Bataraidhean airson carbadan hybrid agus dealain

Anns an artaigil roimhe againn, bheachdaich sinn air a ’bhataraidh mar stòr dealain, a dh’ fheumar gu h-àraidh gus càr a thòiseachadh, a bharrachd air a bhith ag obair an ìre mhath geàrr-ùine de uidheamachd dealain. Ach, tha riatanasan gu tur eadar-dhealaichte air an cuir air feartan bataraidhean a thathas a ’cleachdadh ann an raon innealan gluasadach mòra, sa chùis againn, carbadan hybrid agus carbadan dealain. Feumar tòrr nas motha de lùth a stòradh gus cumhachd a thoirt do charbad agus feumar a stòradh an àiteigin. Ann an càr clasaigeach le einnsean losgaidh a-staigh, tha e air a stòradh anns an tanca ann an cruth gasoline, dìosail no LPG. A thaobh carbad dealain no carbad tar-chinealach, tha e air a stòradh ann am bataraidhean, a dh ’fhaodar a mhìneachadh mar am prìomh dhuilgheadas le carbad dealain.

Is urrainn do luchd-cruinneachaidh gnàthach glè bheag de lùth a stòradh, fhad ‘s a tha iad caran bulgach, trom, agus aig an aon àm, airson an ath-lìonadh as motha, bheir e grunn uairean a thìde (8 no barrachd mar as trice). An coimeas ri sin, faodaidh carbadan gnàthach le einnseanan losgaidh a-staigh tòrr lùth a stòradh an coimeas ri bataraidhean ann an cùis bheag, cho fad ‘s nach toir e ach mionaid, is dòcha dhà, ath-lìonadh. Gu mì-fhortanach, tha an duilgheadas a thaobh a bhith a ’stòradh dealan air plàighean carbaid a thogail bho thòisich iad, agus a dh’ aindeoin adhartas nach gabh àicheadh, tha an dùmhlachd lùtha a dh ’fheumar gus cumhachd a thoirt do charbad fhathast gu math ìosal. Anns na sreathan a leanas, a ’sàbhaladh post-d Bruidhnidh sinn mu lùth ann am barrachd mionaideachd agus feuchaidh sinn ri fìor chàraichean chàraichean a thoirt nas fhaisge le draibh dealain fìor-ghlan no tar-chinealach. Tha mòran uirsgeulan timcheall air na "càraichean dealanach" sin, agus mar sin cha bhith e air a ghoirteachadh sùil nas mionaidiche a thoirt air na buannachdan no na h-eas-bhuannachdan a tha aig draibhearan mar sin.

Gu mì-fhortanach, tha na figearan a thug an luchd-dèanamh cuideachd teagmhach agus tha iad caran teòiridheach. Mar eisimpleir, tha motair dealain anns an Kia Venga le cumhachd 80 kW agus torque de 280 Nm. Tha cumhachd air a thoirt seachad le bataraidhean lithium-ion le comas 24 kWh, is e an raon measta de Kia Vengy EV a rèir an neach-dèanamh 180 km. Tha comas nam bataraidhean ag innse dhuinn gum faod iad, le làn chìs, caitheamh einnsean de 24 kW a thoirt seachad, no caitheamh 48 kW a bhiadhadh ann an leth uair a thìde, msaa. Ath-àireamhachadh sìmplidh, agus cha bhith e comasach dhuinn 180 km a dhràibheadh. . Nam biodh sinn airson smaoineachadh air a leithid de raon, dh'fheumadh sinn cuibheasachd de 60 km / h a dhràibheadh ​​​​airson timcheall air 3 uairean, agus cha bhiodh cumhachd an einnsein ach an deicheamh cuid den luach ainmichte, ie 8 kW. Ann am faclan eile, le turas gu math faiceallach (cùramach), far am bi thu gu cinnteach a 'cleachdadh a' bhreic ann an obair, gu teòiridheach tha turas mar sin comasach. Gu dearbh, chan eil sinn a 'beachdachadh air a bhith a' toirt a-steach diofar innealan dealain. Faodaidh a h-uile duine mar-thà smaoineachadh air fèin-àicheadh ​​​​an coimeas ri càr clasaigeach. Aig an aon àm, bidh thu a ’dòrtadh 40 liotair de chonnadh dìosail a-steach don Venga clasaigeach agus a’ draibheadh ​​​​ceudan is ceudan de chilemeatairean gun chuingealachaidhean. Carson a tha e mar sin? Feuchaidh sinn ri coimeas a dhèanamh eadar na tha den lùth seo agus dè an cuideam a dh’ fhaodas càr clasaigeach a chumail anns an tanca, agus dè as urrainn dha càr dealain a chumail ann am bataraidhean - leugh barrachd an seo SEO.

