Batterier til hybrid- og elbiler

I vår forrige artikkel diskuterte vi batteriet som en kilde til elektrisitet, først og fremst nødvendig for å starte en bil, så vel som for relativt kortvarig drift av elektrisk utstyr. Imidlertid stilles helt andre krav til egenskapene til batterier som brukes innen fremdrift av store mobile enheter, i vårt tilfelle, hybridbiler og elektriske kjøretøyer. En mye større mengde lagret energi er nødvendig for å drive et kjøretøy og må lagres et sted. I en klassisk bil med forbrenningsmotor lagres den i tanken i form av bensin, diesel eller LPG. Når det gjelder et elektrisk kjøretøy eller en hybridbil, er det lagret i batterier, som kan beskrives som hovedproblemet med et elektrisk kjøretøy.

Strømakkumulatorer kan lagre lite energi, mens de er ganske omfangsrike, tunge, og samtidig tar det flere timer å fylle dem opp maksimalt (vanligvis 8 eller mer). Derimot kan konvensjonelle kjøretøyer med forbrenningsmotorer lagre mye energi sammenlignet med batterier i et lite etui, forutsatt at det bare tar et minutt, kanskje to, å lade opp. Dessverre har problemet med lagring av elektrisitet plaget elektriske kjøretøyer siden de startet, og til tross for ubestridelig fremgang er energitettheten som kreves for å drive et kjøretøy fortsatt veldig lav. I de følgende linjene sparer du e -post Vi vil diskutere energi mer detaljert og prøve å bringe den virkelige virkeligheten til biler med ren elektrisk eller hybriddrift nærmere. Det er mange myter rundt disse "elektroniske bilene", så det skader ikke å se nærmere på fordeler eller ulemper ved slike stasjoner.

Dessverre er tallene fra produsentene også svært tvilsomme og ganske teoretiske. For eksempel inneholder Kia Venga en elektrisk motor med en effekt på 80 kW og et dreiemoment på 280 Nm. Strøm leveres av litium-ion-batterier med en kapasitet på 24 kWh, estimert rekkevidde til Kia Vengy EV ifølge produsenten er 180 km. Kapasiteten til batteriene forteller oss at de fulladet kan gi et motorforbruk på 24 kW, eller mate et forbruk på 48 kW på en halvtime osv. En enkel omregning, så klarer vi ikke å kjøre 180 km . Hvis vi ville tenke på en slik rekkevidde, ville vi måtte kjøre i gjennomsnitt 60 km/t i omtrent 3 timer, og motoreffekten ville bare være en tiendedel av den nominelle verdien, dvs. 8 kW. Med andre ord, med en veldig forsiktig (forsiktig) tur, hvor du nesten helt sikkert vil bruke bremsen i jobben, er en slik tur teoretisk mulig. Selvfølgelig vurderer vi ikke inkludering av diverse elektrisk tilbehør. Alle kan allerede forestille seg hvilken selvfornektelse sammenlignet med en klassisk bil. Samtidig heller du 40 liter diesel i klassiske Venga og kjører hundrevis og hundrevis av kilometer uten restriksjoner. Hvorfor er det slik? La oss prøve å sammenligne hvor mye av denne energien og hvor mye vekt en klassisk bil kan holde i tanken, og hvor mye en elbil kan holde i batterier – les mer her HER.

Noen få fakta fra kjemi og fysikk

• brennverdi: 42,7 MJ / kg,
• brennverdi av diesel: 41,9 MJ / kg,
• bensintetthet: 725 kg / m3,
• tetthet av nafta: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Energi er evnen til å utføre arbeid, målt i joule (J), kilowattimer (kWh). Arbeid (mekanisk) manifesteres ved en endring i energi under bevegelsen av kroppen, har de samme enhetene som energi. Effekt uttrykker mengden arbeid utført per tidsenhet, basisenheten er watt (W).

