Bateries per a vehicles híbrids i elèctrics

En el nostre article anterior, discutíem la bateria com una font d’electricitat, necessària principalment per engegar un cotxe, així com per al funcionament relativament curt d’equips elèctrics. No obstant això, s’imposen requisits completament diferents a les propietats de les bateries que s’utilitzen en el camp de la propulsió de dispositius mòbils grans, en el nostre cas, vehicles híbrids i vehicles elèctrics. Es requereix una quantitat d’energia emmagatzemada molt més gran per alimentar un vehicle i s’ha d’emmagatzemar en algun lloc. En un cotxe clàssic amb motor de combustió interna, s’emmagatzema al dipòsit en forma de gasolina, dièsel o GLP. En el cas d’un vehicle elèctric o d’un vehicle híbrid, s’emmagatzema en bateries, cosa que es pot descriure com el principal problema d’un vehicle elèctric.

Els acumuladors de corrent poden emmagatzemar poca energia, mentre que són bastant voluminosos, pesats i, al mateix temps, per a la seva màxima reposició, es necessiten diverses hores (normalment 8 o més). En canvi, els vehicles convencionals amb motors de combustió interna poden emmagatzemar una gran quantitat d’energia en comparació amb les bateries en una petita caixa, sempre que només es necessiti un minut, potser dos, per recarregar-se. Malauradament, el problema d’emmagatzemar electricitat ha afectat els vehicles elèctrics des dels seus inicis i, malgrat un progrés innegable, la densitat d’energia necessària per alimentar un vehicle continua sent molt baixa. En les properes línies, estalviant el correu electrònic, analitzarem l'energia amb més detall i intentarem apropar la realitat real dels cotxes amb accionament purament elèctric o híbrid. Hi ha molts mites al voltant d’aquests “cotxes electrònics”, de manera que no fa mal mirar més de prop els avantatges o desavantatges d’aquestes unitats.

Malauradament, les xifres que donen els fabricants també són molt dubtoses i són més aviat teòriques. Per exemple, el Kia Venga conté un motor elèctric amb una potència de 80 kW i un parell de 280 Nm. L'alimentació és subministrada per bateries d'ions de liti amb una capacitat de 24 kWh, l'autonomia estimada de Kia Vengy EV segons el fabricant és de 180 km. La capacitat de les bateries ens indica que, completament carregades, poden proporcionar un consum de motor de 24 kW, o alimentar un consum de 48 kW en mitja hora, etc. Un simple recàlcul, i no podrem recórrer 180 km. . Si volguéssim pensar en aquesta autonomia, hauríem de conduir una mitjana de 60 km/h durant unes 3 hores i la potència del motor seria només una dècima part del valor nominal, és a dir, 8 kW. En altres paraules, amb un viatge molt curós (acurat), on gairebé segur que utilitzareu el fre a la feina, un viatge així és teòricament possible. Per descomptat, no considerem la inclusió de diversos accessoris elèctrics. Tothom ja es pot imaginar quina abnegació en comparació amb un cotxe clàssic. Al mateix temps, aboqueu 40 litres de gasoil al clàssic Venga i conduïu centenars i centenars de quilòmetres sense restriccions. Per què és així? Intentem comparar quina quantitat d'aquesta energia i quant pes pot contenir un cotxe clàssic al dipòsit, i quant pot contenir un cotxe elèctric a les bateries; llegiu-ne més aquí AQUÍ.

Alguns fets de la química i la física

• poder calorífic de la gasolina: 42,7 MJ / kg,
• poder calorífic del gasoil: 41,9 MJ / kg,
• densitat de gasolina: 725 kg / m3,
• densitat d’oli: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

L'energia és la capacitat de fer treball, mesurada en joules (J), quilowatts-hora (kWh). El treball (mecànic) es manifesta per un canvi d'energia durant el moviment del cos, té les mateixes unitats que l'energia. La potència expressa la quantitat de treball realitzat per unitat de temps, sent la unitat base el watt (W).

Potència específica de les fonts d'energia

Recurs energètic	Valor calorífic / kg de densitat	Valor calorífic / l Energia / l	Energia / kg
Gasolina	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Oli	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Bateria d'ió li (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

De l’anterior es desprèn que, per exemple, amb un poder calorífic de 42,7 MJ / kg i una densitat de 725 kg / m3, la gasolina ofereix una energia de 8,60 kWh per litre o 11,86 kWh per quilogram. Si construïm les bateries actuals que ara s’instal·len en vehicles elèctrics, per exemple, ió-liti, la seva capacitat és inferior a 0,1 kWh per quilogram (per simplicitat, considerarem 0,1 kWh). Els combustibles convencionals proporcionen més de cent vegades més energia per al mateix pes. Comprendreu que es tracta d’una diferència enorme. Si el desglossem en petits, per exemple, un Chevrolet Cruze amb una bateria de 31 kWh transporta energia que pot contenir menys de 2,6 kg de gasolina o, si voleu, uns 3,5 litres de gasolina.

