Μπαταρίες για υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματα

Στο προηγούμενο άρθρο μας, συζητήσαμε την μπαταρία ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας, που απαιτείται κυρίως για την εκκίνηση ενός αυτοκινήτου, καθώς και για τη σχετικά βραχυπρόθεσμη λειτουργία του ηλεκτρικού εξοπλισμού. Ωστόσο, επιβάλλονται εντελώς διαφορετικές απαιτήσεις στις ιδιότητες των μπαταριών που χρησιμοποιούνται στον τομέα της προώθησης μεγάλων κινητών συσκευών, στην περίπτωσή μας, των υβριδικών οχημάτων και των ηλεκτρικών οχημάτων. Απαιτείται πολύ μεγαλύτερη ποσότητα αποθηκευμένης ενέργειας για να τροφοδοτήσει ένα όχημα και πρέπει να αποθηκευτεί κάπου. Σε ένα κλασικό αυτοκίνητο με κινητήρα εσωτερικής καύσης, αποθηκεύεται στη δεξαμενή με τη μορφή βενζίνης, ντίζελ ή υγραερίου. Στην περίπτωση ηλεκτρικού οχήματος ή υβριδικού οχήματος, αποθηκεύεται σε μπαταρίες, οι οποίες μπορούν να περιγραφούν ως το κύριο πρόβλημα με ένα ηλεκτρικό όχημα.

Οι τρέχοντες συσσωρευτές μπορούν να αποθηκεύσουν λίγη ενέργεια, ενώ είναι μάλλον ογκώδεις, βαριές και ταυτόχρονα, χρειάζονται αρκετές ώρες για να επαναφορτιστούν στο μέγιστο (συνήθως 8 ή περισσότερο). Αντίθετα, τα συμβατικά οχήματα με κινητήρες εσωτερικής καύσης μπορούν να αποθηκεύσουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας σε σύγκριση με τις μπαταρίες σε μια μικρή θήκη, με την προϋπόθεση ότι χρειάζεται μόνο ένα λεπτό, ίσως και δύο, για την επαναφόρτιση. Δυστυχώς, το πρόβλημα της αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας μαστίζει τα ηλεκτρικά οχήματα από την αρχή τους και παρά την αδιαμφισβήτητη πρόοδο, η ενεργειακή τους πυκνότητα που απαιτείται για την τροφοδοσία ενός οχήματος είναι ακόμα πολύ χαμηλή. Στις ακόλουθες γραμμές, εξοικονόμηση email Θα συζητήσουμε την ενέργεια με περισσότερες λεπτομέρειες και θα προσπαθήσουμε να φέρουμε πιο κοντά την πραγματική πραγματικότητα των αυτοκινήτων με καθαρό ηλεκτρικό ή υβριδικό σύστημα κίνησης. Υπάρχουν πολλοί μύθοι γύρω από αυτά τα «ηλεκτρονικά αυτοκίνητα», οπότε δεν βλάπτει να ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα τέτοιων κινήσεων.

Δυστυχώς, τα στοιχεία που δίνουν οι κατασκευαστές είναι επίσης πολύ αμφίβολα και είναι μάλλον θεωρητικά. Για παράδειγμα, το Kia Venga περιέχει έναν ηλεκτροκινητήρα με ισχύ 80 kW και ροπή 280 Nm. Η ισχύς παρέχεται από μπαταρίες ιόντων λιθίου χωρητικότητας 24 kWh, η εκτιμώμενη αυτονομία του Kia Vengy EV σύμφωνα με τον κατασκευαστή είναι 180 km. Η χωρητικότητα των μπαταριών μας λέει ότι, πλήρως φορτισμένες, μπορούν να παρέχουν κατανάλωση κινητήρα 24 kW, ή να τροφοδοτήσουν κατανάλωση 48 kW σε μισή ώρα, κλπ. Ένας απλός επανυπολογισμός, και δεν θα μπορέσουμε να διανύσουμε 180 χλμ. . Αν θέλαμε να σκεφτούμε μια τέτοια αυτονομία, τότε θα έπρεπε να οδηγούμε κατά μέσο όρο 60 km/h για περίπου 3 ώρες και η ισχύς του κινητήρα θα ήταν μόνο το ένα δέκατο της ονομαστικής τιμής, δηλαδή 8 kW. Με άλλα λόγια, με μια πραγματικά προσεκτική (προσεγμένη) βόλτα, όπου σχεδόν σίγουρα θα χρησιμοποιήσεις το φρένο στη δουλειά, μια τέτοια βόλτα είναι θεωρητικά εφικτή. Φυσικά, δεν εξετάζουμε τη συμπερίληψη διαφόρων ηλεκτρικών εξαρτημάτων. Ο καθένας μπορεί ήδη να φανταστεί τι αυταπάρνηση σε σύγκριση με ένα κλασικό αυτοκίνητο. Ταυτόχρονα, ρίχνεις 40 λίτρα ντίζελ στο κλασικό Venga και οδηγείς εκατοντάδες και εκατοντάδες χιλιόμετρα χωρίς περιορισμούς. Γιατί έτσι? Ας προσπαθήσουμε να συγκρίνουμε πόση από αυτή την ενέργεια και πόσο βάρος μπορεί να χωρέσει ένα κλασικό αυτοκίνητο στο ρεζερβουάρ, και πόσο ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο μπορεί να χωρέσει σε μπαταρίες - διαβάστε περισσότερα ΕΔΩ.

Μερικά στοιχεία από τη χημεία και τη φυσική

• θερμιδική αξία της βενζίνης: 42,7 MJ / kg,
• θερμιδική αξία καυσίμου ντίζελ: 41,9 MJ / kg,
• πυκνότητα βενζίνης: 725 kg / m3,
• πυκνότητα λαδιού: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Ενέργεια είναι η ικανότητα εκτέλεσης εργασίας, μετρούμενη σε joules (J), κιλοβατώρες (kWh). Η εργασία (μηχανική) εκδηλώνεται με μεταβολή της ενέργειας κατά την κίνηση του σώματος, έχει τις ίδιες μονάδες με την ενέργεια. Η ισχύς εκφράζει την ποσότητα της εργασίας που γίνεται ανά μονάδα χρόνου, με τη μονάδα βάσης να είναι τα watt (W).

