hybrid a cherbydau trydan. Mae angen llawer mwy o egni wedi'i storio i bweru cerbyd ac mae angen ei storio yn rhywle. Mewn car clasurol gydag injan hylosgi mewnol, caiff ei storio yn y tanc ar ffurf gasoline, disel neu LPG. Yn achos cerbyd trydan neu gerbyd hybrid, caiff ei storio mewn batris, y gellir ei ddisgrifio fel y brif broblem gyda cherbyd trydan.
Ni all cronnwyr cyfredol storio fawr o egni, tra eu bod braidd yn swmpus, yn drwm, ac ar yr un pryd, mae'n cymryd sawl awr i'w hail-lenwi i'r eithaf (8 neu fwy fel arfer). Mewn cyferbyniad, gall cerbydau confensiynol â pheiriannau tanio mewnol storio llawer iawn o egni o gymharu â batris mewn achos bach, ar yr amod mai dim ond munud, dau efallai, y mae'n ei gymryd i ailwefru. Yn anffodus, mae'r broblem o storio trydan wedi plagio cerbydau trydan ers eu sefydlu, ac er gwaethaf cynnydd diymwad, mae eu dwysedd ynni sy'n ofynnol i bweru cerbyd yn dal yn isel iawn. Yn y llinellau nesaf, arbed e-bost Byddwn yn trafod ynni'n fwy manwl ac yn ceisio dod â realiti go iawn ceir â gyriant trydan neu hybrid pur yn agosach. Mae yna lawer o fythau o gwmpas y "ceir electronig" hyn, felly nid yw'n brifo edrych yn agosach ar fanteision neu anfanteision gyriannau o'r fath.
Yn anffodus, mae'r ffigurau a roddwyd gan y gwneuthurwyr hefyd yn amheus iawn ac maent braidd yn ddamcaniaethol. Er enghraifft, mae'r Kia Venga yn cynnwys modur trydan gyda phŵer o 80 kW a torque o 280 Nm. Mae pŵer yn cael ei gyflenwi gan batris lithiwm-ion â chynhwysedd o 24 kWh, yr ystod amcangyfrifedig o Kia Vengy EV yn ôl y gwneuthurwr yw 180 km. Mae cynhwysedd y batris yn dweud wrthym y gallant, wedi'u gwefru'n llawn, ddarparu defnydd injan o 24 kW, neu fwydo defnydd o 48 kW mewn hanner awr, ac ati. Ailgyfrifiad syml, ac ni fyddwn yn gallu gyrru 180 km . Pe baem am feddwl am ystod o'r fath, yna byddai'n rhaid i ni yrru 60 km / h ar gyfartaledd am tua 3 awr, a dim ond degfed rhan o'r gwerth enwol fyddai pŵer yr injan, hy 8 kW. Mewn geiriau eraill, gyda reid hynod ofalus (gofalus), lle byddwch bron yn sicr yn defnyddio'r brêc yn y gwaith, mae taith o'r fath yn bosibl yn ddamcaniaethol. Wrth gwrs, nid ydym yn ystyried cynnwys ategolion trydanol amrywiol. Gall pawb eisoes ddychmygu beth yw hunan-ymwadiad o'i gymharu â char clasurol. Ar yr un pryd, rydych chi'n arllwys 40 litr o danwydd disel i'r Venga clasurol ac yn gyrru cannoedd a channoedd o gilometrau heb gyfyngiadau. Pam ei fod felly? Gadewch i ni geisio cymharu faint o'r egni hwn a faint o bwysau y gall car clasurol ei ddal yn y tanc, a faint y gall car trydan ei ddal mewn batris - darllenwch fwy yma YMA .
Ychydig o ffeithiau o gemeg a ffiseg
- gwerth calorig gasoline: 42,7 MJ / kg,
- gwerth calorig tanwydd disel: 41,9 MJ / kg,
- dwysedd gasoline: 725 kg / m3,
- dwysedd olew: 840 kg / m3,
- Joule (J) = [kg * m2 / s2],
- Watt (W) = [J / s],
- 1 MJ = 0,2778 kWh.
Egni yw'r gallu i wneud gwaith, wedi'i fesur mewn joules (J), oriau cilowat (kWh). Mae gwaith (mecanyddol) yn cael ei amlygu gan newid mewn egni yn ystod symudiad y corff, mae ganddo'r un unedau ag egni. Mae pŵer yn mynegi faint o waith a wneir fesul uned o amser, a'r uned sylfaenol yw'r wat (W).
| Adnodd ynni | Gwerth calorig / dwysedd kg | Gwerth calorig / l Ynni / l | Ynni / kg |
|---|---|---|---|
| Gasoline | 42,7 MJ / kg 725 kg / m3 | 30,96 MJ / l 8,60 kWh / l | 11,86 kWh / kg |
| Olew | 41,9 MJ / kg 840 kg / m3 | 35,20 MJ / l 9,78 kWh / l | 11,64 kWh / kg |
| Batri Li-ion (Audi R8 e-tron) | 42 kWh 470 kg | 0,0893 kWh / kg |
O'r uchod mae'n amlwg, er enghraifft, gyda gwerth calorig o 42,7 MJ / kg a dwysedd o 725 kg / m3, bod gasoline yn cynnig egni o 8,60 kWh y litr neu 11,86 kWh y cilogram. Os ydym yn adeiladu'r batris cyfredol sydd bellach wedi'u gosod mewn cerbydau trydan, er enghraifft, lithiwm-ion, mae eu gallu yn llai na 0,1 kWh y cilogram (er symlrwydd, byddwn yn ystyried 0,1 kWh). Mae tanwyddau confensiynol yn darparu dros gan gwaith yn fwy o egni ar gyfer yr un pwysau. Byddwch yn deall bod hwn yn wahaniaeth enfawr. Os ydym yn ei rannu'n rai bach, er enghraifft, mae Chevrolet Cruze gyda batri 31 kWh yn cario egni a all ffitio mewn llai na 2,6 kg o gasoline neu, os ydych chi eisiau, tua 3,5 litr o gasoline.