Spesifikk kraft til energikilder

Energiressurs	Brennverdi / kg tetthet	Brennverdi / l Energi / l	Energi / kg
Bensin	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Olje	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Li-ion batteri (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Fra ovenstående er det klart at bensin, for eksempel med en brennverdi på 42,7 MJ / kg og en tetthet på 725 kg / m3, gir en energi på 8,60 kWh per liter eller 11,86 kWh per kilo. Hvis vi bygger de nåværende batteriene som nå er installert i elektriske kjøretøyer, for eksempel litiumion, er kapasiteten mindre enn 0,1 kWh per kilo (for enkelhets skyld vil vi vurdere 0,1 kWh). Konvensjonelle drivstoff gir over hundre ganger mer energi for samme vekt. Du vil forstå at dette er en stor forskjell. Hvis vi for eksempel deler den opp i små, bærer en Chevrolet Cruze med et batteri på 31 kWh energi som får plass til mindre enn 2,6 kg bensin eller, om du foretrekker det, omtrent 3,5 liter bensin.

Du kan fortelle hvordan det er mulig at en elbil i det hele tatt starter, og ikke at den fortsatt vil ha mer enn 100 km energi. Årsaken er enkel. Den elektriske motoren er mye mer effektiv når det gjelder å konvertere lagret energi til mekanisk energi. Vanligvis bør den ha en virkningsgrad på 90%, mens effektiviteten til en forbrenningsmotor er omtrent 30% for en bensinmotor og 35% for en dieselmotor. Derfor, for å gi den samme kraften til den elektriske motoren, er det nok med en mye lavere energireserve.

Brukervennlighet for individuelle stasjoner

Etter å ha vurdert den forenklede beregningen antas det at vi kan få omtrent 2,58 kWh mekanisk energi fra en liter bensin, 3,42 kWh fra en liter diesel og 0,09 kWh fra et kilogram av et litiumionbatteri. Så forskjellen er ikke mer enn hundre ganger, men bare rundt tretti ganger. Dette er det beste tallet, men fortsatt ikke veldig rosa. Tenk for eksempel på den sporty Audi R8. De fulladede batteriene, som veier 470 kg, har en energiekvivalent på 16,3 liter bensin eller bare 12,3 liter diesel. Eller, hvis vi hadde en Audi A4 3,0 TDI med en tankkapasitet på 62 liter diesel og vi ønsket å ha samme rekkevidde på en ren batteridrift, ville vi trenge omtrent 2350 kg batterier. Så langt gir ikke dette faktum elbilen en veldig lys fremtid. Det er imidlertid ingen grunn til å kaste hagle på rugen, ettersom presset for å utvikle slike "e-biler" vil bli tatt av den hensynsløse grønne lobbyen, så enten bilprodusentene liker det eller ikke, må de produsere noe "grønt" . ". En klar erstatning for et rent elektrisk drev er de såkalte hybridene, som kombinerer en forbrenningsmotor med en elektrisk motor. For tiden er de mest kjente for eksempel Toyota Prius (Auris HSD med samme hybridteknologi) eller Honda Inside. Imidlertid er deres rent elektriske rekkevidde fortsatt latterlig. I det første tilfellet, omtrent 2 km (i den nyeste versjonen av Plug In økes den "til" 20 km), og i det andre banker Honda ikke engang på en rent elektrisk stasjon. Så langt er den resulterende effektiviteten i praksis ikke så mirakuløs som massereklame antyder. Virkeligheten har vist at de kan farge dem med hvilken som helst blå bevegelse (økonomi), for det meste med konvensjonell teknologi. Fordelen med hybridkraftverket ligger hovedsakelig i drivstofføkonomi ved bykjøring. Audi sa nylig at det foreløpig bare er nødvendig å redusere kroppsvekten for å oppnå i gjennomsnitt samme drivstofføkonomi som enkelte merker oppnår ved å installere et hybridsystem i en bil. Nye modeller av enkelte biler beviser også at dette ikke er et skrik ut i mørket. For eksempel bruker den nylig introduserte syvende generasjonen Volkswagen Golf lettere komponenter for å lære av og bruker i praksis faktisk mindre drivstoff enn før. Den japanske bilprodusenten Mazda har tatt en lignende retning. Til tross for disse påstandene fortsetter utviklingen av en "langdistanse" hybriddrift. Som eksempel vil jeg nevne Opel Ampera og paradoksalt nok modellen fra Audi A1 e-tron.