Ειδική ισχύς πηγών ενέργειας

Ενεργειακός πόρος	Θερμιδική αξία / kg πυκνότητα	Θερμιδική αξία / l Ενέργεια / l	Ενέργεια / kg
Βενζίνη	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Λάδι	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Μπαταρία ιόντων λιθίου (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Από τα παραπάνω είναι σαφές ότι, για παράδειγμα, με θερμιδική αξία 42,7 MJ / kg και πυκνότητα 725 kg / m3, η βενζίνη προσφέρει ενέργεια 8,60 kWh ανά λίτρο ή 11,86 kWh ανά κιλό. Εάν κατασκευάσουμε τις τρέχουσες μπαταρίες που είναι τώρα εγκατεστημένες σε ηλεκτρικά οχήματα, για παράδειγμα, ιόντα λιθίου, η χωρητικότητά τους είναι μικρότερη από 0,1 kWh ανά κιλό (για απλότητα, θα λάβουμε υπόψη 0,1 kWh). Τα συμβατικά καύσιμα παρέχουν εκατό φορές περισσότερη ενέργεια για το ίδιο βάρος. Θα καταλάβετε ότι αυτή είναι μια τεράστια διαφορά. Αν το χωρίσουμε σε μικρά, για παράδειγμα, το Chevrolet Cruze με μπαταρία 31 kWh μεταφέρει ενέργεια που μπορεί να χωρέσει σε λιγότερο από 2,6 κιλά βενζίνης ή, αν θέλετε, περίπου 3,5 λίτρα βενζίνης.

Μπορείτε να πείτε πώς είναι πιθανό ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο να ξεκινήσει καθόλου και όχι ότι θα έχει ακόμα περισσότερα από 100 χιλιόμετρα ενέργειας. Ο λόγος είναι απλός. Ο ηλεκτροκινητήρας είναι πολύ πιο αποδοτικός όσον αφορά τη μετατροπή της αποθηκευμένης ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Συνήθως, θα πρέπει να έχει απόδοση 90%, ενώ η απόδοση ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης είναι περίπου 30% για έναν βενζινοκινητήρα και 35% για έναν κινητήρα ντίζελ. Επομένως, για να παρέχει την ίδια ισχύ στον ηλεκτροκινητήρα, αρκεί με πολύ χαμηλότερο ενεργειακό απόθεμα.

Ευκολία χρήσης μεμονωμένων μονάδων δίσκου

Μετά την αξιολόγηση του απλοποιημένου υπολογισμού, υποτίθεται ότι μπορούμε να λάβουμε περίπου 2,58 kWh μηχανικής ενέργειας από ένα λίτρο βενζίνης, 3,42 kWh από ένα λίτρο καυσίμου ντίζελ και 0,09 kWh από ένα κιλό μπαταρίας ιόντων λιθίου. Άρα η διαφορά δεν είναι μεγαλύτερη από εκατονταπλάσια, αλλά μόνο περίπου τριάντα φορές. Αυτός είναι ο καλύτερος αριθμός, αλλά δεν είναι πραγματικά ροζ. Για παράδειγμα, σκεφτείτε το σπορ Audi R8. Οι πλήρως φορτισμένες μπαταρίες του, βάρους 470 κιλών, έχουν ισοδύναμο ενέργειας 16,3 λίτρων βενζίνης ή μόλις 12,3 λίτρων καυσίμου ντίζελ. Ή, αν είχαμε ένα Audi A4 3,0 TDI με χωρητικότητα ρεζερβουάρ 62 λίτρων καυσίμου ντίζελ και θέλαμε να έχουμε την ίδια εμβέλεια σε μια αμιγώς μπαταρία, θα χρειαζόμασταν περίπου 2350 κιλά μπαταριών. Μέχρι στιγμής, αυτό το γεγονός δεν δίνει στο ηλεκτρικό αυτοκίνητο ένα πολύ λαμπρό μέλλον. Ωστόσο, δεν χρειάζεται να ρίξετε ένα κυνηγετικό όπλο στη σίκαλη, καθώς η πίεση για την ανάπτυξη τέτοιων «ηλεκτρονικών αυτοκινήτων» θα απομακρυνθεί από το αδίστακτο πράσινο λόμπι, οπότε είτε αρέσει είτε όχι στις αυτοκινητοβιομηχανίες, πρέπει να παράγουν κάτι «πράσινο». . ". Σίγουρη αντικατάσταση μιας αμιγώς ηλεκτρικής κίνησης είναι τα λεγόμενα υβριδικά, που συνδυάζουν έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης με έναν ηλεκτροκινητήρα. Επί του παρόντος, τα πιο γνωστά είναι, για παράδειγμα, το Toyota Prius (Auris HSD με την ίδια υβριδική τεχνολογία) ή το Honda Inside. Ωστόσο, η αμιγώς ηλεκτρική εμβέλειά τους είναι ακόμα για γέλια. Στην πρώτη περίπτωση, περίπου 2 χλμ. (στην τελευταία έκδοση του Plug In έχει αυξηθεί "στα" 20 χλμ.) και στη δεύτερη, η Honda δεν χτυπά καν σε μια αμιγώς ηλεκτρική κίνηση. Μέχρι στιγμής, η αποτελεσματικότητα που προκύπτει στην πράξη δεν είναι τόσο θαυματουργή όσο υποδηλώνει η μαζική διαφήμιση. Η πραγματικότητα έχει δείξει ότι μπορούν να τα χρωματίσουν με οποιαδήποτε μπλε κίνηση (οικονομία) κυρίως με συμβατική τεχνολογία. Το πλεονέκτημα του υβριδικού σταθμού παραγωγής ενέργειας έγκειται κυρίως στην οικονομία καυσίμου κατά την οδήγηση στην πόλη. Η Audi είπε πρόσφατα ότι προς το παρόν είναι απαραίτητο μόνο να μειωθεί το σωματικό βάρος για να επιτευχθεί, κατά μέσο όρο, η ίδια οικονομία καυσίμου που επιτυγχάνουν ορισμένες μάρκες εγκαθιστώντας ένα υβριδικό σύστημα σε ένα αυτοκίνητο. Τα νέα μοντέλα ορισμένων αυτοκινήτων αποδεικνύουν επίσης ότι δεν πρόκειται για κραυγή στο σκοτάδι. Για παράδειγμα, το Volkswagen Golf έβδομης γενιάς που παρουσιάστηκε πρόσφατα χρησιμοποιεί ελαφρύτερα εξαρτήματα για να μάθει και στην πράξη καταναλώνει λιγότερα καύσιμα από πριν. Η ιαπωνική αυτοκινητοβιομηχανία Mazda έχει πάρει παρόμοια κατεύθυνση. Παρά τους ισχυρισμούς αυτούς, η ανάπτυξη μιας υβριδικής κίνησης «μεγάλης εμβέλειας» συνεχίζεται. Ως παράδειγμα, θα αναφέρω το Opel Ampera και, παραδόξως, το μοντέλο από το Audi A1 e-tron.