Es pot saber com és possible que arrenci un cotxe elèctric i no que encara tingui més de 100 km d’energia. El motiu és senzill. El motor elèctric és molt més eficient pel que fa a la conversió de l’energia emmagatzemada en energia mecànica. Normalment, hauria de tenir una eficiència del 90%, mentre que l'eficiència d'un motor de combustió interna és d'aproximadament un 30% per a un motor de gasolina i un 35% per a un motor dièsel. Per tant, per proporcionar la mateixa potència al motor elèctric, n’hi ha prou amb una reserva d’energia molt inferior.

Facilitat d'ús de les unitats individuals

Després d'avaluar el càlcul simplificat, s'assumeix que podem obtenir aproximadament 2,58 kWh d'energia mecànica d'un litre de gasolina, 3,42 kWh d'un litre de gasoil i 0,09 kWh d'un quilogram de bateria d'ions de liti. Per tant, la diferència no és més que cent vegades, sinó només una trentena. Aquest és el millor número, però encara no és realment rosa. Per exemple, considereu l'esportiu Audi R8. Les seves bateries completament carregades, amb un pes de 470 kg, tenen un equivalent energètic de 16,3 litres de gasolina o només 12,3 litres de gasoil. O, si tinguéssim un Audi A4 3,0 TDI amb una capacitat de dipòsit de 62 litres de gasoil i volguéssim tenir la mateixa autonomia en una unitat de bateria pura, necessitaríem aproximadament 2350 kg de bateries. Fins ara, aquest fet no dona al cotxe elèctric un futur molt brillant. No obstant això, no cal llençar una escopeta al sègol, ja que la pressió per desenvolupar aquests "cotxes electrònics" serà eliminada pel despietat lobby verd, així que els agradi o no als fabricants d'automòbils, han de produir alguna cosa "verd". . “. Un substitut definitiu d'una unitat purament elèctrica són els anomenats híbrids, que combinen un motor de combustió interna amb un motor elèctric. Actualment els més coneguts són, per exemple, el Toyota Prius (Auris HSD amb la mateixa tecnologia híbrida) o el Honda Inside. No obstant això, el seu rang purament elèctric encara és risible. En el primer cas, uns 2 km (a l'última versió de Plug In s'augmenta "fins" a 20 km), i en el segon, Honda ni tan sols colpeja una unitat purament elèctrica. Fins ara, l'eficàcia resultant a la pràctica no és tan miraculosa com suggereix la publicitat massiva. La realitat ha demostrat que poden pintar-los amb qualsevol moviment blau (economia) sobretot amb tecnologia convencional. L'avantatge de la central híbrida rau principalment en l'economia de combustible quan es condueix per la ciutat. Audi va dir recentment que actualment només cal reduir el pes corporal per aconseguir, de mitjana, la mateixa economia de combustible que aconsegueixen algunes marques instal·lant un sistema híbrid en un cotxe. Els nous models d'alguns cotxes també demostren que no es tracta d'un crit a la foscor. Per exemple, el Volkswagen Golf de setena generació, presentat recentment, utilitza components més lleugers per aprendre i, a la pràctica, fa servir menys combustible que abans. El fabricant d'automòbils japonès Mazda ha pres una direcció similar. Malgrat aquestes afirmacions, el desenvolupament d'una unitat híbrida de "llarg abast" continua. Com a exemple, esmentaré l'Opel Ampera i, paradoxalment, el model de l'Audi A1 e-tron.