Beagan fhìrinn bho cheimigeachd agus fiosaig

• luach caloric gasoline: 42,7 MJ / kg,
• luach caloric connadh dìosail: 41,9 MJ / kg,
• dùmhlachd gasoline: 725 kg / m3,
• dùmhlachd ola: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Is e lùth an comas obair a dhèanamh, air a thomhas ann an joules (J), kilowatt hours (kWh). Tha obair (meacanaigeach) air a nochdadh le atharrachadh ann an lùth rè gluasad na bodhaig, aig a bheil na h-aon aonadan ri lùth. Tha cumhachd a’ cur an cèill na tha de dh’ obair air a dhèanamh gach aonad ùine, is e am watt (W) am bun-aonad.

Cumhachd sònraichte stòran lùth

Goireas lùth	Luach caloric / dùmhlachd kg	Luach caloric / l Cumhachd / l	Lùth / kg
Gasoline	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Ola	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Bataraidh Li-ion (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Bho na tha gu h-àrd tha e soilleir, mar eisimpleir, le luach caloric de 42,7 MJ / kg agus dùmhlachd de 725 kg / m3, tha gasoline a ’tabhann lùth de 8,60 kWh gach liotar no 11,86 kWh gach cileagram. Ma thogas sinn na bataraidhean gnàthach a tha a-nis air an stàladh ann an carbadan dealain, mar eisimpleir, lithium-ion, tha an comas aca nas lugha na 0,1 kWh gach cileagram (airson sìmplidheachd, beachdaichidh sinn air 0,1 kWh). Bidh connadh gnàthach a ’toirt seachad còrr air ceud uair barrachd lùth airson an aon cuideam. Tuigidh tu gur e eadar-dhealachadh mòr a tha seo. Ma bhristeas sinn e gu feadhainn bheaga, mar eisimpleir, bidh Chevrolet Cruze le bataraidh 31 kWh a ’giùlan lùth a dh’ fhaodas a bhith a ’freagairt ann an nas lugha na 2,6 kg de gasoline no, ma tha thu ag iarraidh, timcheall air 3,5 liotair de gasoline.

Faodaidh tu innse mar a tha e comasach gun tòisich càr dealain idir, agus chan e gum bi barrachd air 100 km de lùth ann fhathast. Tha an adhbhar sìmplidh. Tha an motair dealain tòrr nas èifeachdaiche a thaobh a bhith ag atharrachadh lùth stòraichte gu lùth meacanaigeach. Mar as trice, bu chòir èifeachdas 90% a bhith aige, fhad ‘s a tha èifeachdas einnsean losgaidh a-staigh timcheall air 30% airson einnsean gasoline agus 35% airson einnsean dìosail. Mar sin, gus an aon chumhachd a thoirt don motair dealain, tha e gu leòr le stòras lùth mòran nas ìsle.