Ευκολία χρήσης μεμονωμένων μονάδων δίσκου

Ενεργειακός πόρος	Απόδοση κινητήρα	Αποτελεσματική ενέργεια / l	Αποτελεσματική ενέργεια / kg
Βενζίνη	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Λάδι	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Μπαταρίες ιόντων λιθίου	0,90	-	ΕΝΤΑΞΕΙ. 0,1 kWh / kg

Opel Ampera

Αν και το Opel Ampera παρουσιάζεται συχνά ως ηλεκτρικό όχημα, είναι στην πραγματικότητα ένα υβριδικό όχημα. Εκτός από τον ηλεκτροκινητήρα, το Ampere χρησιμοποιεί επίσης έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης 1,4 λίτρων 63 kW. Ωστόσο, αυτός ο κινητήρας βενζίνης δεν κινεί άμεσα τους τροχούς, αλλά μάλλον λειτουργεί ως γεννήτρια σε περίπτωση που εξαντληθούν οι ηλεκτρικές στήλες των μπαταριών. ενέργεια. Το ηλεκτρικό μέρος αντιπροσωπεύεται από έναν ηλεκτροκινητήρα με ισχύ 111 kW (150 ίππους) και ροπή 370 Nm. Το τροφοδοτικό τροφοδοτείται από 220 κελιά λιθίου σχήματος Τ. Έχουν συνολική ισχύ 16 kWh και βάρος 180 κιλά. Αυτό το ηλεκτρικό αυτοκίνητο μπορεί να διανύσει 40-80 χιλιόμετρα με αμιγώς ηλεκτρική κίνηση. Αυτή η απόσταση είναι συχνά επαρκής για όλη την ημέρα στην πόλη και μειώνει σημαντικά το λειτουργικό κόστος καθώς η κίνηση στην πόλη απαιτεί σημαντική κατανάλωση καυσίμου στην περίπτωση των κινητήρων καύσης. Οι μπαταρίες μπορούν επίσης να επαναφορτιστούν από μια τυπική πρίζα και όταν συνδυάζονται με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, η εμβέλεια του Ampera εκτείνεται σε πολύ αξιοσέβαστα πεντακόσια χιλιόμετρα.

Audi e electron A1

Η Audi, η οποία προτιμά μια κλασική κίνηση με πιο προηγμένη τεχνολογία από μια τεχνικά πολύ απαιτητική υβριδική κίνηση, παρουσίασε ένα ενδιαφέρον υβριδικό αυτοκίνητο A1 e-tron πριν από περισσότερα από δύο χρόνια. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χωρητικότητας 12 kWh και βάρους 150 κιλών φορτίζονται από έναν κινητήρα Wankel ως μέρος μιας γεννήτριας που χρησιμοποιεί την ενέργεια με τη μορφή βενζίνης που αποθηκεύεται σε μια δεξαμενή 254 λίτρων. Ο κινητήρας έχει όγκο 15 κυβικά μέτρα. cm και παράγει 45 kW/h el. ενέργεια. Ο ηλεκτροκινητήρας έχει ισχύ 75 kW και μπορεί να παράγει έως και 0 kW ισχύ σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η επιτάχυνση από τα 100 στα 10 είναι περίπου 130 δευτερόλεπτα και η τελική ταχύτητα περίπου 50 χλμ./ώρα Το αυτοκίνητο μπορεί να ταξιδέψει περίπου 12 χλμ. γύρω από την πόλη με αμιγώς ηλεκτρική κίνηση. Μετά την εξάντληση του ε. η ενέργεια ενεργοποιείται διακριτικά από τον περιστροφικό κινητήρα εσωτερικής καύσης και επαναφορτίζει την ηλεκτρική ενέργεια. ενέργεια για μπαταρίες. Η συνολική αυτονομία με πλήρως φορτισμένες μπαταρίες και 250 λίτρα βενζίνης είναι περίπου 1,9 km με μέση κατανάλωση 100 λίτρα ανά 1450 km. Το βάρος λειτουργίας του οχήματος είναι 12 κιλά. Ας ρίξουμε μια ματιά σε μια απλή μετατροπή για να δούμε σε άμεση σύγκριση πόση ενέργεια κρύβεται σε ένα ρεζερβουάρ 30 λίτρων. Αν υποθέσουμε ότι η απόδοση του σύγχρονου κινητήρα Wankel είναι 70%, τότε τα 9 κιλά του, μαζί με 12 κιλά (31 λίτρα) βενζίνης, ισοδυναμούν με 79 kWh ενέργειας που αποθηκεύεται σε μπαταρίες. Άρα 387,5 κιλά κινητήρα και ρεζερβουάρ = 1 κιλό μπαταρίες (υπολογίζονται στα βάρη Audi A9 e-Tron). Αν θέλαμε να αυξήσουμε το ρεζερβουάρ καυσίμου κατά 62 λίτρα, θα είχαμε ήδη XNUMX kWh διαθέσιμη ενέργεια για την τροφοδοσία του αυτοκινήτου. Έτσι θα μπορούσαμε να συνεχίσουμε. Αλλά πρέπει να έχει ένα πιάσιμο. Δεν θα είναι πλέον ένα «πράσινο» αυτοκίνητο. Έτσι και εδώ φαίνεται ξεκάθαρα ότι η ηλεκτρική κίνηση περιορίζεται σημαντικά από την πυκνότητα ισχύος της ενέργειας που αποθηκεύεται στις μπαταρίες.

Συγκεκριμένα, η υψηλότερη τιμή, καθώς και το υψηλό βάρος, οδήγησαν στο γεγονός ότι η υβριδική κίνηση στο Audi έχει σταδιακά ξεθωριάσει στο παρασκήνιο. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι η ανάπτυξη υβριδικών αυτοκινήτων και ηλεκτρικών οχημάτων στην Audi έχει υποτιμηθεί πλήρως. Πρόσφατα εμφανίστηκαν πληροφορίες για τη νέα έκδοση του μοντέλου A1 e-tron. Σε σύγκριση με το προηγούμενο, ο περιστροφικός κινητήρας/γεννήτρια έχει αντικατασταθεί από έναν τρικύλινδρο υπερτροφοδοτούμενο κινητήρα 1,5 kW 94 λίτρων. Η χρήση της κλασικής μονάδας εσωτερικής καύσης αναγκάστηκε από την Audi κυρίως λόγω των δυσκολιών που σχετίζονται με αυτό το κιβώτιο ταχυτήτων και ο νέος τρικύλινδρος κινητήρας έχει σχεδιαστεί όχι μόνο για να φορτίζει τις μπαταρίες, αλλά και να λειτουργεί απευθείας με τους κινητήριους τροχούς. Οι μπαταρίες Sanyo έχουν την ίδια ισχύ 12 kWh και η αυτονομία της αμιγώς ηλεκτρικής κίνησης έχει αυξηθεί ελαφρώς στα 80 χιλιόμετρα περίπου. Η Audi λέει ότι το αναβαθμισμένο A1 e-tron θα πρέπει να είναι κατά μέσο όρο ένα λίτρο ανά εκατό χιλιόμετρα. Δυστυχώς, αυτή η δαπάνη έχει ένα εμπόδιο. Για υβριδικά οχήματα με εκτεταμένη αμιγώς ηλεκτρική αυτονομία. Ο δίσκος χρησιμοποιεί μια ενδιαφέρουσα τεχνική για τον υπολογισμό του τελικού ρυθμού ροής. Η λεγόμενη κατανάλωση αγνοείται. ανεφοδιασμός από το δίκτυο φόρτισης μπαταρίας, καθώς και η τελική κατανάλωση l / 100 km, λαμβάνει υπόψη μόνο την κατανάλωση βενζίνης για τα τελευταία 20 km οδήγησης, όταν υπάρχει ρεύμα. φόρτιση μπαταρίας. Με έναν πολύ απλό υπολογισμό, μπορούμε να το υπολογίσουμε εάν οι μπαταρίες ήταν κατάλληλα αποφορτισμένες. οδηγήσαμε αφού κόπηκε το ρεύμα. ενέργεια από καθαρά μπαταρίες βενζίνης, ως αποτέλεσμα, η κατανάλωση θα αυξηθεί πέντε φορές, δηλαδή 5 λίτρα βενζίνης ανά 100 km.