Facilitat d'ús de les unitats individuals

Recurs energètic	Eficiència del motor	Energia efectiva / l	Energia efectiva / kg
Gasolina	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Oli	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Bateries de ions de liti	0,90	-	D'ACORD. 0,1 kWh / kg

Vauxhall Ampera

Tot i que l'Opel Ampera es presenta sovint com un vehicle elèctric, en realitat és un vehicle híbrid. A més del motor elèctric, l'Ampere també utilitza un motor de combustió interna de 1,4 litres de 63 kW. Tot i això, aquest motor de gasolina no acciona directament les rodes, sinó que actua com a generador en cas que les bateries es quedin sense electricitat. energia. La part elèctrica està representada per un motor elèctric amb una potència de 111 kW (150 CV) i un parell de 370 Nm. La font d'alimentació és alimentada per 220 cèl·lules de liti en forma de T. Tenen una potència total de 16 kWh i pesen 180 kg. Aquest cotxe elèctric pot recórrer entre 40 i 80 km en una conducció purament elèctrica. Aquesta distància sovint és suficient per conduir tot el dia a la ciutat i redueix significativament els costos operatius, ja que el trànsit urbà requereix un consum important de combustible en el cas dels motors de combustió. Les bateries també es poden recarregar des d’una presa de corrent estàndard i, en combinar-les amb un motor de combustió interna, la gamma d’Ampera s’estén a uns cinc-cents quilòmetres molt respectables.

Audi e-electron A1

Audi, que prefereix una conducció clàssica amb tecnologia més avançada que una tracció híbrida molt exigent tècnicament, va presentar fa més de dos anys un interessant cotxe híbrid A1 e-tron. Les bateries d'ions de liti amb una capacitat de 12 kWh i un pes de 150 kg es carreguen mitjançant un motor Wankel com a part d'un generador que utilitza l'energia en forma de gasolina emmagatzemada en un dipòsit de 254 litres. El motor té un volum de 15 metres cúbics. cm i genera 45 kW/h el. energia. El motor elèctric té una potència de 75 kW i pot produir fins a 0 kW de potència en poc temps. L'acceleració de 100 a 10 és d'uns 130 segons i una velocitat màxima d'uns 50 km / h. El cotxe pot recórrer uns 12 km per la ciutat amb una unitat purament elèctrica. Després de l'esgotament d'e. l'energia és activada discretament pel motor rotatiu de combustió interna i recarrega l'electricitat. energia per a bateries. L'autonomia total amb bateries completament carregades i 250 litres de gasolina és d'uns 1,9 km amb un consum mitjà de 100 litres per 1450 km. El pes operatiu del vehicle és de 12 kg. Fem una ullada a una conversió senzilla per veure en comparació directa quanta energia s'amaga en un dipòsit de 30 litres. Suposant una eficiència del motor Wankel modern del 70%, llavors 9 kg, juntament amb 12 kg (31 L) de gasolina, equivalen a 79 kWh d'energia emmagatzemada a les bateries. Així, 387,5 kg de motor i dipòsit = 1 kg de bateries (calculats en pesos Audi A9 e-Tron). Si volguéssim augmentar el dipòsit de combustible en 62 litres, ja tindríem XNUMX kWh d'energia disponible per alimentar el cotxe. Així podríem continuar. Però deu tenir una captura. Ja no serà un cotxe "verd". Així que fins i tot aquí es veu clarament que la propulsió elèctrica està limitada significativament per la densitat de potència de l'energia emmagatzemada a les bateries.

En particular, el preu més elevat, així com l'elevat pes, han fet que la tracció híbrida d'Audi s'hagi esvaït gradualment en un segon pla. No obstant això, això no vol dir que el desenvolupament dels cotxes híbrids i els vehicles elèctrics a Audi s'hagi depreciat completament. La informació sobre la nova versió del model A1 e-tron ha aparegut recentment. En comparació amb l'anterior, el motor/generador rotatiu s'ha substituït per un motor turbo de tres cilindres de 1,5 kW i 94 litres. L'ús de la clàssica unitat de combustió interna va ser forçat per Audi principalment a causa de les dificultats associades a aquesta transmissió, i el nou motor de tres cilindres està dissenyat no només per carregar les bateries, sinó també per treballar directament amb les rodes motrius. Les bateries de Sanyo tenen una potència idèntica de 12 kWh, i l'autonomia de la unitat purament elèctrica s'ha augmentat lleugerament fins a uns 80 km. Audi diu que l'A1 e-tron millorat hauria de tenir una mitjana d'un litre per cent quilòmetres. Malauradament, aquesta despesa té un problema. Per a vehicles híbrids amb una autonomia elèctrica pura ampliada. Drive utilitza una tècnica interessant per calcular el cabal final. S'ignora l'anomenat consum. repostar des de la xarxa de càrrega de bateries, així com el consum final l/100 km, només té en compte el consum de gasolina dels últims 20 km de conducció, quan hi ha electricitat. càrrega de la bateria. Amb un càlcul molt senzill, podem calcular-ho si les bateries s'han descarregat adequadament. vam conduir després que s'acabés el llum. energia de bateries purament de gasolina, com a resultat, el consum augmentarà cinc vegades, és a dir, 5 litres de gasolina per cada 100 km.