Gallwch chi ddweud sut mae'n bosibl y bydd car trydan yn cychwyn o gwbl, ac nid y bydd ganddo fwy na 100 km o egni o hyd. Mae'r rheswm yn syml. Mae'r modur trydan yn llawer mwy effeithlon o ran trosi egni sydd wedi'i storio yn ynni mecanyddol. Yn nodweddiadol, dylai fod ag effeithlonrwydd o 90%, tra bod effeithlonrwydd peiriant tanio mewnol tua 30% ar gyfer injan gasoline a 35% ar gyfer injan diesel. Felly, i ddarparu'r un pŵer i'r modur trydan, mae'n ddigon gyda chronfa ynni llawer is.
Rhwyddineb defnyddio gyriannau unigol
Ar ôl gwerthuso'r cyfrifiad symlach, rhagdybir y gallwn gael tua 2,58 kWh o ynni mecanyddol o litr o gasoline, 3,42 kWh o litr o danwydd diesel, a 0,09 kWh o cilogram o batri lithiwm-ion. Felly nid yw y gwahaniaeth yn fwy na chanwaith, ond dim ond rhyw ddeg ar hugain o weithiau. Dyma'r rhif gorau, ond dal ddim yn binc mewn gwirionedd. Er enghraifft, ystyriwch yr Audi R8 llawn hwyl. Mae gan ei fatris llawn gwefr, sy'n pwyso 470 kg, ynni sy'n cyfateb i 16,3 litr o betrol neu ddim ond 12,3 litr o danwydd diesel. Neu, pe bai gennym Audi A4 3,0 TDI gyda chynhwysedd tanc o 62 litr o danwydd diesel a'n bod am gael yr un ystod ar yriant batri pur, byddai angen tua 2350 kg o fatris arnom. Hyd yn hyn, nid yw'r ffaith hon yn rhoi dyfodol disglair iawn i'r car trydan. Fodd bynnag, nid oes angen taflu gwn saethu at y rhyg, gan y bydd y lobi gwyrdd didostur yn tynnu'r pwysau i ddatblygu "e-ceir" o'r fath, felly p'un a yw gwneuthurwyr ceir yn ei hoffi ai peidio, rhaid iddynt gynhyrchu rhywbeth "gwyrdd" . “. Amnewidiad pendant ar gyfer gyriant trydan yn unig yw'r hybrid fel y'i gelwir, sy'n cyfuno injan hylosgi mewnol â modur trydan. Ar hyn o bryd y rhai mwyaf adnabyddus yw, er enghraifft, y Toyota Prius (Auris HSD gyda'r un dechnoleg hybrid) neu'r Honda Inside. Fodd bynnag, mae eu hystod drydanol yn unig yn dal yn chwerthinllyd. Yn yr achos cyntaf, mae tua 2 km (yn y fersiwn ddiweddaraf o Plug In yn cael ei gynyddu "i" 20 km), ac yn yr ail, nid yw Honda hyd yn oed yn curo ar yriant trydan pur. Hyd yn hyn, nid yw'r effeithiolrwydd canlyniadol yn ymarferol mor wyrthiol ag y mae hysbysebu torfol yn ei awgrymu. Mae realiti wedi dangos y gallant eu lliwio ag unrhyw symudiad glas (economi) yn bennaf gyda thechnoleg gonfensiynol. Mae mantais y gwaith pŵer hybrid yn gorwedd yn bennaf mewn economi tanwydd wrth yrru yn y ddinas. Dywedodd Audi yn ddiweddar mai dim ond lleihau pwysau'r corff sydd ei angen ar hyn o bryd i gyflawni, ar gyfartaledd, yr un economi tanwydd ag y mae rhai brandiau'n ei gyflawni trwy osod system hybrid mewn car. Mae modelau newydd o rai ceir hefyd yn profi nad sgrech i'r tywyllwch mo hwn. Er enghraifft, mae Volkswagen Golf seithfed cenhedlaeth a gyflwynwyd yn ddiweddar yn defnyddio cydrannau ysgafnach i ddysgu oddi wrthynt ac yn ymarferol yn defnyddio llai o danwydd nag o'r blaen. Mae'r gwneuthurwr ceir o Japan, Mazda, wedi cymryd cyfeiriad tebyg. Er gwaethaf yr honiadau hyn, mae datblygiad gyriant hybrid "amrediad hir" yn parhau. Fel enghraifft, soniaf am yr Opel Ampera ac, yn baradocsaidd, y model o e-tron Audi A1.