Furasta a bhith a ’cleachdadh dhràibhearan fa leth

Às deidh dhuinn an àireamhachadh nas sìmplidhe a mheasadh, thathas a ’gabhail ris gum faigh sinn timcheall air 2,58 kWh de lùth meacanaigeach bho liotair gasoline, 3,42 kWh bho liotair de chonnadh dìosail, agus 0,09 kWh bho kilogram de bataraidh lithium-ion. Mar sin chan eil an eadar-dhealachadh nas motha na ceud uiread, ach dìreach mu dheich tursan. Is e seo an àireamh as fheàrr, ach fhathast chan eil e fìor pinc. Mar eisimpleir, beachdaich air an Audi R8 spòrsail. Tha na bataraidhean làn chosgais aca, le cuideam 470 kg, co-ionann ri lùth de 16,3 liotairean de pheatrail no dìreach 12,3 liotair de chonnadh dìosail. No, nam biodh Audi A4 3,0 TDI againn le comas tanca de 62 liotair de chonnadh dìosail agus sinn airson an aon raon a bhith againn air draibhear bataraidh fìor, bhiodh feum againn air timcheall air 2350 kg de bataraidhean. Gu ruige seo, chan eil an fhìrinn seo a 'toirt àm ri teachd fìor shoilleir don chàr dealain. Ach, chan eil feum air gunna-gunna a thilgeil air an t-seagal, oir thèid an cuideam airson a leithid de “chàraichean-d” a leasachadh leis an lobaidh uaine neo-thruacanta, agus mar sin ge bith an toil le luchd-dèanaidh e no nach eil, feumaidh iad rudeigin “uaine” a thoirt gu buil. " “. Is e àite cinnteach airson draibhear dìreach dealain na hybrids ris an canar, a bhios a’ cothlamadh einnsean losgaidh a-staigh le motair dealain. An-dràsta is e an fheadhainn as ainmeil, mar eisimpleir, an Toyota Prius (Auris HSD leis an aon theicneòlas tar-chinealach) no an Honda Inside. Ach, tha an raon dìreach dealain aca fhathast ri gàire. Anns a 'chiad chùis, mu 2 km (anns an tionndadh as ùire de Plug In tha e air àrdachadh "gu" 20 km), agus anns an dàrna fear, chan eil Honda eadhon a' bualadh air draibheadh ​​​​dìreach dealain. Gu ruige seo, chan eil an èifeachd a thig às ann an cleachdadh cho mìorbhuileach ’s a tha mòr-sanasachd a’ moladh. Tha fìrinn air sealltainn gun urrainn dhaibh an dath le gluasad gorm (eaconamaidh) sa mhòr-chuid le teicneòlas gnàthach. Tha buannachd an ionad cumhachd tar-chinealach gu ìre mhòr ann an eaconamaidh connaidh nuair a bhios tu a’ draibheadh ​​​​anns a’ bhaile. Thuirt Audi o chionn ghoirid nach fheumar an-dràsta ach cuideam bodhaig a lughdachadh gus, gu cuibheasach, an aon eaconamaidh connaidh a choileanas cuid de bhrandan le bhith a’ stàladh siostam tar-chinealach ann an càr. Tha modalan ùra de chuid de chàraichean cuideachd a 'dearbhadh nach e sgread a-steach don dorchadas a tha seo. Mar eisimpleir, bidh an seachdamh ginealach Volkswagen Golf a chaidh a thoirt a-steach o chionn ghoirid a’ cleachdadh phàirtean nas aotroime airson ionnsachadh bhuapa agus ann an cleachdadh a’ cleachdadh nas lugha de chonnadh na bha e roimhe. Tha an automaker Iapanach Mazda air an aon stiùireadh a ghabhail. A dh 'aindeoin na tagraidhean sin, tha leasachadh dràibhidh tar-chinealach "fada" a' leantainn. Mar eisimpleir, bheir mi iomradh air an Opel Ampera agus, gu paradocsaigeach, am modail bhon Audi A1 e-tron.

Furasta a bhith a ’cleachdadh dhràibhearan fa leth

Goireas lùth	Èifeachdas einnsean	Lùth èifeachdach / l	Lùth èifeachdach / kg
Gasoline	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Ola	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Bataraidhean lithium-ion	0,90	-	Ceart gu leòr. 0,1 kWh / kg

Vauxhall Ampera

Ged a tha an Opel Ampera gu tric air a thaisbeanadh mar charbad dealain, is e carbad tar-chinealach a tha ann. A bharrachd air a ’motair dealain, bidh an Ampere cuideachd a’ cleachdadh einnsean losgaidh a-staigh 1,4-liter 63 kW. Ach, chan eil an einnsean gasoline seo a ’draibheadh ​​na cuibhlichean gu dìreach, ach bidh e ag obair mar ghineadair gun fhios nach ruith na bataraidhean a-mach à dealan. lùth. Tha am pàirt dealain air a riochdachadh le motair dealain le toradh de 111 kW (150 hp) agus torque de 370 Nm. Tha an solar cumhachd air a stiùireadh le 220 cealla lithium cumadh T. Tha cumhachd iomlan aca 16 kWh agus tha cuideam 180 kg aca. Faodaidh an càr dealain seo siubhal 40-80 km air draibhear dealain a-mhàin. Tha an t-astar seo gu tric gu leòr airson dràibheadh ​​baile fad an latha agus a ’lughdachadh cosgaisean obrach gu mòr oir tha trafaic a’ bhaile-mhòir a ’feumachdainn caitheamh connaidh mòr a thaobh einnseanan losgaidh. Faodar na bataraidhean cuideachd an toirt air ais bho inneal àbhaisteach, agus nuair a thèid iad còmhla ri einnsean losgaidh a-staigh, tha raon Ampera a ’leudachadh gu còig ceud cilemeatair gu math urramach.