Audi A1 e-tron II. γενιά

Προβλήματα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας

Το θέμα της αποθήκευσης ενέργειας είναι τόσο παλιό όσο και η ίδια η ηλεκτρική μηχανική. Οι πρώτες πηγές ηλεκτρικής ενέργειας ήταν οι γαλβανικές κυψέλες. Μετά από σύντομο χρονικό διάστημα ανακαλύφθηκε η δυνατότητα αναστρέψιμης διαδικασίας συσσώρευσης ηλεκτρικής ενέργειας σε γαλβανικές δευτερεύουσες κυψέλες – μπαταρίες. Οι πρώτες μπαταρίες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν μπαταρίες μολύβδου, μετά από σύντομο χρονικό διάστημα νικελίου-σιδήρου και λίγο αργότερα νικελίου-καδμίου και η πρακτική χρήση τους κράτησε πάνω από εκατό χρόνια. Θα πρέπει επίσης να προστεθεί ότι, παρά την εντατική παγκόσμια έρευνα στον τομέα αυτό, ο βασικός σχεδιασμός τους δεν έχει αλλάξει πολύ. Χρησιμοποιώντας νέες τεχνολογίες κατασκευής, βελτιώνοντας τις ιδιότητες των βασικών υλικών και χρησιμοποιώντας νέα υλικά για διαχωριστές κυψελών και αγγείων, κατέστη δυνατό να μειωθεί ελαφρώς το ειδικό βάρος, να μειωθεί η αυτοεκφόρτιση των κυψελών και να αυξηθεί η άνεση και η ασφάλεια του χειριστή. αλλά μέχρι εκεί. Το πιο σημαντικό μειονέκτημα, δηλ. Παρέμεινε μια πολύ δυσμενής αναλογία της ποσότητας της αποθηκευμένης ενέργειας προς το βάρος και τον όγκο των μπαταριών. Ως εκ τούτου, αυτές οι μπαταρίες χρησιμοποιήθηκαν κυρίως σε στατικές εφαρμογές (εφεδρικά τροφοδοτικά σε περίπτωση βλάβης του κύριου τροφοδοτικού κ.λπ.). Οι μπαταρίες χρησιμοποιήθηκαν ως πηγή ενέργειας για συστήματα έλξης, ειδικά στους σιδηροδρόμους (καρότσια μεταφοράς), όπου το μεγάλο βάρος και οι σημαντικές διαστάσεις επίσης δεν επηρέασαν πάρα πολύ.

Πρόοδος αποθήκευσης ενέργειας

Ωστόσο, η ανάγκη ανάπτυξης κυψελών με μικρή χωρητικότητα και διαστάσεις σε ώρες αμπέρ έχει αυξηθεί. Έτσι, σχηματίστηκαν αλκαλικές πρωτογενείς κυψέλες και σφραγισμένες εκδόσεις μπαταριών νικελίου-καδμίου (NiCd) και στη συνέχεια μπαταρίες υδριδίου νικελίου-μετάλλου (NiMH). Για την ενθυλάκωση των κυττάρων, επιλέχθηκαν τα ίδια σχήματα και μεγέθη χιτωνίου όπως για τα μέχρι σήμερα συμβατικά κύρια κύτταρα χλωριούχου ψευδαργύρου. Ειδικότερα, οι επιτευχθείσες παράμετροι μπαταριών υδριδίου νικελίου-μετάλλου καθιστούν δυνατή τη χρήση τους, ιδίως σε κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, χειροκίνητες κινήσεις εργαλείων κ.λπ. Η τεχνολογία κατασκευής αυτών των κυψελών διαφέρει από τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για κύτταρα με μεγάλη χωρητικότητα σε αμπέρ-ώρες. Η ελασματοειδής διάταξη του συστήματος ηλεκτροδίων μεγάλων κυψελών αντικαθίσταται από την τεχνολογία μετατροπής του συστήματος ηλεκτροδίων, συμπεριλαμβανομένων των διαχωριστών, σε κυλινδρικό πηνίο, το οποίο εισάγεται και έρχεται σε επαφή με κύτταρα κανονικού σχήματος σε μεγέθη AAA, AA, C και D, αντίστοιχα. πολλαπλάσια του μεγέθους τους. Για ορισμένες ειδικές εφαρμογές, παράγονται ειδικά επίπεδα κύτταρα.

Το πλεονέκτημα των ερμητικών κυψελών με σπειροειδή ηλεκτρόδια είναι πολλές φορές μεγαλύτερη ικανότητα φόρτισης και εκφόρτισης με υψηλά ρεύματα και ο λόγος της σχετικής ενεργειακής πυκνότητας προς το βάρος και τον όγκο της κυψέλης σε σύγκριση με τον κλασικό σχεδιασμό μεγάλων κυψελών. Το μειονέκτημα είναι περισσότερη αυτοεκφόρτιση και λιγότεροι κύκλοι εργασίας. Η μέγιστη χωρητικότητα ενός κυττάρου NiMH είναι περίπου 10 Ah. Όμως, όπως και με άλλους κυλίνδρους μεγαλύτερης διαμέτρου, δεν επιτρέπουν τη φόρτιση πολύ υψηλών ρευμάτων λόγω προβληματικής απαγωγής θερμότητας, η οποία μειώνει σημαντικά τη χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα και επομένως αυτή η πηγή χρησιμοποιείται μόνο ως βοηθητική μπαταρία σε υβριδικό σύστημα (Toyota Prius 1,3 ,XNUMX kWh).

Μια σημαντική πρόοδος στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας ήταν η ανάπτυξη ασφαλών μπαταριών λιθίου. Το λίθιο είναι ένα στοιχείο με υψηλή ηλεκτροχημική τιμή δυναμικού, αλλά είναι επίσης εξαιρετικά αντιδραστικό με οξειδωτική έννοια, γεγονός που προκαλεί επίσης προβλήματα κατά τη χρήση του μετάλλου λιθίου στην πράξη. Όταν το λίθιο έρχεται σε επαφή με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, συμβαίνει καύση, η οποία, ανάλογα με τις ιδιότητες του περιβάλλοντος, μπορεί να έχει τον χαρακτήρα έκρηξης. Αυτή η δυσάρεστη ιδιότητα μπορεί να εξαλειφθεί είτε προστατεύοντας προσεκτικά την επιφάνεια, είτε χρησιμοποιώντας λιγότερο ενεργές ενώσεις λιθίου. Επί του παρόντος, οι πιο συνηθισμένες μπαταρίες ιόντων λιθίου και πολυμερών λιθίου με χωρητικότητα 2 έως 4 Ah σε αμπέρ ώρες. Η χρήση τους είναι παρόμοια με αυτή του NiMh και σε μέση τάση εκφόρτισης 3,2 V, είναι διαθέσιμη 6 έως 13 Wh ενέργειας. Σε σύγκριση με τις μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου, οι μπαταρίες λιθίου μπορούν να αποθηκεύσουν δύο έως τέσσερις φορές περισσότερη ενέργεια για τον ίδιο όγκο. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου (πολυμερούς) έχουν ηλεκτρολύτη σε μορφή γέλης ή στερεής μορφής και μπορούν να κατασκευαστούν σε επίπεδες κυψέλες λεπτές όσο μερικά δέκατα του χιλιοστού σε σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα που ταιριάζει στις ανάγκες της αντίστοιχης εφαρμογής.