| Adnodd ynni | Effeithlonrwydd injan | Ynni effeithiol / l | Ynni / kg effeithiol |
|---|---|---|---|
| Gasoline | 0,30 | 2,58 kWh / l | 3,56 kWh / kg |
| Olew | 0,35 | 3,42 kWh / l | 4,07 kWh / kg |
| Batris lithiwm-ion | 0,90 | - | IAWN. 0,1 kWh / kg |
Vauxhall Ampera
Er bod yr Opel Ampera yn aml yn cael ei gyflwyno fel car trydan, car hybrid ydyw mewn gwirionedd. Yn ychwanegol at y modur trydan, mae'r Ampere hefyd yn defnyddio injan hylosgi mewnol 1,4-litr 63 kW. Fodd bynnag, nid yw'r injan gasoline hon yn gyrru'r olwynion yn uniongyrchol, ond mae'n gweithredu fel generadur rhag ofn i'r batris redeg allan o drydan. egni. Cynrychiolir y rhan drydanol gan fodur trydan gydag allbwn o 111 kW (150 hp) a torque o 370 Nm. Mae'r cyflenwad pŵer yn cael ei bweru gan 220 o gelloedd lithiwm siâp T. Mae ganddyn nhw gyfanswm pŵer o 16 kWh ac maen nhw'n pwyso 180 kg. Gall y car trydan hwn deithio 40-80 km ar yriant trydan yn unig. Mae'r pellter hwn yn aml yn ddigonol ar gyfer gyrru dinas trwy'r dydd ac yn lleihau costau gweithredu yn sylweddol gan fod traffig y ddinas yn gofyn am ddefnydd sylweddol o danwydd yn achos peiriannau llosgi. Gellir ailwefru'r batris hefyd o allfa safonol, ac o'u cyfuno ag injan hylosgi mewnol, mae ystod yr Ampera yn ymestyn i bum can cilomedr parchus iawn.
Audi e electron A1
Cyflwynodd Audi, sy'n well ganddo yriant clasurol gyda thechnoleg fwy datblygedig na gyriant hybrid anodd iawn yn dechnegol, gar hybrid e-tron A1 diddorol fwy na dwy flynedd yn ôl. Mae batris lithiwm-ion â chynhwysedd o 12 kWh a phwysau o 150 kg yn cael eu gwefru gan injan Wankel fel rhan o eneradur sy'n defnyddio'r ynni ar ffurf gasoline sy'n cael ei storio mewn tanc 254-litr. Mae gan yr injan gyfaint o 15 metr ciwbig. cm ac yn cynhyrchu 45 kW / h el. egni. Mae gan y modur trydan bŵer o 75 kW a gall gynhyrchu hyd at 0 kW o bŵer mewn amser byr. Mae cyflymiad o 100 i 10 tua 130 eiliad a chyflymder uchaf o tua 50 km / h. Gall y car deithio tua 12 km o amgylch y ddinas ar yriant trydan pur. Ar ôl disbyddu e. mae'r egni'n cael ei actifadu'n synhwyrol gan yr injan hylosgi mewnol cylchdro ac yn ailwefru'r trydan. ynni ar gyfer batris. Cyfanswm yr ystod gyda batris llawn gwefr a 250 litr o betrol yw tua 1,9 km gyda defnydd cyfartalog o 100 litr fesul 1450 km. Pwysau gweithredu'r cerbyd yw 12 kg. Gadewch i ni edrych ar drawsnewidiad syml i weld mewn cymhariaeth uniongyrchol faint o ynni sydd wedi'i guddio mewn tanc 30 litr. Gan dybio bod effeithlonrwydd injan Wankel modern o 70%, yna mae 9 kg ohono, ynghyd â 12 kg (31 L) o gasoline, yn cyfateb i 79 kWh o ynni wedi'i storio mewn batris. Felly 387,5 kg o injan a thanc = 1 kg o fatris (wedi'i gyfrifo mewn pwysau Audi A9 e-Tron). Pe baem am gynyddu’r tanc tanwydd 62 litr, byddai gennym eisoes XNUMX kWh o ynni ar gael i bweru’r car. Felly gallem barhau. Ond rhaid iddo gael un dalfa. Ni fydd yn gar "gwyrdd" mwyach. Felly hyd yn oed yma mae'n amlwg bod y gyriant trydan wedi'i gyfyngu'n sylweddol gan ddwysedd pŵer yr ynni sy'n cael ei storio yn y batris.
Yn benodol, mae'r pris uwch, yn ogystal â'r pwysau uchel, wedi arwain at y ffaith bod y gyriant hybrid yn Audi wedi pylu'n raddol i'r cefndir. Fodd bynnag, nid yw hyn yn golygu bod datblygiad ceir hybrid a cherbydau trydan yn Audi wedi dibrisio'n llwyr. Mae gwybodaeth am y fersiwn newydd o'r model e-tron A1 wedi ymddangos yn ddiweddar. O'i gymharu â'r un blaenorol, mae injan turbocharged tair-silindr 1,5 kW 94-litr wedi'i ddisodli gan yr injan / generadur cylchdro. Gorfodwyd y defnydd o'r uned hylosgi mewnol clasurol gan Audi yn bennaf oherwydd yr anawsterau sy'n gysylltiedig â'r trosglwyddiad hwn, ac mae'r injan tair-silindr newydd wedi'i gynllunio nid yn unig i wefru'r batris, ond hefyd i weithio'n uniongyrchol gyda'r olwynion gyrru. Mae gan y batris Sanyo allbwn union yr un fath o 12kWh, ac mae ystod y gyriant trydan pur wedi cynyddu ychydig i tua 80km. Dywed Audi y dylai'r e-tron A1 wedi'i uwchraddio gyfartaledd o un litr fesul can cilomedr. Yn anffodus, mae gan y gost hon un rhwystr. Ar gyfer cerbydau hybrid gydag amrediad trydan pur estynedig. Mae gyriant yn defnyddio techneg ddiddorol ar gyfer cyfrifo'r gyfradd llif derfynol. Mae defnydd fel y'i gelwir yn cael ei anwybyddu. ail-lenwi o mae'r rhwydwaith codi tâl batri, yn ogystal â'r defnydd terfynol l / 100 km, ond yn cymryd i ystyriaeth y defnydd o gasoline am yr 20 km olaf o yrru, pan fo trydan. tâl batri. Trwy gyfrifiad syml iawn, gallwn gyfrifo hyn os cafodd y batris eu rhyddhau'n briodol. gyrrasom ar ol i'r pwer fyned allan. ynni o batris gasoline pur, o ganlyniad, bydd y defnydd yn cynyddu bum gwaith, hynny yw, 5 litr o gasoline fesul 100 km.