Audi e electron A1

Thug Audi, as fheàrr le dreach clasaigeach le teicneòlas nas adhartaiche na draibhear tar-chinealach a tha gu math dùbhlanach gu teicneòlach, a-steach càr hybrid e-tron inntinneach A1 còrr is dà bhliadhna air ais. Tha bataraidhean lithium-ion le comas 12 kWh agus cuideam 150 kg air an cur an sàs le einnsean Wankel mar phàirt de ghineadair a chleachdas an lùth ann an cruth gasoline air a stòradh ann an tanca 254-liotair. Tha tomhas-lìonaidh de 15 meatairean ciùbach aig an einnsean. cm agus a’ gineadh 45 kW / h el. lùth. Tha cumhachd 75 kW aig a’ motair dealain agus faodaidh e suas ri 0 kW de chumhachd a thoirt gu buil ann an ùine ghoirid. Tha luathachadh bho 100 gu 10 timcheall air 130 diog agus astar àrd timcheall air 50 km / h Faodaidh an càr siubhal timcheall air 12 km timcheall a’ bhaile air draibheadh ​​​​dìreach dealain. Às deidh an ìsleachadh de e. tha an lùth air a chuir an gnìomh gu faiceallach leis an einnsean losgaidh a-staigh rothlach agus ag ath-lìonadh an dealan. lùth airson bataraidhean. Tha an raon iomlan le bataraidhean làn chìsean agus 250 liotair de pheatrail timcheall air 1,9 km le caitheamh cuibheasach de 100 liotair gach 1450 km. Is e cuideam obrachaidh a’ charbaid 12 kg. Bheir sinn sùil air tionndadh sìmplidh gus faicinn ann an coimeas dìreach dè an lùth a tha falaichte ann an tanca 30 liotair. A 'gabhail ris gu bheil èifeachdas einnsean Wankel ùr-nodha de 70%, an uairsin 9 kg dheth, còmhla ri 12 kg (31 L) de gasoline, co-ionann ri 79 kWh de lùth air a stòradh ann am bataraidhean. Mar sin 387,5 kg de einnsean agus tanca = 1 kg de bhataraidh (air a thomhas ann an cuideaman Audi A9 e-Tron). Nam biodh sinn airson an tanca connaidh àrdachadh le 62 liotair, bhiodh XNUMX kWh de lùth againn mu thràth airson cumhachd a thoirt don chàr. Mar sin b’ urrainn dhuinn cumail oirnn. Ach feumaidh aon ghlacadh a bhith aige. Chan e càr “uaine” a bhios ann tuilleadh. Mar sin eadhon an seo tha e air fhaicinn gu soilleir gu bheil an draibhear dealain air a chuingealachadh gu mòr le dùmhlachd cumhachd an lùth a tha air a stòradh anns na bataraidhean.