Brukervennlighet for individuelle stasjoner

Energiressurs	Motoreffektivitet	Effektiv energi / l	Effektiv energi / kg
Bensin	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Olje	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Litiumionbatterier	0,90	-	OK. 0,1 kWh / kg

Vauxhall Ampera

Selv om Opel Ampera ofte presenteres som en elbil, er det faktisk en hybridbil. I tillegg til den elektriske motoren bruker Ampere også en 1,4-liters forbrenningsmotor på 63 kW. Denne bensinmotoren driver imidlertid ikke hjulene direkte, men fungerer som en generator i tilfelle batteriene går tom for strøm. energi. Den elektriske delen representeres av en elektrisk motor med en effekt på 111 kW (150 hk) og et dreiemoment på 370 Nm. Strømforsyningen drives av 220 T-formede litiumceller. De har en total effekt på 16 kWh og veier 180 kg. Denne elbilen kan kjøre 40-80 km på en rent elektrisk kjøretur. Denne avstanden er ofte tilstrekkelig for bykjøring hele dagen og reduserer driftskostnadene betydelig ettersom bytrafikk krever betydelig drivstofforbruk når det gjelder forbrenningsmotorer. Batteriene kan også lades opp fra et standarduttak, og når de kombineres med en forbrenningsmotor, strekker Amperas rekkevidde seg til en veldig respektabel fem hundre kilometer.

Audi e elektron A1

Audi, som foretrekker en klassisk kjøring med mer avansert teknologi enn en teknisk svært krevende hybriddrift, introduserte en interessant A1 e-tron hybridbil for over to år siden. Litium-ion-batterier med en kapasitet på 12 kWh og en vekt på 150 kg lades opp av en Wankel-motor som en del av en generator som bruker energien i form av bensin lagret i en 254-liters tank. Motoren har et volum på 15 kubikkmeter. cm og genererer 45 kW/h el. energi. Elmotoren har en effekt på 75 kW og kan produsere opptil 0 kW effekt på kort tid. Akselerasjon fra 100 til 10 er ca 130 sekunder og en toppfart på ca 50 km / t. Bilen kan kjøre ca 12 km rundt i byen på en ren elektrisk kjøretur. Etter uttømming av f.eks. energien aktiveres diskret av den roterende forbrenningsmotoren og lader opp elektrisiteten. energi til batterier. Total rekkevidde med fulladede batterier og 250 liter bensin er ca 1,9 km med et snittforbruk på 100 liter per 1450 km. Kjøretøyets driftsvekt er 12 kg. La oss ta en titt på en enkel konvertering for å se i direkte sammenligning hvor mye energi som er skjult i en 30 liters tank. Forutsatt en moderne Wankel-motoreffektivitet på 70 %, så tilsvarer 9 kg av den, sammen med 12 kg (31 L) bensin, 79 kWh energi lagret i batterier. Altså 387,5 kg motor og tank = 1 kg batterier (regnet i Audi A9 e-Tron-vekter). Hvis vi ønsket å øke drivstofftanken med 62 liter, ville vi allerede hatt XNUMX kWh energi tilgjengelig for å drive bilen. Så vi kunne fortsette. Men han må ha en fangst. Det blir ikke lenger en «grønn» bil. Så selv her ser man tydelig at den elektriske driften er betydelig begrenset av effekttettheten til energien som er lagret i batteriene.

Spesielt den høyere prisen, samt den høye vekten, har ført til at hybriddriften i Audi gradvis har falt i bakgrunnen. Det betyr imidlertid ikke at utviklingen av hybridbiler og elbiler hos Audi har svekket seg fullstendig. Informasjon om den nye versjonen av A1 e-tron-modellen har nylig dukket opp. Sammenlignet med den forrige er den roterende motoren/generatoren erstattet av en 1,5 kW 94-liters tresylindret turboladet motor. Bruken av den klassiske forbrenningsenheten ble tvunget av Audi hovedsakelig på grunn av vanskelighetene knyttet til denne girkassen, og den nye tresylindrede motoren er designet ikke bare for å lade batteriene, men også jobbe direkte med drivhjulene. Sanyo-batteriene har en identisk effekt på 12kWh, og rekkevidden til den rent elektriske stasjonen er økt litt til omtrent 80 km. Audi sier at den oppgraderte A1 e-tron i gjennomsnitt bør ha én liter per hundre kilometer. Dessverre har denne utgiften en ulempe. For hybridbiler med utvidet ren elektrisk rekkevidde. stasjonen bruker en interessant teknikk for å beregne den endelige strømningshastigheten. Såkalt forbruk ignoreres. tanking fra batteriladenettverket, samt sluttforbruket l / 100 km, tar kun hensyn til bensinforbruket de siste 20 km med kjøring, når det er strøm. batterilading. Ved en veldig enkel beregning kan vi beregne dette dersom batteriene var tilstrekkelig utladet. vi kjørte etter at strømmen gikk. energi fra rene bensinbatterier, som et resultat vil forbruket øke fem ganger, det vil si 5 liter bensin per 100 km.