Audi A1 e-tron II. cenhedlaeth
Problemau storio trydan
Mae mater storio ynni mor hen â pheirianneg drydanol ei hun. Y ffynonellau trydan cyntaf oedd celloedd galfanig. Ar ôl cyfnod byr, darganfuwyd y posibilrwydd o broses gildroadwy o gronni trydan mewn celloedd eilaidd galfanig - batris. Y batris a ddefnyddiwyd gyntaf oedd batris plwm, ar ôl cyfnod byr o haearn nicel ac ychydig yn ddiweddarach o nicel-cadmiwm, a pharhaodd eu defnydd ymarferol fwy na chan mlynedd. Dylid ychwanegu hefyd, er gwaethaf ymchwil fyd-eang dwys yn y maes hwn, nad yw eu dyluniad sylfaenol wedi newid llawer. Gan ddefnyddio technolegau gweithgynhyrchu newydd, gwella priodweddau deunyddiau sylfaen a defnyddio deunyddiau newydd ar gyfer gwahanyddion celloedd a llongau, roedd yn bosibl lleihau'r disgyrchiant penodol ychydig, lleihau hunan-ollwng y celloedd, a chynyddu cysur a diogelwch y gweithredwr, ond dyna am y peth. Yr anfantais fwyaf arwyddocaol, h.y. Roedd cymhareb anffafriol iawn o faint o ynni wedi'i storio i bwysau a chyfaint y batris yn parhau. Felly, defnyddiwyd y batris hyn yn bennaf mewn cymwysiadau statig (cyflenwadau pŵer wrth gefn rhag ofn i'r prif gyflenwad pŵer fethu, ac ati). Defnyddiwyd batris fel ffynhonnell ynni ar gyfer systemau tyniant, yn enwedig ar reilffyrdd (certi trafnidiaeth), lle nad oedd pwysau trwm a dimensiynau arwyddocaol hefyd yn ymyrryd yn ormodol.
Cynnydd o ran storio ynni
Fodd bynnag, mae'r angen i ddatblygu celloedd sydd â chynhwysedd a dimensiynau bach mewn oriau ampere wedi cynyddu. Felly, ffurfiwyd celloedd cynradd alcalïaidd a fersiynau wedi'u selio o fatris nicel-cadmiwm (NiCd) ac yna batris hydrid nicel-metel (NiMH). Ar gyfer crynhoi'r celloedd, dewiswyd yr un siapiau a meintiau llawes ag ar gyfer y celloedd clorid sinc cynradd confensiynol hyd yma. Yn benodol, mae paramedrau cyflawn batris hydrid nicel-metel yn ei gwneud hi'n bosibl eu defnyddio, yn benodol, mewn ffonau symudol, gliniaduron, gyriannau offer â llaw, ac ati. Mae technoleg gweithgynhyrchu'r celloedd hyn yn wahanol i'r technolegau a ddefnyddir ar gyfer celloedd ag a capasiti mawr mewn oriau ampere. Mae trefniant lamellar y system electrod celloedd mawr yn cael ei ddisodli gan y dechnoleg o drosi'r system electrod, gan gynnwys gwahanyddion, yn coil silindrog, sy'n cael ei fewnosod a chysylltu â chelloedd siâp rheolaidd mewn meintiau AAA, AA, C a D, resp. lluosrifau o'u maint. Ar gyfer rhai cymwysiadau arbennig, cynhyrchir celloedd gwastad arbennig.
Mantais celloedd hermetig ag electrodau troellog yw nifer o weithiau'n fwy o allu i godi tâl a rhyddhau â cherhyntau uchel a'r gymhareb o ddwysedd ynni cymharol i bwysau a chyfaint celloedd o'i gymharu â'r dyluniad celloedd mawr clasurol. Yr anfantais yw mwy o hunan-ryddhau a llai o gylchoedd gwaith. Cynhwysedd mwyaf un gell NiMH yw tua 10 Ah. Ond, fel gyda silindrau diamedr mwy eraill, nid ydynt yn caniatáu gwefru cerrynt rhy uchel oherwydd afradu gwres problemus, sy'n lleihau'n fawr y defnydd mewn cerbydau trydan, ac felly dim ond fel batri ategol y defnyddir y ffynhonnell hon mewn system hybrid (Toyota Prius 1,3 .XNUMX kWh).
Datblygiad sylweddol ym maes storio ynni fu datblygu batris lithiwm diogel. Mae lithiwm yn elfen sydd â gwerth potensial electrocemegol uchel, ond mae hefyd yn hynod adweithiol mewn ystyr ocsideiddiol, sydd hefyd yn achosi problemau wrth ddefnyddio metel lithiwm yn ymarferol. Pan ddaw lithiwm i gysylltiad ag ocsigen atmosfferig, mae hylosgiad yn digwydd, a all, yn dibynnu ar briodweddau'r amgylchedd, fod â chymeriad ffrwydrad. Gellir dileu'r eiddo annymunol hwn naill ai trwy amddiffyn yr wyneb yn ofalus, neu trwy ddefnyddio cyfansoddion lithiwm llai gweithredol. Ar hyn o bryd, y batris lithiwm-ion a lithiwm-polymer mwyaf cyffredin gyda chynhwysedd o 2 i 4 Ah mewn ampere-oriau. Mae eu defnydd yn debyg i un NiMh, ac ar foltedd rhyddhau cyfartalog o 3,2 V, mae 6 i 13 Wh o ynni ar gael. O'i gymharu â batris hydride nicel-metel, gall batris lithiwm storio dwy i bedair gwaith yn fwy o ynni ar gyfer yr un cyfaint. Mae gan fatris lithiwm-ion (polymer) electrolyte ar ffurf gel neu solet a gellir eu cynhyrchu mewn celloedd gwastad mor denau ag ychydig ddegfedau o filimedr mewn bron unrhyw siâp i weddu i anghenion y cais priodol.