Gu sònraichte, tha a ’phrìs nas àirde, a bharrachd air a’ chuideam àrd, air leantainn gu bheil an draibhear tar-chinealach ann an Audi air a dhol sìos mean air mhean a-steach don chùl-raon. Ach, chan eil seo a’ ciallachadh gu bheil leasachadh chàraichean tar-chinealach agus carbadan dealain aig Audi air ìsleachadh gu tur. Tha fiosrachadh mun dreach ùr den mhodail e-tron A1 air nochdadh o chionn ghoirid. An coimeas ris an fhear roimhe, chaidh einnsean turbocharged trì-siolandair 1,5 kW 94-liotair a chuir an àite an einnsean / gineadair. B’ fheudar do Audi cleachdadh an aonad losgaidh clasaigeach a-staigh sa mhòr-chuid air sgàth nan duilgheadasan co-cheangailte ris an tar-chuir seo, agus tha an einnsean trì-siolandair ùr air a dhealbhadh chan ann a-mhàin gus na bataraidhean a ghearradh, ach cuideachd gus obrachadh gu dìreach leis na cuibhlichean dràibhidh. Tha toradh co-ionann aig bataraidhean Sanyo de 12kWh, agus tha raon an dràibhidh dìreach dealain air àrdachadh beagan gu timcheall air 80km. Tha Audi ag ràdh gum bu chòir don e-tron ùrachadh A1 aon liotair gach ceud cilemeatair. Gu mì-fhortanach, tha aon cnap aig a 'chosgais seo. Airson carbadan tar-chinealach le raon dealain fìor-ghlan leudaichte. Bidh drive a’ cleachdadh dòigh inntinneach airson an ìre sruth mu dheireadh obrachadh a-mach. Thathas a’ seachnadh caitheamh ris an canar. ath-chonnadh bho chan eil an lìonra cosgais bataraidh, a bharrachd air a’ chaitheamh mu dheireadh l / 100 km, a’ toirt aire ach do chaitheamh gasoline airson an 20 km mu dheireadh de dhraibheadh, nuair a tha dealan ann. cosgais bataraidh. Le àireamhachadh gu math sìmplidh, is urrainn dhuinn seo obrachadh a-mach nam biodh na bataraidhean air an sgaoileadh gu h-iomchaidh. dhruid sinn an dèigh an cumhachd dol a mach. lùth bho bataraidhean dìreach gasoline, mar thoradh air an sin, àrdaichidh caitheamh còig tursan, is e sin, 5 liotair de gasoline gach 100 km.

Audi A1 e-tron II. ginealach

Duilgheadasan stòraidh dealain

Tha a’ cheist mu stòradh lùtha cho sean ri innleadaireachd dealain fhèin. B 'e ceallan galvanic a' chiad stòran dealain. Às deidh ùine ghoirid, lorgadh comasachd pròiseas cruinnichte de dhealan ann an ceallan àrd-sgoile galvanic - bataraidhean. B 'e bataraidhean luaidhe a bh' anns a 'chiad bhataraidh a chaidh a chleachdadh, an dèidh ùine ghoirid iarann ​​​​nickel agus beagan nas fhaide air adhart nicil-cadmium, agus mhair an cleachdadh practaigeach còrr is ceud bliadhna. Bu chòir a chuir ris cuideachd, a dh’ aindeoin sgrùdadh dian air feadh an t-saoghail san raon seo, nach eil an dealbhadh bunaiteach aca air mòran atharrachadh. Le bhith a’ cleachdadh theicneòlasan saothrachaidh ùra, a’ leasachadh feartan stuthan bunaiteach agus a’ cleachdadh stuthan ùra airson dealadairean cealla is shoithichean, bha e comasach an grabhataidh sònraichte a lughdachadh beagan, fèin-sgaoileadh nan ceallan a lughdachadh, agus comhfhurtachd agus sàbhailteachd a’ ghnìomhaiche àrdachadh, ach tha sin mu dheidhinn. An ana-cothrom as cudromaiche, ie. Dh'fhuirich co-mheas fìor neo-fhàbharach de na tha de lùth air a stòradh gu cuideam agus meud nam bataraidhean. Mar sin, chaidh na bataraidhean sin a chleachdadh sa mhòr-chuid ann an tagraidhean statach (cùl-taic solar cumhachd gun fhios nach bi am prìomh sholar cumhachd a’ fàilligeadh, msaa). Chaidh bataraidhean a chleachdadh mar stòr lùth airson siostaman tarraing, gu sònraichte air rathaidean-iarainn (cairtean còmhdhail), far nach do chuir cuideam trom agus tomhasan cudromach cus bacadh air.