Audi A1 e-tron II. generació

Problemes d'emmagatzematge d'electricitat

La qüestió de l'emmagatzematge d'energia és tan antiga com la pròpia enginyeria elèctrica. Les primeres fonts d'electricitat van ser les cèl·lules galvàniques. Al cap de poc temps, es va descobrir la possibilitat d'un procés reversible d'acumulació d'electricitat a les cèl·lules secundàries galvàniques - bateries. Les primeres bateries utilitzades van ser les de plom, al cap de poc temps níquel-ferro i una mica més tard níquel-cadmi, i el seu ús pràctic va durar més de cent anys. També cal afegir que, malgrat la intensa recerca mundial en aquesta àrea, el seu disseny bàsic no ha canviat gaire. Utilitzant noves tecnologies de fabricació, millorant les propietats dels materials base i utilitzant nous materials per a separadors de cèl·lules i recipients, va ser possible reduir lleugerament la gravetat específica, reduir l'autodescàrrega de les cèl·lules i augmentar la comoditat i la seguretat de l'operador, però això és tot. L'inconvenient més significatiu, és a dir. Es va mantenir una relació molt desfavorable entre la quantitat d'energia emmagatzemada i el pes i el volum de les bateries. Per tant, aquestes bateries s'utilitzaven principalment en aplicacions estàtiques (fontes d'alimentació de reserva en cas que fallés la font d'alimentació principal, etc.). Les bateries s'utilitzaven com a font d'energia per als sistemes de tracció, especialment en els ferrocarrils (vagons de transport), on el gran pes i les dimensions importants tampoc interferien massa.

Progrés de l’emmagatzematge d’energia

Tot i això, ha augmentat la necessitat de desenvolupar cèl·lules amb petites capacitats i dimensions en hores d'amperes. Així, es van formar cèl·lules primàries alcalines i versions segellades de bateries de níquel-cadmi (NiCd) i, a continuació, d’hidrid de níquel-metall (NiMH). Per a l’encapsulament de les cèl·lules, es van triar les mateixes formes i mides de mànigues que per a les cèl·lules primàries de clorur de zinc fins ara convencionals. En particular, els paràmetres aconseguits de les bateries d’hidrurs de níquel-metall permeten utilitzar-les, en particular, en telèfons mòbils, portàtils, discs manuals d’eines, etc. La tecnologia de fabricació d’aquestes cèl·lules difereix de les tecnologies que s’utilitzen per a cèl·lules amb gran capacitat en amperes-hores. La disposició lamel·lar del sistema d’elèctrodes de cèl·lules grans es substitueix per la tecnologia de conversió del sistema d’elèctrodes, inclosos els separadors, en una bobina cilíndrica, que s’insereix i es posa en contacte amb cèl·lules de forma regular de mides AAA, AA, C i D, resp. múltiples de la seva mida. Per a algunes aplicacions especials, es produeixen cèl·lules planes especials.

L'avantatge de les cèl·lules hermètiques amb elèctrodes en espiral és una capacitat de càrrega i descàrrega diverses vegades més gran amb corrents elevats i la relació entre la densitat d'energia relativa i el pes i el volum de la cèl·lula en comparació amb el disseny clàssic de cèl·lules grans. El desavantatge és més autodescàrrega i menys cicles de treball. La capacitat màxima d'una sola cèl·lula NiMH és d'aproximadament 10 Ah. Però, com passa amb altres cilindres de major diàmetre, no permeten carregar corrents massa elevats a causa de la problemàtica dissipació de calor, la qual cosa redueix molt l'ús en vehicles elèctrics, i per tant aquesta font només s'utilitza com a bateria auxiliar en un sistema híbrid (Toyota Prius). 1,3 kWh).

Un avenç important en el camp de l'emmagatzematge d'energia ha estat el desenvolupament de bateries de liti segures. El liti és un element amb un alt valor potencial electroquímic, però també és extremadament reactiu en sentit oxidatiu, fet que també provoca problemes a l'hora d'utilitzar el liti metàl·lic a la pràctica. Quan el liti entra en contacte amb l'oxigen atmosfèric es produeix la combustió que, segons les propietats de l'entorn, pot tenir el caràcter d'una explosió. Aquesta propietat desagradable es pot eliminar ja sigui protegint acuradament la superfície o utilitzant compostos de liti menys actius. Actualment, les bateries d'ions de liti i polímers de liti més habituals amb una capacitat de 2 a 4 Ah en amperes-hora. El seu ús és similar al de NiMh, i a una tensió de descàrrega mitjana de 3,2 V, es disposa de 6 a 13 Wh d'energia. En comparació amb les bateries de níquel-hidrur metàl·lic, les bateries de liti poden emmagatzemar de dues a quatre vegades més energia per al mateix volum. Les bateries d'ions de liti (polímers) tenen un electròlit en gel o en forma sòlida i es poden fabricar en cèl·lules planes tan fines com unes dècimes de mil·límetre en pràcticament qualsevol forma per adaptar-se a les necessitats de l'aplicació respectiva.