Gellir gwneud y gyriant trydan mewn car teithwyr fel y prif a dim ond un (car trydan) neu ei gyfuno, lle gall y gyriant trydan fod yn brif ffynhonnell tyniant ac ategol (gyriant hybrid). Yn dibynnu ar yr amrywiad a ddefnyddir, mae'r gofynion ynni ar gyfer gweithredu'r cerbyd ac felly cynhwysedd y batris yn wahanol. Mewn cerbydau trydan, mae gallu'r batri rhwng 25 a 50 kWh, a chyda gyriant hybrid, mae'n naturiol yn is ac yn amrywio o 1 i 10 kWh. O'r gwerthoedd a roddir gellir gweld bod angen cysylltu'r celloedd mewn cyfres ar foltedd o un gell (lithiwm) o 3,6 V. Er mwyn lleihau colledion mewn dargludyddion dosbarthu, gwrthdroyddion a dirwyniadau modur, argymhellir dewis foltedd uwch na'r arfer yn y rhwydwaith ar y bwrdd (12 V) ar gyfer gyriannau - mae gwerthoedd a ddefnyddir yn gyffredin rhwng 250 a 500 V. O heddiw, celloedd Lithiwm yn amlwg yw'r math mwyaf addas. Rhaid cyfaddef, maent yn dal i fod yn ddrud iawn, yn enwedig o'u cymharu â batris asid plwm. Fodd bynnag, maent yn llawer anoddach.
Foltedd nominal celloedd batri lithiwm confensiynol yw 3,6 V. Mae'r gwerth hwn yn wahanol i gelloedd hydrid nicel-metel confensiynol, yn y drefn honno. NiCd, sydd â foltedd enwol o 1,2 V (neu blwm - 2 V), nad yw, os caiff ei ddefnyddio'n ymarferol, yn caniatáu cyfnewidioldeb y ddau fath. Nodweddir codi tâl y batris lithiwm hyn gan yr angen i gynnal gwerth y foltedd codi tâl uchaf yn gywir iawn, sy'n gofyn am fath arbennig o charger ac, yn benodol, nid yw'n caniatáu defnyddio systemau codi tâl a gynlluniwyd ar gyfer mathau eraill o gelloedd.
Prif nodweddion batris lithiwm
Gellir ystyried prif nodweddion batris ar gyfer cerbydau trydan a hybrid fel eu nodweddion gwefru a gollwng.
Nodwedd codi tâl
Mae'r broses codi tâl yn gofyn am reoleiddio'r cerrynt gwefru, ni ellir anwybyddu rheolaeth foltedd y gell a rheolaeth y tymheredd cyfredol. Ar gyfer celloedd lithiwm sy'n cael eu defnyddio heddiw sy'n defnyddio LiCoO2 fel yr electrod catod, y terfyn foltedd gwefru uchaf yw 4,20 i 4,22 V y gell. Mae mynd y tu hwnt i'r gwerth hwn yn arwain at ddifrod i briodweddau'r gell ac, i'r gwrthwyneb, mae methu â chyrraedd y gwerth hwn yn golygu peidio â defnyddio'r cynhwysedd enwol celloedd. Ar gyfer gwefru, defnyddir y nodwedd IU arferol, hynny yw, yn y cam cyntaf mae'n cael ei gyhuddo o gerrynt cyson nes cyrraedd foltedd o 4,20 V / cell. Mae'r cerrynt codi tâl wedi'i gyfyngu i'r gwerth uchaf a ganiateir a bennir gan wneuthurwr y gell, yn y drefn honno. opsiynau gwefrydd. Mae'r amser codi tâl ar y cam cyntaf yn amrywio o sawl degau o funudau i sawl awr, yn dibynnu ar faint y cerrynt codi tâl. Mae foltedd celloedd yn cynyddu'n raddol hyd at uchafswm. gwerthoedd 4,2 V. Fel y soniwyd eisoes, ni ddylid mynd y tu hwnt i'r foltedd hwn oherwydd y risg o ddifrod i'r gell. Yng ngham cyntaf gwefru, mae 70 i 80% o'r egni yn cael ei storio yn y celloedd, yn yr ail gam y gweddill. Yn yr ail gam, mae'r foltedd gwefru yn cael ei gynnal ar y gwerth uchaf a ganiateir, ac mae'r cerrynt codi tâl yn gostwng yn raddol. Mae'r tâl yn gyflawn pan fydd y cerrynt wedi gostwng i tua 2–3% o gerrynt rhyddhau graddedig y gell. Gan fod gwerth uchaf y ceryntau gwefru yn achos celloedd llai hefyd sawl gwaith yn uwch na'r cerrynt gollwng, gellir arbed rhan sylweddol o'r trydan yn y cam gwefru cyntaf. egni mewn cyfnod cymharol fyr iawn (oddeutu ½ ac 1 awr). Felly, os bydd argyfwng, mae'n bosibl gwefru batris cerbyd trydan i gapasiti digonol mewn cyfnod cymharol fyr. Hyd yn oed yn achos celloedd lithiwm, mae'r trydan cronedig yn lleihau ar ôl cyfnod penodol o storio. Fodd bynnag, dim ond ar ôl tua 3 mis o amser segur y mae hyn yn digwydd.