Adhartas stòradh lùth

Ach, tha an fheum air ceallan a leasachadh le comasan beaga agus tomhasan ann an uairean ampere air a dhol suas. Mar sin, chaidh bun-cheallan alcaileach agus dreachan seulaichte de bataraidhean nicil-cadmium (NiCd) agus an uairsin bataraidhean nicil-meatailt hydride (NiMH) a chruthachadh. Airson cuairteachadh nan ceallan, chaidh na h-aon chumaidhean agus meudan caol a thaghadh agus a bha ann airson na prìomh cheallan cloride sinc àbhaisteach gu ruige seo. Gu sònraichte, tha na paramadairean a chaidh a choileanadh de bataraidhean hydride nicil-meatailt ga dhèanamh comasach an cleachdadh, gu sònraichte, ann am fònaichean-làimhe, coimpiutairean-glùine, innealan làimhe innealan, msaa. Tha teicneòlas saothrachaidh nan ceallan sin eadar-dhealaichte bho na teicneòlasan a thathas a ’cleachdadh airson ceallan le a comas mòr ann an uairean ampere. Tha an rèiteachadh lamellar den t-siostam dealain cealla mòr air a chur an àite an teicneòlas gus an siostam dealain a thionndadh, a ’toirt a-steach luchd-sgaraidh, gu bhith na choil siolandair, a tha air a chuir a-steach agus a’ conaltradh le ceallan cumadh cunbhalach ann am meudan AAA, AA, C agus D, resp. iomadan den mheud aca. Airson cuid de thagraidhean sònraichte, thèid ceallan còmhnard sònraichte a thoirt a-mach.

Is e a ’bhuannachd a th’ aig ceallan hermetic le dealanan snìomhach grunn thursan nas motha de chomas cosgais agus sgaoileadh le sruthan àrd agus an co-mheas de dhlùths lùtha coimeasach ri cuideam cealla agus meud an coimeas ris an dealbhadh cealla mòr clasaigeach. Is e an ana-cothrom barrachd fèin-sgaoileadh agus nas lugha de chuairtean obrach. Tha an comas as àirde aig aon chealla NiMH timcheall air 10 Ah. Ach, mar le siolandairean eile le trast-thomhas nas motha, chan eil iad a’ ceadachadh sruthan ro àrd a ghearradh mar thoradh air sgaoileadh teas trioblaideach, a tha gu mòr a’ lughdachadh cleachdadh ann an carbadan dealain, agus mar sin chan eil an stòr seo air a chleachdadh ach mar bataraidh taice ann an siostam tar-chinealach (Toyota Prius). 1,3 .XNUMX kWh).

Is e adhartas mòr ann an raon stòradh lùtha leasachadh bataraidhean lithium sàbhailte. Tha lithium na eileamaid le luach comas electrochemical àrd, ach tha e cuideachd air leth reactive ann an seagh oxidative, a tha cuideachd ag adhbhrachadh dhuilgheadasan nuair a bhios tu a ’cleachdadh lithium meatailt ann an cleachdadh. Nuair a thig lithium gu conaltradh le ocsaidean àile, bidh losgadh a’ tachairt, a dh’ fhaodadh, a rèir feartan na h-àrainneachd, caractar spreadhaidh a bhith aige. Faodar an togalach mì-thlachdmhor seo a chuir às le bhith a’ dìon an uachdar gu faiceallach, no le bhith a’ cleachdadh todhar lithium nach eil cho gnìomhach. An-dràsta, na bataraidhean lithium-ion agus lithium-polymer as cumanta le comas 2 gu 4 Ah ann an uairean ampere. Tha an cleachdadh coltach ri cleachdadh NiMh, agus aig bholtadh sgaoilidh cuibheasach de 3,2 V, tha 6 gu 13 Wh de lùth ri fhaighinn. An coimeas ri bataraidhean nicil-meatailt hydride, faodaidh bataraidhean lithium dhà no ceithir tursan barrachd lùth a stòradh airson an aon mheud. Tha electrolyte aig bataraidhean lithium-ion (polymer) ann an cruth gel no cruaidh agus faodar an dèanamh ann an ceallan còmhnard cho tana ri beagan dheicheamhan de mhìleatair ann an cruth sam bith cha mhòr a rèir feumalachdan an tagraidh fa leth.