Audi A1 e-tron II. generasjon

Problemer med lagring av strøm

Spørsmålet om energilagring er like gammelt som selve elektroteknikken. De første kildene til elektrisitet var galvaniske celler. Etter kort tid ble muligheten for en reversibel prosess for akkumulering av elektrisitet i galvaniske sekundærceller - batterier oppdaget. De første brukte batteriene var blybatterier, etter kort tid nikkel-jern og litt senere nikkel-kadmium, og deres praktiske bruk varte i mer enn hundre år. Det bør også legges til at til tross for intensiv verdensomspennende forskning på dette området, har ikke deres grunnleggende design endret seg mye. Ved å bruke nye produksjonsteknologier, forbedre egenskapene til basismaterialer og bruke nye materialer for celle- og fartøyseparatorer, var det mulig å redusere egenvekten litt, redusere selvutladningen av cellene og øke komforten og sikkerheten til operatøren, men det er omtrent det. Den viktigste ulempen, dvs. Et svært ugunstig forhold mellom mengden lagret energi og vekten og volumet til batteriene gjensto. Derfor ble disse batteriene hovedsakelig brukt i statiske applikasjoner (reservestrømforsyninger i tilfelle hovedstrømforsyningen svikter, etc.). Batterier ble brukt som energikilde for trekksystemer, spesielt på jernbane (transportvogner), hvor tung vekt og betydelige dimensjoner heller ikke forstyrret for mye.

Fremgang av energilagring

Behovet for å utvikle celler med liten kapasitet og dimensjoner i amperetimer har imidlertid økt. Dermed ble alkaliske primærceller og forseglede versjoner av nikkel-kadmium (NiCd) og deretter nikkel-metallhydrid (NiMH) batterier dannet. For innkapsling av cellene ble de samme hylseformene og -størrelsene valgt som for de hittil konvensjonelle primære sinkkloridcellene. Spesielt gjør de oppnådde parametrene for nikkel-metallhydridbatterier det mulig å bruke dem, spesielt i mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, manuelle stasjoner av verktøy, etc. Produksjonsteknologien til disse cellene skiller seg fra teknologiene som brukes for celler med en stor kapasitet på amperetimer. Lamellarrangementet til det store celleelektrodesystemet erstattes av teknologien for å konvertere elektrodesystemet, inkludert separatorer, til en sylindrisk spole, som settes inn og bringes i kontakt med regelmessige formede celler i størrelsene AAA, AA, C og D, hhv. multipler av deres størrelse. For noen spesielle applikasjoner produseres spesielle flate celler.

Fordelen med hermetiske celler med spiralelektroder er flere ganger større evne til å lade og utlade med høye strømmer og forholdet mellom relativ energitetthet og cellevekt og -volum sammenlignet med den klassiske storcelledesignen. Ulempen er mer selvutladning og færre arbeidssykluser. Maksimal kapasitet til en enkelt NiMH-celle er omtrent 10 Ah. Men som med andre sylindre med større diameter, tillater de ikke lading for høye strømmer på grunn av problematisk varmespredning, noe som reduserer bruken i elektriske kjøretøy kraftig, og derfor brukes denne kilden kun som et hjelpebatteri i et hybridsystem (Toyota Prius 1,3 kWh).

Et betydelig fremskritt innen energilagring har vært utviklingen av trygge litiumbatterier. Litium er et grunnstoff med høy elektrokjemisk potensialverdi, men det er også ekstremt reaktivt i oksidativ forstand, noe som også gir problemer ved bruk av litiummetall i praksis. Når litium kommer i kontakt med atmosfærisk oksygen oppstår det en forbrenning som avhengig av omgivelsenes egenskaper kan ha karakter av en eksplosjon. Denne ubehagelige egenskapen kan elimineres enten ved å beskytte overflaten forsiktig eller ved å bruke mindre aktive litiumforbindelser. For tiden er de vanligste litium-ion- og litium-polymer-batteriene med en kapasitet på 2 til 4 Ah i amperetimer. Bruken deres ligner på NiMh, og ved en gjennomsnittlig utladningsspenning på 3,2 V er 6 til 13 Wh energi tilgjengelig. Sammenlignet med nikkel-metallhydridbatterier kan litiumbatterier lagre to til fire ganger mer energi for samme volum. Litium-ion (polymer) batterier har en elektrolytt i gel eller fast form og kan produseres i flate celler så tynne som noen få tidels millimeter i praktisk talt alle former for å passe behovene til den respektive applikasjonen.