La propulsió elèctrica en un turisme es pot fer com a principal i única (cotxe elèctric) o combinada, on la tracció elèctrica pot ser tant la font de tracció dominant com auxiliar (tracció híbrida). Segons la variant utilitzada, els requeriments energètics per al funcionament del vehicle i, per tant, la capacitat de les bateries difereixen. En els vehicles elèctrics, la capacitat de la bateria és d'entre 25 i 50 kWh, i amb una tracció híbrida, és naturalment més baixa i oscil·la entre 1 i 10 kWh. A partir dels valors donats es pot veure que a una tensió d'una cel·la (liti) de 3,6 V, és necessari connectar les cèl·lules en sèrie. Per reduir les pèrdues en conductors de distribució, inversors i bobinats del motor, es recomana seleccionar una tensió superior a l'habitual a la xarxa de bord (12 V) per als accionaments: els valors d'ús habitual són de 250 a 500 V. avui, les cèl·lules de liti són òbviament el tipus més adequat. És cert que encara són molt cares, sobretot si es comparen amb les bateries de plom-àcid. No obstant això, són molt més difícils.

La tensió nominal de les cèl·lules de bateries de liti convencionals és de 3,6 V. Aquest valor és diferent de les cèl·lules convencionals de níquel-hidrur metàl·lic, respectivament. NiCd, que tenen una tensió nominal d'1,2 V (o plom - 2 V), que, si s'utilitza a la pràctica, no permet l'intercanviabilitat d'ambdós tipus. La càrrega d'aquestes bateries de liti es caracteritza per la necessitat de mantenir amb molta precisió el valor de la tensió de càrrega màxima, que requereix un tipus especial de carregador i, en particular, no permet l'ús de sistemes de càrrega dissenyats per a altres tipus de cèl·lules.

Característiques principals de les bateries de liti

Les principals característiques de les bateries per a vehicles elèctrics i híbrids es poden considerar les seves característiques de càrrega i descàrrega.

Característica de càrrega 

El procés de càrrega requereix la regulació del corrent de càrrega, el control de la tensió de la cel·la i el control de la temperatura actual no es poden passar per alt. Per a les cèl·lules de liti que s’utilitzen avui en dia i que utilitzen LiCoO2 com a elèctrode de càtode, el límit màxim de tensió de càrrega és de 4,20 a 4,22 V per cèl·lula. La superació d’aquest valor comporta danys a les propietats de la cel·la i, al contrari, l’absència d’aquest valor significa el no ús de la capacitat nominal de la cel·la. Per a la càrrega, s’utilitza la característica IU habitual, és a dir, en la primera fase es carrega amb corrent constant fins que s’arriba a un voltatge de 4,20 V / cel·la. El corrent de càrrega està limitat al valor màxim permès especificat pel fabricant de la cel·la, respectivament. opcions del carregador. El temps de càrrega a la primera etapa varia de diverses desenes de minuts a diverses hores, depenent de la magnitud del corrent de càrrega. La tensió de la cèl·lula augmenta gradualment fins a un màxim. valors de 4,2 V. Com ja s'ha esmentat, aquesta tensió no s'ha de superar a causa del risc de dany a la cel·la. A la primera fase de càrrega, el 70 al 80% de l’energia s’emmagatzema a les cèl·lules, a la segona fase la resta. En la segona fase, la tensió de càrrega es manté al valor màxim permès i el corrent de càrrega disminueix gradualment. La càrrega es completa quan el corrent ha caigut al voltant del 2-3% del corrent de descàrrega nominal de la cel·la. Atès que el valor màxim dels corrents de càrrega en el cas de les cel·les més petites també és diverses vegades superior al corrent de descàrrega, es pot estalviar una part important de l’electricitat en la primera fase de càrrega. energia en un temps relativament molt curt (aproximadament ½ i 1 hora). Així, en cas d’emergència, és possible carregar les bateries d’un vehicle elèctric a una capacitat suficient en un temps relativament curt. Fins i tot en el cas de les cèl·lules de liti, l’electricitat acumulada disminueix després d’un determinat període d’emmagatzematge. Tot i això, això només passa després d’uns 3 mesos d’aturada.