Nodweddion rhyddhau
Mae'r foltedd yn gostwng yn gyflym yn gyntaf i 3,6–3,0 V (yn dibynnu ar faint y cerrynt gollwng) ac yn aros bron yn gyson trwy gydol y gollyngiad cyfan. Ar ôl blinder y cyflenwad o e-bost. mae'r egni hefyd yn gostwng foltedd y gell yn gyflym iawn. Felly, rhaid cwblhau'r gollyngiad heb fod yn hwyrach na foltedd rhyddhau penodedig y gwneuthurwr o 2,7 i 3,0 V.
Fel arall, gall strwythur y cynnyrch gael ei niweidio. Mae'r broses ddadlwytho yn gymharol hawdd i'w rheoli. Dim ond gwerth y cerrynt sy'n ei gyfyngu ac mae'n stopio pan gyrhaeddir gwerth y foltedd rhyddhau terfynol. Yr unig broblem yw nad yw priodweddau celloedd unigol mewn trefniant dilyniannol byth yr un peth. Felly, rhaid cymryd gofal i sicrhau nad yw foltedd unrhyw gell yn disgyn yn is na'r foltedd rhyddhau terfynol, oherwydd gall hyn ei niweidio ac felly achosi i'r batri cyfan gamweithio. Dylid ystyried yr un peth wrth wefru'r batri.
Mae'r math a grybwyllir o gelloedd lithiwm sydd â deunydd catod gwahanol, lle mae'r ocsid cobalt, nicel neu fanganîs yn cael ei ddisodli gan y ffosffid Li3V2 (PO4) 3, yn dileu'r risgiau a grybwyllir o ddifrod i'r gell oherwydd diffyg cydymffurfio. gallu uwch. Cyhoeddir hefyd bod eu bywyd gwasanaeth datganedig o tua 2 gylch gwefru (adeg rhyddhau 000%) ac yn enwedig y ffaith pan fydd y gell yn cael ei rhyddhau'n llwyr, ni fydd yn cael ei difrodi. Y fantais hefyd yw foltedd enwol uwch o tua 80 wrth wefru hyd at 4,2 V.
O'r disgrifiad uchod, gellir nodi'n glir mai batris lithiwm ar hyn o bryd yw'r unig ddewis arall fel storio egni ar gyfer gyrru car o'i gymharu â'r egni sy'n cael ei storio mewn tanwydd ffosil mewn tanc tanwydd. Bydd unrhyw gynnydd mewn capasiti batri penodol yn cynyddu cystadleurwydd y gyriant eco-gyfeillgar hwn. Ni allwn ond gobeithio na fydd datblygiad yn arafu, ond i'r gwrthwyneb, symud ymlaen sawl milltir.
Enghreifftiau o gerbydau sy'n defnyddio batris hybrid a thrydan
Mae Toyota Prius yn hybrid clasurol gyda gwarchodfa pŵer isel ar drydan pur. gyrru
Mae'r Toyota Prius yn defnyddio batri NiMH 1,3 kWh, a ddefnyddir yn bennaf fel ffynhonnell pŵer ar gyfer cyflymiad ac sy'n caniatáu defnyddio gyriant trydan ar wahân am bellter o tua 2 km ar y mwyaf. cyflymder o 50 km / h. Mae'r fersiwn Plug-In eisoes yn defnyddio batris lithiwm-ion gyda chynhwysedd o 5,4 kWh, sy'n eich galluogi i yrru'n gyfan gwbl ar yriant trydan am bellter o 14-20 km ar gyflymder uchaf. cyflymder 100 km / awr.
Opel Ampere-hybrid gyda mwy o gronfa pŵer ar e-bost pur. gyrru
Mae'r cerbyd trydan ag ystod estynedig (40-80 km), fel y mae Opel yn galw'r Amper pum drws pedair sedd, yn cael ei bweru gan fodur trydan sy'n cynhyrchu 111 kW (150 hp) a 370 Nm o dorque. Mae'r cyflenwad pŵer yn cael ei bweru gan 220 o gelloedd lithiwm siâp T. Mae ganddyn nhw gyfanswm pŵer o 16 kWh ac maen nhw'n pwyso 180 kg. Mae'r generadur yn beiriant gasoline 1,4 litr gydag allbwn 63 kW.
Mitsubishi a MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. ceir
Mae batris lithiwm-ion sydd â chynhwysedd o 16 kWh yn caniatáu i'r cerbyd deithio hyd at 150 km heb ailwefru, fel y'i mesurir yn unol â safon NEDC (Cylch Gyrru Ewropeaidd Newydd). Mae'r batris foltedd uchel (330 V) wedi'u lleoli y tu mewn i'r llawr ac maent hefyd yn cael eu gwarchod gan ffrâm y crud rhag difrod pe bai effaith. Mae'n gynnyrch Lithium Energy Japan, menter ar y cyd rhwng Mitsubishi a GS Yuasa Corporation. Mae yna 88 erthygl i gyd. Darperir trydan ar gyfer y gyriant gan fatri lithiwm-ion 330 V, sy'n cynnwys 88 50 o gelloedd Ah gyda chyfanswm capasiti o 16 kWh. Bydd y batri yn cael ei wefru o allfa gartref o fewn chwe awr, gan ddefnyddio gwefrydd cyflym allanol (125 A, 400 V), codir y batri i 80% mewn hanner awr.