Den elektriske driften i en personbil kan lages som hoved og eneste (elbil) eller kombinert, hvor den elektriske driften kan være både den dominerende og hjelpekilden til trekkraft (hybriddrift). Avhengig av varianten som brukes, varierer energibehovet for driften av kjøretøyet og dermed kapasiteten til batteriene. I elektriske kjøretøy er batterikapasiteten mellom 25 og 50 kWh, og med hybriddrift er den naturlig nok lavere og varierer fra 1 til 10 kWh. Fra de gitte verdiene kan det sees at ved en spenning på en (litium) celle på 3,6 V, er det nødvendig å koble cellene i serie. For å redusere tap i distribusjonsledere, omformere og motorviklinger, anbefales det å velge en spenning høyere enn vanlig i det innebygde nettverket (12 V) for frekvensomformere - vanlige verdier er fra 250 til 500 V. Fra i dag er litiumceller åpenbart den mest passende typen. Riktignok er de fortsatt veldig dyre, spesielt sammenlignet med blybatterier. Imidlertid er de mye vanskeligere.

Den nominelle spenningen til konvensjonelle litiumbattericeller er 3,6 V. Denne verdien er forskjellig fra konvensjonelle nikkel-metallhydridceller. NiCd, som har en nominell spenning på 1,2 V (eller bly - 2 V), som, hvis den brukes i praksis, ikke tillater utskiftbarhet av begge typer. Ladingen av disse litiumbatteriene er preget av behovet for svært nøyaktig å opprettholde verdien av den maksimale ladespenningen, som krever en spesiell type lader og spesielt ikke tillater bruk av ladesystemer designet for andre typer celler.

De viktigste egenskapene til litiumbatterier

De viktigste egenskapene til batterier for elektriske kjøretøyer og hybrider kan betraktes som deres lade- og utladningsegenskaper.

Ladekarakteristikk 

Ladeprosessen krever regulering av ladestrømmen, kontrollen av cellespenningen og kontrollen av den nåværende temperaturen kan ikke overses. For litiumceller i bruk i dag som bruker LiCoO2 som katodeelektrode, er maksimal spenningsgrense for 4,20 til 4,22 V per celle. Overskridelse av denne verdien fører til skade på egenskapene til cellen, og omvendt betyr det at man ikke når denne verdien, ikke bruker den nominelle cellekapasiteten. For lading brukes den vanlige IU -karakteristikken, det vil si at den i den første fasen lades med konstant strøm til en spenning på 4,20 V / celle er nådd. Ladestrømmen er begrenset til den maksimalt tillatte verdien som er spesifisert av henholdsvis celleprodusenten. alternativer for lader. Ladetiden på det første trinnet varierer fra flere titalls minutter til flere timer, avhengig av størrelsen på ladestrømmen. Cellespenning øker gradvis opp til maks. verdier på 4,2 V. Som allerede nevnt, bør denne spenningen ikke overskrides på grunn av risikoen for skade på cellen. I den første fasen av lading lagres 70 til 80% av energien i cellene, i den andre fasen resten. I den andre fasen holdes ladespenningen på maksimal tillatt verdi, og ladestrømmen avtar gradvis. Ladingen er fullført når strømmen har sunket til omtrent 2-3% av cellens nominelle utladningsstrøm. Siden maksimalverdien til ladestrømmene for mindre celler også er flere ganger høyere enn utladningsstrømmen, kan en betydelig del av elektrisiteten spares i den første ladefasen. energi på relativt kort tid (ca. ½ og 1 time). Dermed er det i nødstilfeller mulig å lade batteriene til et elektrisk kjøretøy til tilstrekkelig kapasitet på relativt kort tid. Selv når det gjelder litiumceller, reduseres akkumulert elektrisitet etter en viss lagringsperiode. Dette skjer imidlertid bare etter omtrent 3 måneders nedetid.