Característiques de descàrrega

La tensió primer cau ràpidament a 3,6-3,0 V (depenent de la magnitud del corrent de descàrrega) i es manté gairebé constant durant tota la descàrrega. Després de l’esgotament del subministrament de correu electrònic. l’energia també redueix el voltatge de la cèl·lula molt ràpidament. Per tant, la descàrrega s'ha de completar com a màxim el voltatge de descàrrega especificat pel fabricant de 2,7 a 3,0 V.

En cas contrari, l’estructura del producte es pot danyar. El procés de descàrrega és relativament fàcil de controlar. Només està limitat pel valor del corrent i s’atura quan s’assoleix el valor de la tensió de descàrrega final. L’únic problema és que les propietats de les cèl·lules individuals en una disposició seqüencial mai són les mateixes. Per tant, s’ha de procurar que el voltatge de qualsevol cel·la no baixi de la tensió de descàrrega final, ja que pot danyar-la i, per tant, provocar un mal funcionament de la bateria sencera. Cal tenir en compte el mateix quan es carrega la bateria.

L’esmentat tipus de cèl·lules de liti amb un material catòdic diferent, en què l’òxid de cobalt, níquel o manganès és substituït pel fòsfor Li3V2 (PO4) 3, elimina els riscos esmentats de dany a la cèl·lula per incompliment. una capacitat més alta. També es declara la seva vida útil declarada d’uns 2 cicles de càrrega (amb una descàrrega del 000%) i sobretot el fet que, quan la cel·la es descarrega completament, no es farà malbé. L’avantatge és també un voltatge nominal més elevat d’uns 80 quan es carrega fins a 4,2 V.

A partir de la descripció anterior, es pot indicar clarament que actualment les bateries de liti són l’única alternativa, com ara emmagatzemar energia per conduir un cotxe en comparació amb l’energia emmagatzemada al combustible fòssil d’un dipòsit de combustible. Qualsevol augment de la capacitat específica de la bateria augmentarà la competitivitat d’aquest disc ecològic. Només podem esperar que el desenvolupament no disminueixi, sinó que, al contrari, avanci diversos quilòmetres.

Exemples de vehicles que fan servir bateries híbrides i elèctriques

El Toyota Prius és un híbrid clàssic amb poca reserva de potència en elèctric pur. conduir

El Toyota Prius utilitza una bateria NiMH d’1,3 kWh, que s’utilitza principalment com a font d’energia per a l’acceleració i permet utilitzar una unitat elèctrica separada per a una distància d’uns 2 km com a màxim. La versió endollable ja utilitza bateries de ions de liti amb una capacitat de 50 kWh, cosa que permet circular exclusivament en un disc elèctric durant una distància de 5,4-14 km a una velocitat màxima. velocitat 20 km / h.

Opel Ampere-hybrid amb major reserva de potència en correu electrònic pur. conduir

El vehicle elèctric amb un abast ampli (40-80 km), com Opel anomena quatre places Amper de cinc portes, és propulsat per un motor elèctric de 111 kW (150 CV) i 370 Nm de parell. La font d'alimentació és alimentada per 220 cèl·lules de liti en forma de T. Tenen una potència total de 16 kWh i pesen 180 kg. El generador és un motor de gasolina d’1,4 litres amb una potència de 63 kW.

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

Les bateries de ions de liti amb una capacitat de 16 kWh permeten al vehicle recórrer fins a 150 km sense recarregar-se, tal com es mesura d'acord amb l'estàndard NEDC (New European Driving Cycle). Les bateries d'alta tensió (330 V) es troben a l'interior del terra i també estan protegides pel marc del bressol contra danys en cas d'impacte. És un producte de Lithium Energy Japan, una empresa conjunta entre Mitsubishi i GS Yuasa Corporation. Hi ha 88 articles en total. L’electricitat per a l’accionament la proporciona una bateria de liti-ió de 330 V, que consta de 88 cèl·lules de 50 Ah amb una capacitat total de 16 kWh. La bateria es carregarà des de la presa de corrent de casa dins de les sis hores, mitjançant un carregador ràpid extern (125 A, 400 V), la bateria es carregarà al 80% en mitja hora.