Faodar an draibhear dealain ann an càr luchd-siubhail a dhèanamh mar a’ phrìomh agus an aon fhear (càr dealain) no a thoirt còmhla, far am faod an draibhear dealain a bhith an dà chuid na phrìomh thùs agus an stòr cuideachaidh tarraing (dràibhear tar-chinealach). A rèir an tionndaidh a thathar a’ cleachdadh, tha na riatanasan lùtha airson obrachadh a’ charbaid agus mar sin comas nam bataraidhean eadar-dhealaichte. Ann an carbadan dealain, tha comas a ’bhataraidh eadar 25 agus 50 kWh, agus le draibhear tar-chinealach, tha e gu nàdarrach nas ìsle agus eadar 1 agus 10 kWh. Bho na luachan a chaidh a thoirt seachad, chìthear gu bheil e riatanach na ceallan a cheangal ann an sreath aig bholtadh aon chill (lithium) de 3,6 V. Gus call ann an stiùirichean cuairteachaidh, inverters agus lùban motair a lughdachadh, thathas a ’moladh bholtadh nas àirde na an àbhaist a thaghadh anns an lìonra air bòrd (12 V) airson draibhearan - tha luachan cumanta bho 250 gu 500 V. Bho an-diugh, tha e follaiseach gur e ceallan lithium an seòrsa as freagarraiche. Feumar aideachadh, tha iad fhathast gu math daor, gu sònraichte an taca ri bataraidhean searbhag luaidhe. Ach, tha iad tòrr nas duilghe.

Is e bholtadh ainmichte ceallan bataraidh lithium àbhaisteach 3,6 V. Tha an luach seo eadar-dhealaichte bho cheallan àbhaisteach nicil-meatailt hydride, fa leth. NiCd, aig a bheil bholtaids ainmichte de 1,2 V (no luaidhe - 2 V), nach eil, ma thèid a chleachdadh ann an cleachdadh, a’ ceadachadh eadar-ghluasad an dà sheòrsa. Tha cosgais nan bataraidhean lithium sin air a chomharrachadh leis an fheum air luach an bholtaids cosgais as àirde a chumail suas gu ceart, a dh’ fheumas seòrsa sònraichte de charger agus, gu sònraichte, nach eil a ’ceadachadh siostaman cosgais a chaidh a dhealbhadh airson seòrsachan eile de cheallan a chleachdadh.

Prìomh fheartan bataraidhean lithium

Faodar beachdachadh air prìomh fheartan bataraidhean airson carbadan dealain agus hibridan mar na feartan cosgais is sgaoilidh aca.

Feart cosgais 

Feumaidh am pròiseas cosgais riaghladh an t-sruth chìsean, chan urrainnear dearmad a dhèanamh air smachd bholtachd cealla agus smachd air an teòthachd làithreach. Airson ceallan lithium a thathar a ’cleachdadh an-diugh a bhios a’ cleachdadh LiCoO2 mar an dealan catod, is e an ìre bholtachd cosgais as àirde 4,20 gu 4,22 V gach cealla. Tha a bhith a ’dol thairis air an luach seo a’ leantainn gu milleadh air feartan a ’chill agus, air an làimh eile, mura ruig thu an luach seo tha sin a’ ciallachadh gun a bhith a ’cleachdadh comas ainmichte na cealla. Airson cosgais, thathas a ’cleachdadh an caractar IU àbhaisteach, is e sin, anns a’ chiad ìre tha e air a ghearradh le sruth seasmhach gus an ruigear bholtadh de 4,20 V / cealla. Tha an sruth cosgais air a chuingealachadh ris an luach ceadaichte as àirde a tha air a shònrachadh le neach-dèanamh nan ceallan, fa leth. roghainnean charger. Bidh an ùine cosgais aig a ’chiad ìre ag atharrachadh bho ghrunn deichean de mhionaidean gu grunn uairean a thìde, a rèir meud an t-sruth cosgais. Bidh bholtachd cealla a ’meudachadh mean air mhean suas gu max. luachan de 4,2 V. Mar a chaidh ainmeachadh cheana, cha bu chòir a dhol thairis air a ’bholtachd seo air sgàth cunnart milleadh don chill. Anns a ’chiad ìre de chìsean, tha 70 gu 80% den lùth air a stòradh anns na ceallan, anns an dàrna ìre an còrr. Anns an dàrna ìre, tha an bholtadh cosgais air a chumail aig an luach as àirde a tha ceadaichte, agus bidh an sruth cosgais a ’lùghdachadh mean air mhean. Tha cosgais air a chrìochnachadh nuair a tha an sruth air tuiteam gu timcheall air 2-3% de shruth sgaoilidh cealla. Leis gu bheil an luach as motha de na sruthan cosgais ann an cùis cheallan nas lugha cuideachd grunn thursan nas àirde na an t-sruth sgaoilidh, faodar pàirt chudromach den dealan a shàbhaladh anns a ’chiad ìre de chìsean. lùth ann an ùine gu math goirid (timcheall air ½ agus 1 uair). Mar sin, ma tha èiginn ann, tha e comasach bataraidhean carbaid dealain a chuir gu comas gu leòr ann an ùine gu math goirid. Fiù ‘s ann an cùis cheallan lithium, bidh an dealan cruinnichte a’ lùghdachadh an dèidh ùine sònraichte de stòradh. Ach, cha tachair seo ach às deidh timcheall air 3 mìosan de ùine downt.