Utladningsegenskaper

Spenningen synker først raskt til 3,6–3,0 V (avhengig av størrelsen på utladningsstrømmen) og forblir nesten konstant gjennom hele utladningen. Etter oppbruddet av levering av e-post. energien senker også cellespenningen veldig raskt. Derfor må utladningen fullføres senest produsentens angitte utladningsspenning på 2,7 til 3,0 V.

Ellers kan produktets struktur bli skadet. Nedlastingsprosessen er relativt enkel å kontrollere. Den begrenses bare av verdien av strømmen og stopper når verdien av den endelige utladningsspenningen er nådd. Det eneste problemet er at egenskapene til individuelle celler i et sekvensielt arrangement aldri er de samme. Derfor må du passe på at spenningen til en hvilken som helst celle ikke faller under den endelige utladningsspenningen, da dette kan skade den og dermed føre til at hele batteriet ikke fungerer. Det samme bør tas i betraktning når du lader batteriet.

Den nevnte typen litiumceller med et annet katodemateriale, der oksydet av kobolt, nikkel eller mangan erstattes av fosfidet Li3V2 (PO4) 3, eliminerer de nevnte farene for skade på cellen på grunn av manglende overholdelse. Celler med en høyere kapasitet. Også deklarert levetid på omtrent 2 ladesykluser (ved 000% utladning) og spesielt det faktum at når cellen er fullstendig utladet, vil den ikke bli skadet. Fordelen er også en høyere nominell spenning på omtrent 80 ved lading opp til 4,2 V.

Fra beskrivelsen ovenfor kan det tydelig angis at litiumbatterier for tiden er det eneste alternativet, for eksempel lagring av energi for å kjøre bil sammenlignet med energien som er lagret i fossilt brensel i en drivstofftank. Enhver økning i batterispesifikk kapasitet vil øke konkurranseevnen til denne miljøvennlige stasjonen. Vi kan bare håpe at utviklingen ikke vil bremse, men tvert imot komme flere mil fremover.

Eksempler på biler som bruker hybrid- og elektriske batterier

Toyota Prius er en klassisk hybrid med lav effektreserve på ren elektrisk. kjøre

Toyota Prius bruker et 1,3 kWh NiMH -batteri, som hovedsakelig brukes som strømkilde for akselerasjon og lar en separat elektrisk stasjon brukes i en avstand på ca 2 km ved maks. hastighet på 50 km / t. Plug-In-versjonen bruker allerede litiumionbatterier med en kapasitet på 5,4 kWh, som lar deg kjøre utelukkende på en elektrisk stasjon i en avstand på 14-20 km med en maksimal hastighet. hastighet 100 km / t.

Opel Ampere-hybrid med økt effektreserve på ren e-post. kjøre

El-kjøretøyet med en utvidet rekkevidde (40-80 km), som Opel kaller den fireseter femdørs Amper, drives av en elektrisk motor som yter 111 kW (150 hk) og 370 Nm dreiemoment. Strømforsyningen drives av 220 T-formede litiumceller. De har en total effekt på 16 kWh og veier 180 kg. Generatoren er en 1,4 liters bensinmotor med en effekt på 63 kW.

Mitsubishi og MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. biler

Litiumionbatterier med en kapasitet på 16 kWh gjør at kjøretøyet kan kjøre opptil 150 km uten lading, målt i henhold til NEDC-standarden (New European Driving Cycle). Høyspenningsbatteriene (330 V) er plassert inne i gulvet og er også beskyttet av vuggerammen mot skader i tilfelle en støt. Det er et produkt av Lithium Energy Japan, et joint venture mellom Mitsubishi og GS Yuasa Corporation. Det er 88 artikler totalt. Strøm til stasjonen leveres av et 330 V litiumionbatteri, bestående av 88 50 Ah celler med en total kapasitet på 16 kWh. Batteriet lades fra et strømuttak i hjemmet innen seks timer, ved hjelp av en ekstern hurtiglader (125 A, 400 V), og batteriet lades til 80% på en halv time.