Jo mateix sóc un gran aficionat als vehicles elèctrics i segueixo constantment el que passa en aquest àmbit, però la realitat en aquests moments no és tan optimista. Això també es confirma amb la informació anterior, que demostra que la vida dels vehicles elèctrics i híbrids purs no és fàcil, i sovint només un joc de números pretén ser-ho. La seva producció encara és molt exigent i cara, i la seva efectivitat és reiteradament discutible. El principal inconvenient dels vehicles elèctrics (híbrids) és la molt baixa capacitat específica de l'energia emmagatzemada a les bateries en comparació amb l'energia emmagatzemada en els combustibles convencionals (dièsel, gasolina, gas liquat de petroli, gas natural comprimit). Per apropar realment la potència dels vehicles elèctrics als cotxes convencionals, les bateries haurien de reduir el seu pes almenys una dècima. Això vol dir que l'esmentat Audi R8 e-tron havia d'emmagatzemar 42 kWh no en 470 kg, sinó en 47 kg. A més, s'hauria de reduir significativament el temps de càrrega. Al voltant d'una hora a un 70-80% de capacitat encara és molta, i no parlo de 6-8 hores de mitjana amb una càrrega completa. Tampoc cal creure la merda sobre la producció zero de vehicles elèctrics de CO2. Observem immediatament el fet que L'energia de les nostres preses també la generen les centrals tèrmiques, i no només produeixen suficient CO2. Per no parlar de la producció més complexa d'un cotxe així, on la necessitat de CO2 per a la producció és molt més gran que en un de clàssic. No hem d'oblidar el nombre de components que contenen materials pesats i tòxics i la seva problemàtica eliminació posterior.

Amb tots els inconvenients esmentats i no mencionats, un cotxe elèctric (híbrid) també té avantatges innegables. En trànsit urbà o en distàncies més curtes, el seu funcionament més econòmic és innegable, només pel principi d'emmagatzematge (recuperació) d'energia durant la frenada, quan en els vehicles convencionals s'elimina durant la frenada en forma de calor residual a l'aire, no per esmenta la possibilitat d'uns quants km amb cotxe per la ciutat per a una recàrrega econòmica des del correu electrònic públic. net. Si comparem un cotxe elèctric pur i un cotxe clàssic, en un cotxe convencional hi ha un motor de combustió interna, que en si mateix és un element mecànic força complex. La seva potència s'ha de transferir d'alguna manera a les rodes, i això es fa sobretot mitjançant una transmissió manual o automàtica. Encara hi ha un o més diferencials en el camí, de vegades també un eix de transmissió i una sèrie d'eixos d'eix. Per descomptat, el cotxe també ha de frenar, el motor s'ha de refredar i aquesta energia tèrmica es perd inútilment al medi ambient com a calor residual. Un cotxe elèctric és molt més eficient i senzill (no s'aplica a una unitat híbrida, que és molt complicat). El cotxe elèctric no conté caixes de canvis, caixes de canvis, cardans i mig eixos, oblideu-vos del motor davant, darrere o al mig. No conté radiador, és a dir, refrigerant i motor d'arrencada. L'avantatge d'un cotxe elèctric és que pot instal·lar motors directament a les rodes. I de sobte tens l'ATV perfecte que pot controlar cada roda independentment de les altres. Per tant, amb un vehicle elèctric, no serà difícil controlar només una roda, i també és possible seleccionar i controlar la distribució òptima de potència per a les revoltes. Cadascun dels motors també pot ser un fre, de nou completament independent de les altres rodes, que converteix almenys part de l'energia cinètica de nou en energia elèctrica. Com a resultat, els frens convencionals estaran sotmesos a molt menys estrès. Els motors poden produir la màxima potència disponible en gairebé qualsevol moment i sense demora. La seva eficiència a l'hora de convertir l'energia emmagatzemada a les bateries en energia cinètica és d'aproximadament el 90%, que és aproximadament el triple de la dels motors convencionals. En conseqüència, no generen tanta calor residual i no necessiten ser difícils de refredar. Tot el que necessiteu per a això és un bon maquinari, una unitat de control i un bon programador.

Suma sumàrum. Si els cotxes elèctrics o els híbrids són encara més propers als cotxes clàssics amb motors d’eficiència en combustible, encara tenen un camí molt difícil per endavant. Només espero que això no estigui confirmat per una sèrie de números enganyosos o. pressió exagerada dels funcionaris. Però no desesperem. El desenvolupament de la nanotecnologia es mou realment a passos de gegant i, potser, els miracles ens estan reservant en un futur pròxim.

Finalment, afegiré una cosa més interessant. Ja hi ha una estació de proveïment solar.