Η ηλεκτρική κίνηση σε ένα επιβατικό αυτοκίνητο μπορεί να γίνει ως κύρια και μοναδική (ηλεκτρικό αυτοκίνητο) ή συνδυασμένη, όπου η ηλεκτρική κίνηση μπορεί να είναι τόσο η κυρίαρχη όσο και η βοηθητική πηγή πρόσφυσης (υβριδική κίνηση). Ανάλογα με την παραλλαγή που χρησιμοποιείται, οι ενεργειακές απαιτήσεις για τη λειτουργία του οχήματος και επομένως η χωρητικότητα των μπαταριών διαφέρουν. Στα ηλεκτρικά οχήματα, η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι μεταξύ 25 και 50 kWh και με υβριδικό σύστημα μετάδοσης κίνησης είναι φυσικά χαμηλότερη και κυμαίνεται από 1 έως 10 kWh. Από τις δεδομένες τιμές μπορεί να φανεί ότι σε τάση ενός στοιχείου (λιθίου) 3,6 V, είναι απαραίτητο να συνδέσετε τα κελιά σε σειρά. Προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες σε αγωγούς διανομής, μετατροπείς και περιελίξεις κινητήρα, συνιστάται η επιλογή τάσης υψηλότερη από τη συνηθισμένη στο ενσωματωμένο δίκτυο (12 V) για κινητήρες - οι τιμές που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι από 250 έως 500 V. Από Σήμερα, τα κύτταρα λιθίου είναι προφανώς ο καταλληλότερος τύπος. Ομολογουμένως, εξακολουθούν να είναι πολύ ακριβά, ειδικά σε σύγκριση με μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Ωστόσο, είναι πολύ πιο δύσκολα.

Η ονομαστική τάση των συμβατικών στοιχείων μπαταρίας λιθίου είναι 3,6 V. Αυτή η τιμή διαφέρει από τα συμβατικά στοιχεία νικελίου-υδριδίου μετάλλου, αντίστοιχα. NiCd, τα οποία έχουν ονομαστική τάση 1,2 V (ή μόλυβδο - 2 V), η οποία, εάν χρησιμοποιηθεί στην πράξη, δεν επιτρέπει την εναλλαξιμότητα και των δύο τύπων. Η φόρτιση αυτών των μπαταριών λιθίου χαρακτηρίζεται από την ανάγκη να διατηρηθεί με μεγάλη ακρίβεια η τιμή της μέγιστης τάσης φόρτισης, η οποία απαιτεί ειδικό τύπο φορτιστή και, ειδικότερα, δεν επιτρέπει τη χρήση συστημάτων φόρτισης που έχουν σχεδιαστεί για άλλους τύπους κυψελών.

Κύρια χαρακτηριστικά των μπαταριών λιθίου

Τα κύρια χαρακτηριστικά των μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα και υβριδικά μπορούν να θεωρηθούν τα χαρακτηριστικά φόρτισης και εκφόρτισης.

Χαρακτηριστικό φόρτισης 

Η διαδικασία φόρτισης απαιτεί ρύθμιση του ρεύματος φόρτισης, ο έλεγχος της τάσης της κυψέλης και ο έλεγχος της τρέχουσας θερμοκρασίας δεν μπορούν να παραλειφθούν. Για τις κυψέλες λιθίου που χρησιμοποιούνται σήμερα και χρησιμοποιούν LiCoO2 ως ηλεκτρόδιο καθόδου, το μέγιστο όριο τάσης φόρτισης είναι 4,20 έως 4,22 V ανά κυψέλη. Η υπέρβαση αυτής της τιμής οδηγεί σε βλάβη των ιδιοτήτων του κελιού και, αντιστρόφως, η μη επίτευξη αυτής της τιμής σημαίνει μη χρήση της ονομαστικής χωρητικότητας του κελιού. Για τη φόρτιση, χρησιμοποιείται το συνηθισμένο χαρακτηριστικό IU, δηλαδή, σε πρώτη φάση φορτίζεται με σταθερό ρεύμα έως ότου επιτευχθεί τάση 4,20 V / κυψέλη. Το ρεύμα φόρτισης περιορίζεται στη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή που καθορίζεται από τον κατασκευαστή των κυψελών, αντίστοιχα. επιλογές φορτιστή. Ο χρόνος φόρτισης στο πρώτο στάδιο κυμαίνεται από αρκετές δεκάδες λεπτά έως αρκετές ώρες, ανάλογα με το μέγεθος του ρεύματος φόρτισης. Η τάση της κυψέλης αυξάνεται σταδιακά μέχρι το μέγιστο. τιμές 4,2 V. Όπως ήδη αναφέρθηκε, η τάση αυτή δεν πρέπει να ξεπεραστεί λόγω του κινδύνου βλάβης της κυψέλης. Στην πρώτη φάση της φόρτισης, το 70 έως 80% της ενέργειας αποθηκεύεται στα κύτταρα, στη δεύτερη φάση το υπόλοιπο. Στη δεύτερη φάση, η τάση φόρτισης διατηρείται στη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή και το ρεύμα φόρτισης μειώνεται σταδιακά. Η φόρτιση ολοκληρώνεται όταν το ρεύμα έχει πέσει στο 2-3% περίπου του ονομαστικού ρεύματος εκφόρτισης της κυψέλης. Δεδομένου ότι η μέγιστη τιμή των ρευμάτων φόρτισης στην περίπτωση μικρότερων κυψελών είναι επίσης αρκετές φορές υψηλότερη από το ρεύμα εκφόρτισης, ένα σημαντικό μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να εξοικονομηθεί στην πρώτη φάση φόρτισης. ενέργεια σε σχετικά πολύ σύντομο χρονικό διάστημα (περίπου ½ και 1 ώρα). Έτσι, σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, είναι δυνατή η φόρτιση των μπαταριών ενός ηλεκτρικού οχήματος σε επαρκή χωρητικότητα σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Ακόμη και στην περίπτωση των κυψελών λιθίου, η συσσωρευμένη ηλεκτρική ενέργεια μειώνεται μετά από μια ορισμένη περίοδο αποθήκευσης. Ωστόσο, αυτό συμβαίνει μόνο μετά από περίπου 3 μήνες διακοπής λειτουργίας.