Rwyf fy hun yn gefnogwr mawr o gerbydau trydan ac yn monitro'r hyn sy'n digwydd yn y maes hwn yn gyson, ond nid yw'r realiti ar hyn o bryd mor optimistaidd. Mae hyn hefyd yn cael ei gadarnhau gan y wybodaeth uchod, sy'n dangos nad yw bywyd cerbydau trydan pur a hybrid yn hawdd, ac yn aml dim ond gêm rifau sy'n esgus bod. Mae eu cynhyrchiad yn dal yn feichus iawn ac yn ddrud, ac mae eu heffeithiolrwydd yn ddadleuol dro ar ôl tro. Prif anfantais cerbydau trydan (hybrids) yw cynhwysedd penodol isel iawn yr ynni sy'n cael ei storio mewn batris o'i gymharu â'r ynni sy'n cael ei storio mewn tanwydd confensiynol (diesel, gasoline, nwy petrolewm hylifedig, nwy naturiol cywasgedig). Er mwyn dod â phŵer cerbydau trydan yn agosach at geir confensiynol, byddai'n rhaid i fatris leihau eu pwysau o leiaf un rhan o ddeg. Mae hyn yn golygu bod yn rhaid i'r e-tron Audi R8 a grybwyllwyd storio 42 kWh nid mewn 470 kg, ond mewn 47 kg. Yn ogystal, byddai'n rhaid lleihau'r amser codi tâl yn sylweddol. Mae tua awr ar gapasiti 70-80% yn dal i fod yn llawer, ac nid wyf yn sôn am 6-8 awr ar gyfartaledd ar dâl llawn. Nid oes angen credu y bullshit am sero cynhyrchu cerbydau trydan CO2 chwaith. Gadewch inni nodi ar unwaith y ffaith bod Mae'r ynni yn ein socedi hefyd yn cael ei gynhyrchu gan weithfeydd pŵer thermol, ac maent nid yn unig yn cynhyrchu digon o CO2. Heb sôn am gynhyrchu car o'r fath yn fwy cymhleth, lle mae'r angen am CO2 ar gyfer cynhyrchu yn llawer mwy nag mewn un clasurol. Rhaid inni beidio ag anghofio am nifer y cydrannau sy'n cynnwys deunyddiau trwm a gwenwynig a'u gwaredu dilynol problemus.
Gyda'r holl anfanteision a grybwyllwyd a heb eu crybwyll, mae gan gar trydan (hybrid) fanteision diymwad hefyd. Mewn traffig trefol neu dros bellteroedd byrrach, mae eu gweithrediad mwy darbodus yn ddiymwad, dim ond oherwydd yr egwyddor o storio ynni (adfer) yn ystod brecio, pan fydd mewn cerbydau confensiynol yn cael ei dynnu yn ystod brecio ar ffurf gwres gwastraff i'r aer, i beidio â sôn am y posibilrwydd o yrru ychydig km o amgylch y ddinas ar gyfer ad-daliad rhad o e-bost cyhoeddus. rhwyd. Os ydym yn cymharu car trydan pur a char clasurol, yna mewn car confensiynol mae peiriant tanio mewnol, sydd ynddo'i hun yn elfen fecanyddol eithaf cymhleth. Rhaid trosglwyddo ei bŵer i'r olwynion mewn rhyw ffordd, a gwneir hyn yn bennaf trwy drosglwyddiad llaw neu awtomatig. Mae un neu fwy o wahaniaethau yn y ffordd o hyd, weithiau hefyd siafft yrru a chyfres o siafftiau echel. Wrth gwrs, mae angen i'r car hefyd arafu, mae angen i'r injan oeri, ac mae'r egni thermol hwn yn cael ei golli'n ddiwerth i'r amgylchedd fel gwres gweddilliol. Mae car trydan yn llawer mwy effeithlon a symlach - (nid yw'n berthnasol i yriant hybrid, sy'n gymhleth iawn). Nid yw'r car trydan yn cynnwys blychau gêr, blychau gêr, cardanau a hanner siafftiau, anghofiwch am yr injan o flaen, cefn neu yn y canol. Nid yw'n cynnwys rheiddiadur, h.y. oerydd a chychwynnydd. Mantais car trydan yw y gall osod moduron yn uniongyrchol i'r olwynion. Ac yn sydyn mae gennych yr ATV perffaith a all reoli pob olwyn yn annibynnol ar y lleill. Felly, gyda cherbyd trydan, ni fydd yn anodd rheoli dim ond un olwyn, ac mae hefyd yn bosibl dewis a rheoli'r dosbarthiad pŵer gorau posibl ar gyfer cornelu. Gall pob un o'r moduron hefyd fod yn brêc, eto'n gwbl annibynnol ar yr olwynion eraill, sy'n trosi o leiaf rhywfaint o'r egni cinetig yn ôl yn ynni trydanol. O ganlyniad, bydd breciau confensiynol yn destun llawer llai o straen. Gall y peiriannau gynhyrchu'r pŵer mwyaf sydd ar gael bron unrhyw bryd ac yn ddi-oed. Mae eu heffeithlonrwydd wrth drosi ynni sy'n cael ei storio mewn batris yn ynni cinetig tua 90%, sydd tua thair gwaith yn fwy na moduron confensiynol. O ganlyniad, nid ydynt yn cynhyrchu cymaint o wres gweddilliol ac nid oes angen iddynt fod yn anodd eu hoeri. Y cyfan sydd ei angen arnoch ar gyfer hyn yw caledwedd da, uned reoli a rhaglennydd da.
Suma sumárum. Os yw ceir trydan neu Hybrid hyd yn oed yn agosach at geir clasurol ag injans effeithlon o ran tanwydd, mae llwybr anodd ac anodd iawn o'u blaenau o hyd. Rwy'n gobeithio na chaiff hyn ei gadarnhau gan nifer o rifau camarweiniol neu. pwysau gorliwio gan swyddogion. Ond peidiwn â digalonni. Mae datblygiad nanotechnoleg yn wirioneddol symud gan lamu a rhwymo, ac, efallai, mae gwyrthiau ar y gweill i ni yn y dyfodol agos.