Jeg er selv en stor fan av elektriske kjøretøy og følger hele tiden med på hva som skjer på dette området, men virkeligheten for øyeblikket er ikke så optimistisk. Dette bekreftes også av informasjonen ovenfor, som viser at levetiden til både rene elektriske og hybridbiler ikke er lett, og ofte bare et tallspill utgir seg for å være det. Produksjonen deres er fortsatt svært krevende og dyr, og effektiviteten kan diskuteres gjentatte ganger. Den største ulempen med elektriske kjøretøy (hybrider) er den svært lave spesifikke kapasiteten til energien som er lagret i batterier sammenlignet med energien som er lagret i konvensjonelt drivstoff (diesel, bensin, flytende petroleumsgass, komprimert naturgass). For virkelig å bringe kraften til elektriske kjøretøy nærmere konvensjonelle biler, ville batterier måtte redusere vekten med minst en tidel. Det betyr at nevnte Audi R8 e-tron måtte lagre 42 kWh ikke i 470 kg, men i 47 kg. I tillegg ville ladetiden måtte reduseres betydelig. Omtrent en time ved 70-80% kapasitet er fortsatt mye, og jeg snakker ikke om 6-8 timer i snitt på full lading. Det er ingen grunn til å tro på bullshitet om nullproduksjon av CO2-elbiler heller. La oss umiddelbart merke det faktum at Energien i stikkontaktene våre genereres også av termiske kraftverk, og de produserer ikke bare nok CO2. For ikke å snakke om den mer komplekse produksjonen av en slik bil, hvor behovet for CO2 til produksjon er mye større enn i en klassisk. Vi må ikke glemme antall komponenter som inneholder tunge og giftige materialer og deres problematiske etterfølgende avhending.

Med alle minusene nevnt og ikke nevnt, har en elbil (hybrid) også ubestridelige fordeler. I bytrafikk eller over kortere avstander er deres mer økonomiske drift ubestridelig, bare på grunn av prinsippet om energilagring (gjenvinning) under bremsing, når det i konvensjonelle kjøretøy fjernes under bremsing i form av spillvarme til luften, ikke for å nevne muligheten noen km kjøring rundt i byen for billig opplading fra offentlig e-post. nett. Hvis vi sammenligner en ren elbil og en klassisk bil, så er det i en konvensjonell bil en forbrenningsmotor, som i seg selv er et ganske komplekst mekanisk element. Kraften må overføres til hjulene på en eller annen måte, og dette gjøres for det meste gjennom en manuell eller automatisk girkasse. Det er fortsatt en eller flere differensialer i veien, noen ganger også en drivaksel og en rekke akselaksler. Selvfølgelig må bilen også bremse, motoren må kjøles ned, og denne termiske energien går ubrukelig tapt for miljøet som restvarme. En elbil er mye mer effektiv og enklere – (gjelder ikke hybriddrift, noe som er veldig komplisert). Elbilen inneholder ikke girkasser, girkasser, kardaner og halvaksler, glem motoren foran, bak eller i midten. Den inneholder ikke en radiator, dvs. kjølevæske og starter. Fordelen med en elbil er at den kan installere motorer direkte i hjulene. Og plutselig har du den perfekte ATV-en som kan styre hvert hjul uavhengig av de andre. Derfor, med et elektrisk kjøretøy, vil det ikke være vanskelig å kontrollere bare ett hjul, og det er også mulig å velge og kontrollere den optimale kraftfordelingen for svinger. Hver av motorene kan også være en brems, igjen helt uavhengig av de andre hjulene, som konverterer i det minste noe av den kinetiske energien tilbake til elektrisk energi. Som et resultat vil konvensjonelle bremser bli utsatt for mye mindre belastning. Motorene kan produsere maksimalt tilgjengelig kraft nesten når som helst og uten forsinkelser. Effektiviteten deres når det gjelder å konvertere energi lagret i batterier til kinetisk energi er omtrent 90 %, som er omtrent tre ganger så stor som for konvensjonelle motorer. Følgelig genererer de ikke så mye restvarme og trenger ikke være vanskelig å kjøle ned. Alt du trenger for dette er god maskinvare, en kontrollenhet og en god programmerer.

Suma sumárum. Hvis elbiler eller hybrider er enda nærmere klassiske biler med drivstoffeffektive motorer, har de fortsatt en veldig vanskelig og vanskelig vei foran seg. Jeg håper bare at dette ikke blir bekreftet av en rekke villedende tall eller. overdrevet press fra tjenestemenn. Men la oss ikke fortvile. Utviklingen av nanoteknologi beveger seg virkelig med sprang og grenser, og kanskje er det virkelig mirakler som er i vente for oss i nær fremtid.