Χαρακτηριστικά απαλλαγής

Η τάση αρχικά πέφτει γρήγορα στα 3,6-3,0 V (ανάλογα με το μέγεθος του ρεύματος εκκένωσης) και παραμένει σχεδόν σταθερή καθ 'όλη τη διάρκεια της εκφόρτισης. Μετά την εξάντληση της προμήθειας e-mail. η ενέργεια μειώνει επίσης την τάση της κυψέλης πολύ γρήγορα. Επομένως, η εκφόρτιση πρέπει να ολοκληρωθεί το αργότερο μέχρι την καθορισμένη τάση εκφόρτισης του κατασκευαστή από 2,7 έως 3,0 V.

Διαφορετικά, η δομή του προϊόντος μπορεί να υποστεί ζημιά. Η διαδικασία εκφόρτωσης είναι σχετικά εύκολη στον έλεγχο. Περιορίζεται μόνο από την τιμή του ρεύματος και σταματά όταν επιτευχθεί η τιμή της τελικής τάσης εκφόρτισης. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι οι ιδιότητες των μεμονωμένων κυττάρων σε μια διαδοχική διάταξη δεν είναι ποτέ οι ίδιες. Επομένως, πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε να διασφαλιστεί ότι η τάση οποιασδήποτε κυψέλης δεν πέφτει κάτω από την τελική τάση εκφόρτισης, καθώς αυτό μπορεί να την καταστρέψει και έτσι να προκαλέσει δυσλειτουργία ολόκληρης της μπαταρίας. Το ίδιο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη φόρτιση της μπαταρίας.

Ο αναφερόμενος τύπος κυττάρων λιθίου με διαφορετικό υλικό καθόδου, στο οποίο το οξείδιο του κοβαλτίου, του νικελίου ή του μαγγανίου αντικαθίσταται από το φωσφίδιο Li3V2 (PO4) 3, εξαλείφει τους αναφερόμενους κινδύνους βλάβης στο κύτταρο λόγω μη συμμόρφωσης. υψηλότερη χωρητικότητα. Επίσης δηλώνεται η δηλωμένη διάρκεια ζωής τους περίπου 2 κύκλων φόρτισης (σε 000% εκφόρτιση) και κυρίως το γεγονός ότι όταν το κύτταρο αποφορτιστεί πλήρως, δεν θα υποστεί ζημιά. Το πλεονέκτημα είναι επίσης υψηλότερη ονομαστική τάση περίπου 80 όταν φορτίζεται έως 4,2 V.

Από την παραπάνω περιγραφή, μπορεί σαφώς να αναφερθεί ότι οι μπαταρίες λιθίου είναι προς το παρόν η μόνη εναλλακτική λύση, όπως η αποθήκευση ενέργειας για την οδήγηση ενός αυτοκινήτου σε σύγκριση με την ενέργεια που αποθηκεύεται στα ορυκτά καύσιμα σε μια δεξαμενή καυσίμου. Οποιαδήποτε αύξηση της χωρητικότητας της μπαταρίας θα αυξήσει την ανταγωνιστικότητα αυτής της φιλικής προς το περιβάλλον κίνησης. Μπορούμε μόνο να ελπίζουμε ότι η ανάπτυξη δεν θα επιβραδυνθεί, αλλά, αντίθετα, θα προχωρήσει αρκετά μίλια.

Παραδείγματα οχημάτων που χρησιμοποιούν υβριδικές και ηλεκτρικές μπαταρίες

Το Toyota Prius είναι ένα κλασικό υβρίδιο με χαμηλό αποθεματικό ισχύος σε καθαρό ηλεκτρικό. οδηγώ

Το Toyota Prius χρησιμοποιεί μπαταρία NiMH 1,3 kWh, η οποία χρησιμοποιείται κυρίως ως πηγή ενέργειας για επιτάχυνση και επιτρέπει τη χρήση ξεχωριστής ηλεκτρικής κίνησης για απόσταση περίπου 2 χλμ. ταχύτητα 50 km / h. Η έκδοση Plug-In χρησιμοποιεί ήδη μπαταρίες ιόντων λιθίου χωρητικότητας 5,4 kWh, η οποία σας επιτρέπει να οδηγείτε αποκλειστικά με ηλεκτρική κίνηση για απόσταση 14-20 km με μέγιστη ταχύτητα. ταχύτητα 100 χλμ. / ώρα.

Opel Ampere-hybrid με αυξημένο αποθεματικό ισχύος σε καθαρό e-mail. οδηγώ

Το ηλεκτρικό όχημα με εκτεταμένη αυτονομία (40-80 χλμ.), Όπως αποκαλεί η Opel το τετραθέσιο πεντάθυρο Amper, τροφοδοτείται από έναν ηλεκτροκινητήρα με ισχύ 111 kW (150 ίππους) και ροπή 370 Nm. Το τροφοδοτικό τροφοδοτείται από 220 κελιά λιθίου σχήματος Τ. Έχουν συνολική ισχύ 16 kWh και βάρος 180 κιλά. Η γεννήτρια είναι ένας βενζινοκινητήρας 1,4 λίτρων με ισχύ 63 kW.

Mitsubishi και MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. αυτοκίνητα

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χωρητικότητας 16 kWh επιτρέπουν στο όχημα να διανύσει έως και 150 χιλιόμετρα χωρίς επαναφόρτιση, όπως μετρήθηκε σύμφωνα με το πρότυπο NEDC (New European Driving Cycle). Οι μπαταρίες υψηλής τάσης (330 V) βρίσκονται μέσα στο δάπεδο και προστατεύονται επίσης από το πλαίσιο της βάσης από ζημιές σε περίπτωση πρόσκρουσης. Είναι προϊόν της Lithium Energy Japan, μια κοινή επιχείρηση μεταξύ της Mitsubishi και της GS Yuasa Corporation. Υπάρχουν συνολικά 88 άρθρα. Η ηλεκτρική ενέργεια για τη μονάδα κίνησης παρέχεται από μια μπαταρία ιόντων λιθίου 330 V, αποτελούμενη από κυψέλες 88 50 Ah συνολικής χωρητικότητας 16 kWh. Η μπαταρία θα φορτιστεί από μια πρίζα εντός έξι ωρών, χρησιμοποιώντας έναν εξωτερικό γρήγορο φορτιστή (125 A, 400 V), η μπαταρία θα φορτιστεί στο 80% σε μισή ώρα.