Yn olaf, byddaf yn ychwanegu un peth mwy diddorol. Mae yna orsaf ail-lenwi solar eisoes.
Mae Toyota Industries Corp (TIC) wedi datblygu gorsaf wefru solar ar gyfer cerbydau trydan a hybrid. Mae'r orsaf hefyd wedi'i chysylltu â'r grid pŵer, felly mae'r paneli solar 1,9 kW yn fwy tebygol o fod yn ffynhonnell ynni ychwanegol. Gan ddefnyddio ffynhonnell pŵer hunangynhwysol (solar), gall yr orsaf wefru ddarparu pŵer uchaf o 110 VAC / 1,5 kW, pan fydd wedi'i gysylltu â'r prif gyflenwad, mae'n cynnig uchafswm o 220 VAC / 3,2 kW.
Mae trydan nas defnyddiwyd o baneli solar yn cael ei storio mewn batris, a all storio 8,4 kWh i'w ddefnyddio'n ddiweddarach. Mae hefyd yn bosibl cyflenwi trydan i'r rhwydwaith ddosbarthu neu ategolion gorsaf gyflenwi. Mae gan y standiau gwefru a ddefnyddir yn yr orsaf dechnoleg gyfathrebu adeiledig sy'n gallu adnabod cerbydau, yn y drefn honno. eu perchnogion yn defnyddio cardiau smart.
Termau pwysig ar gyfer batris
- Power - yn nodi faint o wefr drydanol (swm yr egni) sy'n cael ei storio yn y batri. Fe'i nodir mewn oriau ampere (Ah) neu, yn achos dyfeisiau bach, mewn oriau miliamp (mAh). Yn ddamcaniaethol, mae batri 1 Ah (= 1000 mAh) yn gallu darparu 1 amp am awr.
- Gwrthiant mewnol - yn dynodi gallu'r batri i ddarparu mwy neu lai o gerrynt rhyddhau. Er enghraifft, gellir defnyddio dau ganister, un gydag allfa lai (gwrthiant mewnol uchel) a'r llall gydag un mwy (gwrthiant mewnol isel). Os byddwn yn penderfynu eu gwagio, bydd canister gyda thwll draen llai yn gwagio'n arafach.
- Foltedd â sgôr batri - ar gyfer batris hydrid nicel-cadmiwm a nicel-metel, mae'n 1,2 V, plwm 2 V a lithiwm o 3,6 i 4,2 V. Yn ystod y llawdriniaeth, mae'r foltedd hwn yn amrywio o fewn 0,8 - 1,5 V ar gyfer batris hydrid nicel-cadmiwm a nicel-metel, 1,7 - 2,3 V ar gyfer plwm a 3-4,2 a 3,5-4,9 ar gyfer lithiwm.
- Codi tâl cyfredol, cerrynt rhyddhau – wedi'i fynegi mewn amperes (A) neu miliamp (mA). Mae hon yn wybodaeth bwysig ar gyfer defnydd ymarferol y batri dan sylw ar gyfer dyfais benodol. Mae hefyd yn pennu'r amodau ar gyfer codi tâl a gollwng y batri yn gywir fel bod ei gapasiti yn cael ei ddefnyddio i'r eithaf ac na chaiff ei ddinistrio ar yr un pryd.
- Codi tâl acc. cromlin rhyddhau - yn dangos y newid mewn foltedd yn graffigol yn dibynnu ar yr amser wrth wefru neu ollwng y batri. Pan fydd batri yn cael ei ollwng, fel arfer mae newid bach mewn foltedd am tua 90% o'r amser rhyddhau. Felly, mae'n anodd iawn pennu cyflwr presennol y batri o'r foltedd mesuredig.
- Hunan-ollwng, hunan-ollwng - Ni all y batri gynnal trydan drwy'r amser. ynni, gan fod yr adwaith yn yr electrodau yn broses gildroadwy. Mae batri â gwefr yn gollwng yn raddol ar ei ben ei hun. Gall y broses hon gymryd o sawl wythnos i fisoedd. Yn achos batris plwm-asid, mae hyn yn 5-20% y mis, ar gyfer batris nicel-cadmiwm - tua 1% o'r tâl trydan y dydd, yn achos batris hydrid nicel-metel - tua 15-20% y dydd mis, ac mae lithiwm yn colli tua 60%. capasiti am dri mis. Mae hunan-ollwng yn dibynnu ar y tymheredd amgylchynol yn ogystal â gwrthiant mewnol (batris â gwrthiant mewnol uwch yn rhyddhau llai) ac wrth gwrs mae'r dyluniad, y deunyddiau a ddefnyddir a'r crefftwaith hefyd yn bwysig.
- Batri (citiau) - Dim ond mewn achosion eithriadol y defnyddir batris yn unigol. Fel arfer maent wedi'u cysylltu mewn set, bron bob amser yn gysylltiedig mewn cyfres. Mae cerrynt uchaf set o'r fath yn hafal i uchafswm cerrynt cell unigol, y foltedd graddedig yw swm folteddau graddedig y celloedd unigol.
- Cronni batris. Dylai batri newydd neu heb ei ddefnyddio fod yn destun un ond yn ddelfrydol sawl (3-5) cylchoedd gwefr llawn araf a rhyddhau araf. Mae'r broses araf hon yn gosod paramedrau'r batri i'r lefel a ddymunir.
- Effaith cof - Mae hyn yn digwydd pan fydd y batri yn cael ei wefru a'i ollwng i'r un lefel gyda cherrynt bron yn gyson, dim gormod, ac ni ddylai fod gwefr lawn na gollyngiad dwfn o'r gell. Effeithiodd y sgil-effaith hon ar NiCd (NiMH hefyd o leiaf).