Til slutt vil jeg legge til en annen interessant ting. Det er allerede en tankstasjon for solenergi.

Toyota Industries Corp (TIC) har utviklet en ladestasjon for elektriske og hybridbiler. Stasjonen er også koblet til strømnettet, så solcellepanelene på 1,9 kW er mer sannsynlig en ekstra energikilde. Ved hjelp av en selvstendig (sol) strømkilde kan ladestasjonen gi en maksimal effekt på 110 VAC / 1,5 kW, når den er koblet til strømnettet, tilbyr den maksimalt 220 VAC / 3,2 kW.

Ubrukt elektrisitet fra solcellepaneler lagres i batterier, som kan lagre 8,4 kWh for senere bruk. Det er også mulig å levere strøm til distribusjonsnettet eller forsyningsstasjonstilbehør. Ladestativene som brukes på stasjonen har innebygd kommunikasjonsteknologi som kan identifisere henholdsvis kjøretøy. eierne deres bruker smartkort.

Viktige vilkår for batterier

• Makt - indikerer mengden elektrisk ladning (mengde energi) som er lagret i batteriet. Den er spesifisert i amperetimer (Ah) eller, for små enheter, i milliamperetimer (mAh). Et 1 Ah (= 1000 mAh) batteri er teoretisk i stand til å levere 1 ampere i én time.
• Intern motstand - indikerer batteriets evne til å gi mer eller mindre utladningsstrøm. For illustrasjon kan to beholdere brukes, en med et mindre utløp (høy indre motstand) og den andre med en større (lav indre motstand). Hvis vi bestemmer oss for å tømme dem, vil en beholder med et mindre dreneringshull tømmes saktere.
• Batteri nominell spenning - for nikkel-kadmium- og nikkel-metallhydrid-batterier er det 1,2 V, bly 2 V og litium fra 3,6 til 4,2 V. Under drift varierer denne spenningen innenfor 0,8 - 1,5 V for nikkel-kadmium- og nikkel-metallhydrid-batterier, 1,7 - 2,3 V for bly og 3-4,2 og 3,5-4,9 for litium.
• Ladestrøm, utladningsstrøm – uttrykt i ampere (A) eller milliampere (mA). Dette er viktig informasjon for praktisk bruk av det aktuelle batteriet for en bestemt enhet. Den bestemmer også betingelsene for riktig lading og utlading av batteriet slik at kapasiteten utnyttes maksimalt og samtidig ikke ødelegges.
• Lade iht. utslippskurve - viser grafisk endringen i spenning avhengig av tidspunktet for lading eller utlading av batteriet. Når et batteri er utladet, er det vanligvis en liten endring i spenning i omtrent 90 % av utladingstiden. Derfor er det svært vanskelig å bestemme den nåværende tilstanden til batteriet fra den målte spenningen.
• Selvutladning, selvutladning – Batteriet kan ikke opprettholde elektrisitet hele tiden. energi, siden reaksjonen ved elektrodene er en reversibel prosess. Et ladet batteri lades gradvis ut av seg selv. Denne prosessen kan ta fra flere uker til måneder. For blybatterier er dette 5-20% per måned, for nikkel-kadmium-batterier - ca 1% av den elektriske ladningen per dag, for nikkel-metallhydrid-batterier - ca 15-20% pr. måned, og litium taper omtrent 60 %. kapasitet i tre måneder. Selvutlading avhenger av omgivelsestemperaturen samt intern motstand (batterier med høyere indre motstand utlades mindre) og selvfølgelig er design, materialer som brukes og utførelse også viktig.
•  Batteri (sett) – Bare unntaksvis brukes batterier enkeltvis. Vanligvis er de koblet i et sett, nesten alltid koblet i serie. Den maksimale strømmen til et slikt sett er lik den maksimale strømmen til en individuell celle, merkespenningen er summen av merkespenningene til de individuelle cellene.
•  Akkumulering av batterier.  Et nytt eller ubrukt batteri bør utsettes for en, men fortrinnsvis flere (3-5) sakte fulladede og langsomme utladningssykluser. Denne langsomme prosessen setter batteriparametrene til ønsket nivå.
•  Minneeffekt – Dette skjer når batteriet lades og utlades til samme nivå med tilnærmet konstant, ikke for mye strøm, og det skal ikke være full eller dyp utlading av cellen. Denne bivirkningen påvirket NiCd (minimalt også NiMH).