Εγώ ο ίδιος είμαι μεγάλος λάτρης των ηλεκτρικών οχημάτων και παρακολουθώ συνεχώς τι συμβαίνει σε αυτόν τον τομέα, αλλά η πραγματικότητα αυτή τη στιγμή δεν είναι τόσο αισιόδοξη. Αυτό επιβεβαιώνεται και από τις παραπάνω πληροφορίες, οι οποίες δείχνουν ότι η ζωή τόσο των αμιγώς ηλεκτρικών όσο και των υβριδικών οχημάτων δεν είναι εύκολη και συχνά μόνο ένα παιχνίδι αριθμών προσποιείται ότι είναι. Η παραγωγή τους εξακολουθεί να είναι πολύ απαιτητική και δαπανηρή, και η αποτελεσματικότητά τους είναι επανειλημμένα συζητήσιμη. Το κύριο μειονέκτημα των ηλεκτρικών οχημάτων (υβριδικά) είναι η πολύ χαμηλή ειδική χωρητικότητα της ενέργειας που αποθηκεύεται στις μπαταρίες σε σύγκριση με την ενέργεια που αποθηκεύεται στα συμβατικά καύσιμα (ντίζελ, βενζίνη, υγραέριο, συμπιεσμένο φυσικό αέριο). Για να φέρουν πραγματικά την ισχύ των ηλεκτρικών οχημάτων πιο κοντά στα συμβατικά αυτοκίνητα, οι μπαταρίες θα πρέπει να μειώσουν το βάρος τους τουλάχιστον κατά ένα δέκατο. Αυτό σημαίνει ότι το αναφερόμενο Audi R8 e-tron έπρεπε να αποθηκεύσει 42 kWh όχι σε 470 κιλά, αλλά σε 47 κιλά. Επιπλέον, ο χρόνος φόρτισης θα πρέπει να μειωθεί σημαντικά. Περίπου μια ώρα στο 70-80% χωρητικότητα είναι ακόμα πολύ, και δεν μιλάω για 6-8 ώρες κατά μέσο όρο σε μια πλήρη φόρτιση. Δεν χρειάζεται να πιστεύουμε ούτε τις βλακείες για μηδενική παραγωγή ηλεκτρικών οχημάτων CO2. Ας σημειώσουμε αμέσως το γεγονός ότι Η ενέργεια στις πρίζες μας παράγεται επίσης από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς και όχι μόνο παράγουν αρκετό CO2. Για να μην αναφέρουμε την πιο σύνθετη παραγωγή ενός τέτοιου αυτοκινήτου, όπου η ανάγκη για CO2 για παραγωγή είναι πολύ μεγαλύτερη από ότι σε ένα κλασικό. Δεν πρέπει να ξεχνάμε τον αριθμό των εξαρτημάτων που περιέχουν βαριά και τοξικά υλικά και την προβληματική επακόλουθη απόρριψή τους.

Με όλα τα μειονεκτήματα που αναφέρθηκαν και δεν αναφέρθηκαν, ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο (υβριδικό) έχει επίσης αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα. Στην αστική κυκλοφορία ή σε μικρότερες αποστάσεις, η πιο οικονομική λειτουργία τους είναι αναμφισβήτητη, μόνο λόγω της αρχής της αποθήκευσης ενέργειας (ανάκτησης) κατά την πέδηση, όταν στα συμβατικά οχήματα αφαιρείται κατά την πέδηση με τη μορφή σπατάλης θερμότητας στον αέρα, για να μην αναφέρετε τη δυνατότητα λίγα χιλιόμετρα οδικώς γύρω από την πόλη για φθηνή επαναφόρτιση από δημόσιο e-mail. καθαρά. Αν συγκρίνουμε ένα αμιγώς ηλεκτρικό αυτοκίνητο και ένα κλασικό αυτοκίνητο, τότε σε ένα συμβατικό αυτοκίνητο υπάρχει ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης, ο οποίος από μόνος του είναι ένα αρκετά περίπλοκο μηχανικό στοιχείο. Η δύναμή του πρέπει να μεταφερθεί με κάποιο τρόπο στους τροχούς και αυτό γίνεται κυρίως μέσω χειροκίνητου ή αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων. Υπάρχει ακόμα ένα ή περισσότερα διαφορικά στο δρόμο, μερικές φορές επίσης ένας άξονας μετάδοσης κίνησης και μια σειρά από άξονες. Φυσικά, το αυτοκίνητο χρειάζεται επίσης να επιβραδύνει, ο κινητήρας πρέπει να κρυώσει και αυτή η θερμική ενέργεια χάνεται άσκοπα στο περιβάλλον ως υπολειμματική θερμότητα. Ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι πολύ πιο αποτελεσματικό και απλούστερο - (δεν ισχύει για μια υβριδική κίνηση, κάτι που είναι πολύ περίπλοκο). Το ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν περιέχει κιβώτια ταχυτήτων, κιβώτια ταχυτήτων, καρντάνια και μισούς άξονες, ξεχάστε τον κινητήρα μπροστά, πίσω ή στη μέση. Δεν περιέχει καλοριφέρ, δηλαδή ψυκτικό και μίζα. Το πλεονέκτημα ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου είναι ότι μπορεί να εγκαταστήσει κινητήρες απευθείας στους τροχούς. Και ξαφνικά έχετε το τέλειο ATV που μπορεί να ελέγξει κάθε τροχό ανεξάρτητα από τους άλλους. Επομένως, με ένα ηλεκτρικό όχημα, δεν θα είναι δύσκολο να ελέγξετε μόνο έναν τροχό, ενώ είναι επίσης δυνατό να επιλέξετε και να ελέγξετε τη βέλτιστη κατανομή ισχύος για τις στροφές. Κάθε ένας από τους κινητήρες μπορεί επίσης να είναι ένα φρένο, και πάλι εντελώς ανεξάρτητο από τους άλλους τροχούς, που μετατρέπει τουλάχιστον ένα μέρος της κινητικής ενέργειας πίσω σε ηλεκτρική ενέργεια. Ως αποτέλεσμα, τα συμβατικά φρένα θα υποστούν πολύ λιγότερη πίεση. Οι κινητήρες μπορούν να παράγουν τη μέγιστη διαθέσιμη ισχύ σχεδόν οποιαδήποτε στιγμή και χωρίς καθυστέρηση. Η απόδοσή τους στη μετατροπή της ενέργειας που αποθηκεύεται στις μπαταρίες σε κινητική ενέργεια είναι περίπου 90%, δηλαδή περίπου τριπλάσια από αυτή των συμβατικών κινητήρων. Κατά συνέπεια, δεν παράγουν τόση υπολειμματική θερμότητα και δεν χρειάζεται να είναι δύσκολο να κρυώσουν. Το μόνο που χρειάζεστε για αυτό είναι καλό υλικό, μονάδα ελέγχου και καλός προγραμματιστής.

Suma sumárum. Εάν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα ή τα υβριδικά είναι ακόμη πιο κοντά σε κλασικά αυτοκίνητα με κινητήρες με χαμηλή κατανάλωση καυσίμου, έχουν ακόμα πολύ δύσκολο και δύσκολο δρόμο μπροστά τους. Ελπίζω ότι αυτό δεν επιβεβαιώνεται από έναν αριθμό παραπλανητικών αριθμών ή. υπερβολική πίεση από τους υπαλλήλους. Ας μην απελπιζόμαστε όμως. Η ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας κινείται πραγματικά με άλματα και, ίσως, θαύματα θα μας επιφυλάξουν στο εγγύς μέλλον.