Toyota Industries Corp (TIC) ha desenvolupat una estació de recàrrega solar per a vehicles elèctrics i híbrids. L’estació també està connectada a la xarxa elèctrica, de manera que és més probable que els panells solars d’1,9 kW siguin una font d’energia addicional. Mitjançant una font d’energia autosuficient (solar), l’estació de càrrega pot proporcionar una potència màxima de 110 VAC / 1,5 kW, quan es connecta a la xarxa elèctrica, ofereix un màxim de 220 VCA / 3,2 kW.

L’electricitat no utilitzada de les plaques solars s’emmagatzema en bateries, que poden emmagatzemar 8,4 kWh per a un ús posterior. També és possible subministrar electricitat a la xarxa de distribució o als accessoris de l'estació de subministrament. Els suports de càrrega que s’utilitzen a l’estació tenen una tecnologia de comunicació integrada capaç d’identificar vehicles, respectivament. els seus propietaris amb targetes intel·ligents.

Condicions importants per a les bateries

• Potència - indica la quantitat de càrrega elèctrica (quantitat d'energia) emmagatzemada a la bateria. S'especifica en amperes hores (Ah) o, en el cas de dispositius petits, en mil·liamperes hores (mAh). Una bateria d'1 Ah (= 1000 mAh) teòricament és capaç de lliurar 1 amperatge durant una hora.
• Resistència interna - indica la capacitat de la bateria per proporcionar més o menys corrent de descàrrega. A tall d'il·lustració, es poden utilitzar dos recipients, un amb una sortida més petita (alta resistència interna) i l'altre amb una de més gran (baixa resistència interna). Si decidim buidar-los, un recipient amb un forat de drenatge més petit es buidarà més lentament.
• Tensió nominal de la bateria - per a bateries de níquel-cadmi i níquel-hidrur metàl·lic, és d'1,2 V, plom 2 V i liti de 3,6 a 4,2 V. Durant el funcionament, aquesta tensió varia entre 0,8 i 1,5 V per a bateries de níquel-cadmi i níquel-hidrur metàl·lic, 1,7 - 2,3 V per al plom i 3-4,2 i 3,5-4,9 per al liti.
• Corrent de càrrega, corrent de descàrrega – expressat en amperes (A) o mil·liamperes (mA). Aquesta és informació important per a l'ús pràctic de la bateria en qüestió per a un dispositiu concret. També determina les condicions per a la correcta càrrega i descàrrega de la bateria perquè la seva capacitat s'aprofiti al màxim i alhora no es destrueixi.
• Acc. De càrrega corba de descàrrega - mostra gràficament el canvi de tensió en funció del moment en què es carrega o descarrega la bateria. Quan una bateria es descarrega, normalment hi ha un petit canvi de voltatge durant aproximadament el 90% del temps de descàrrega. Per tant, és molt difícil determinar l'estat actual de la bateria a partir de la tensió mesurada.
• Autodescàrrega, autodescàrrega – La bateria no pot mantenir l'electricitat tot el temps. energia, ja que la reacció als elèctrodes és un procés reversible. Una bateria carregada es descarrega gradualment per si sola. Aquest procés pot durar des de diverses setmanes fins a mesos. En el cas de les bateries de plom-àcid, això és del 5-20% al mes, per a les bateries de níquel-cadmi -al voltant de l'1% de la càrrega elèctrica per dia, en el cas de les bateries de níquel-hidrur metàl·lic - al voltant del 15-20% per cada mes, i el liti perd al voltant del 60%. capacitat per a tres mesos. L'autodescàrrega depèn de la temperatura ambient així com de la resistència interna (les bateries amb major resistència interna es descarreguen menys) i, per descomptat, el disseny, els materials utilitzats i la mà d'obra també són importants.
•  Bateria (kits) – Només en casos excepcionals s'utilitzen les bateries individualment. Normalment estan connectats en un conjunt, gairebé sempre connectats en sèrie. El corrent màxim d'aquest conjunt és igual al corrent màxim d'una cel·la individual, la tensió nominal és la suma de les tensions nominals de les cèl·lules individuals.
•  Acumulació de bateries.  Una bateria nova o inutilitzada s’hauria de sotmetre a un, però preferiblement, diversos (3-5) cicles de càrrega lenta i descàrrega lenta. Aquest procés lent estableix els paràmetres de la bateria al nivell desitjat.
•  Efecte de la memòria – Això passa quan la bateria es carrega i es descarrega al mateix nivell amb un corrent aproximadament constant, no massa, i no hi hauria d'haver una càrrega completa o una descàrrega profunda de la cèl·lula. Aquest efecte secundari va afectar NiCd (mínimament també NiMH).