Τέλος, θα προσθέσω ένα ακόμη ενδιαφέρον. Υπάρχει ήδη ηλιακός σταθμός ανεφοδιασμού.

Η Toyota Industries Corp (TIC) έχει αναπτύξει έναν ηλιακό σταθμό φόρτισης για ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα. Ο σταθμός συνδέεται επίσης με το ηλεκτρικό δίκτυο, οπότε τα ηλιακά πάνελ 1,9 kW είναι πιθανότατα μια πρόσθετη πηγή ενέργειας. Χρησιμοποιώντας μια αυτόνομη (ηλιακή) πηγή ενέργειας, ο σταθμός φόρτισης μπορεί να παρέχει μέγιστη ισχύ 110 VAC / 1,5 kW, όταν είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο, προσφέρει μέγιστο 220 VAC / 3,2 kW.

Η αχρησιμοποίητη ηλεκτρική ενέργεια από τους ηλιακούς συλλέκτες αποθηκεύεται σε μπαταρίες, οι οποίες μπορούν να αποθηκεύσουν 8,4 kWh για μεταγενέστερη χρήση. Είναι επίσης δυνατή η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο διανομής ή η παροχή αξεσουάρ σταθμού. Οι βάσεις φόρτισης που χρησιμοποιούνται στο σταθμό διαθέτουν ενσωματωμένη τεχνολογία επικοινωνίας ικανή να αναγνωρίσει ανάλογα τα οχήματα. οι ιδιοκτήτες τους χρησιμοποιούν έξυπνες κάρτες.

Σημαντικοί όροι για τις μπαταρίες

• ισχύς - υποδεικνύει την ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου (ποσότητα ενέργειας) που είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία. Καθορίζεται σε αμπέρ ώρες (Ah) ή, στην περίπτωση μικρών συσκευών, σε milliamp ώρες (mAh). Μια μπαταρία 1 Ah (= 1000 mAh) είναι θεωρητικά ικανή να παρέχει 1 amp για μία ώρα.
• Εσωτερική αντίσταση - υποδεικνύει την ικανότητα της μπαταρίας να παρέχει περισσότερο ή λιγότερο ρεύμα εκφόρτισης. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο κάνιστρα, το ένα με μικρότερη έξοδο (υψηλή εσωτερική αντίσταση) και το άλλο με μεγαλύτερη (χαμηλή εσωτερική αντίσταση). Αν αποφασίσουμε να τα αδειάσουμε, ένα κάνιστρο με μικρότερη οπή αποστράγγισης θα αδειάσει πιο αργά.
• Ονομαστική τάση μπαταρίας - για μπαταρίες νικελίου-καδμίου και υδριδίου νικελίου-μετάλλου, είναι 1,2 V, μολύβδου 2 V και λιθίου από 3,6 έως 4,2 V. Κατά τη λειτουργία, αυτή η τάση κυμαίνεται μεταξύ 0,8 - 1,5 V για μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου, 1,7 - 2,3 V για το μόλυβδο και 3-4,2 και 3,5-4,9 για το λίθιο.
• Ρεύμα φόρτισης, ρεύμα εκφόρτισης – εκφράζεται σε αμπέρ (A) ή milliamps (mA). Αυτές είναι σημαντικές πληροφορίες για την πρακτική χρήση της εν λόγω μπαταρίας για μια συγκεκριμένη συσκευή. Καθορίζει επίσης τις συνθήκες για τη σωστή φόρτιση και εκφόρτιση της μπαταρίας ώστε η χωρητικότητά της να χρησιμοποιείται στο μέγιστο και ταυτόχρονα να μην καταστρέφεται.
• Φόρτιση acc. καμπύλη εκφόρτισης - Εμφανίζει γραφικά τη μεταβολή της τάσης ανάλογα με το χρόνο φόρτισης ή αποφόρτισης της μπαταρίας. Όταν μια μπαταρία αποφορτίζεται, υπάρχει συνήθως μια μικρή αλλαγή στην τάση για περίπου το 90% του χρόνου εκφόρτισης. Επομένως, είναι πολύ δύσκολο να προσδιοριστεί η τρέχουσα κατάσταση της μπαταρίας από τη μετρούμενη τάση.
• Αυτοαπαλλαγή, αυτο-απαλλαγή – Η μπαταρία δεν μπορεί να διατηρεί ηλεκτρικό ρεύμα όλη την ώρα. ενέργειας, αφού η αντίδραση στα ηλεκτρόδια είναι μια αναστρέψιμη διαδικασία. Μια φορτισμένη μπαταρία αποφορτίζεται σταδιακά μόνη της. Αυτή η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει από αρκετές εβδομάδες έως μήνες. Στην περίπτωση μπαταριών μολύβδου-οξέος, αυτό είναι 5-20% το μήνα, για μπαταρίες νικελίου-καδμίου - περίπου 1% του ηλεκτρικού φορτίου ανά ημέρα, στην περίπτωση μπαταριών νικελίου-υδριδίου μετάλλου - περίπου 15-20% ανά μήνα και το λίθιο χάνει περίπου 60%. χωρητικότητα για τρεις μήνες. Η αυτοεκφόρτιση εξαρτάται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος καθώς και από την εσωτερική αντίσταση (μπαταρίες με μεγαλύτερη εσωτερική αντίσταση αποφορτίζονται λιγότερο) και φυσικά ο σχεδιασμός, τα υλικά που χρησιμοποιούνται και η κατασκευή είναι επίσης σημαντικά.
•  Μπαταρία (κιτ) – Μόνο σε εξαιρετικές περιπτώσεις οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται μεμονωμένα. Συνήθως συνδέονται σε ένα σετ, σχεδόν πάντα συνδεδεμένα σε σειρά. Το μέγιστο ρεύμα ενός τέτοιου συνόλου είναι ίσο με το μέγιστο ρεύμα ενός μεμονωμένου στοιχείου, η ονομαστική τάση είναι το άθροισμα των ονομαστικών τάσεων των μεμονωμένων στοιχείων.
•  Συσσώρευση μπαταριών.  Μια νέα ή αχρησιμοποίητη μπαταρία πρέπει να υπόκειται σε μία, αλλά κατά προτίμηση σε αρκετούς (3-5) κύκλους αργής πλήρους φόρτισης και αργής εκφόρτισης. Αυτή η αργή διαδικασία θέτει τις παραμέτρους της μπαταρίας στο επιθυμητό επίπεδο.
•  Εφέ μνήμης – Αυτό συμβαίνει όταν η μπαταρία φορτίζεται και αποφορτίζεται στο ίδιο επίπεδο με περίπου σταθερό, όχι πολύ ρεύμα και δεν πρέπει να υπάρχει πλήρης φόρτιση ή βαθιά εκφόρτιση της κυψέλης. Αυτή η παρενέργεια επηρέασε το NiCd (τουλάχιστον επίσης το NiMH).