Feartan sgaoilidh

Bidh an bholtachd a ’tuiteam gu sgiobalta an toiseach gu 3,6–3,0 V (a rèir meud an t-sruth sgaoilidh) agus a’ fuireach cha mhòr seasmhach tron ​​sgaoileadh gu lèir. Às deidh an solar post-d a chuir às. bidh an lùth cuideachd a ’lughdachadh bholtachd nan ceallan gu math luath. Mar sin, feumar an sgaoileadh a chrìochnachadh gun a bhith nas fhaide na bholtadh sgaoilidh ainmichte an neach-dèanamh de 2,7 gu 3,0 V.

Rud eile, dh ’fhaodadh structar an toraidh a bhith air a mhilleadh. Tha am pròiseas dì-luchdachadh an ìre mhath furasta smachd a chumail air. Tha e cuingealaichte a-mhàin le luach an t-sruth agus stadaidh e nuair a ruigear luach an bholtadh sgaoilidh deireannach. Is e an aon dhuilgheadas nach eil feartan cheallan fa leth ann an rèiteachadh sreathach a-riamh mar an ceudna. Mar sin, feumar a bhith faiceallach nach bi bholtadh cealla sam bith a ’tuiteam fon bholtadh sgaoilidh deireannach, oir faodaidh seo cron a dhèanamh air agus mar sin adhbhrachadh don bataraidh gu lèir a bhith ceàrr. Bu chòir beachdachadh air an aon rud nuair a tha thu a ’cur cosgais air a’ bhataraidh.

Tha an seòrsa cealla lithium a chaidh ainmeachadh le stuth catod eadar-dhealaichte, anns a bheil an ocsaid cobalt, nicil no manganese air a chur an àite an fosphide Li3V2 (PO4) 3, a ’cur às do na cunnartan a tha air an ainmeachadh airson milleadh air a’ chill mar thoradh air neo-ghèilleadh. Ceallan le comas nas àirde. Cuideachd air ainmeachadh tha am beatha seirbheis dearbhte de mu 2 chearcall cosgais (aig sgaoileadh 000%) agus gu sònraichte nuair a thèid an cealla a leigeil ma sgaoil gu tur, cha tèid a mhilleadh. Is e a ’bhuannachd cuideachd bholtachd ainmichte nas àirde de mu 80 nuair a bhios tu a’ togail suas ri 4,2 V.

Bhon tuairisgeul gu h-àrd, faodar a chomharrachadh gu soilleir gur e bataraidhean lithium an-dràsta an aon roghainn eile leithid lùth a stòradh airson càr a dhràibheadh ​​an coimeas ris an lùth a tha air a stòradh ann an connadh fosail ann an tanca connaidh. Meudaichidh àrdachadh sam bith ann an comas sònraichte bataraidh farpaiseachd an draibhidh càirdeil seo. Chan urrainn dhuinn ach a bhith an dòchas nach bi leasachadh a ’slaodadh sìos, ach air an làimh eile, gluaisidh sinn air adhart grunn mhìltean.

Eisimpleirean de charbadan a ’cleachdadh bataraidhean hybrid agus dealain

Tha Toyota Prius na hybrid clasaigeach le tèarmann cumhachd ìosal air dealan fìor. draibhidh

Bidh an Toyota Prius a ’cleachdadh bataraidh NiMH 1,3 kWh, a tha air a chleachdadh sa mhòr-chuid mar stòr cumhachd airson luathachadh agus a’ ceadachadh draibhear dealain air leth a chleachdadh airson astar timcheall air 2 km aig a ’char as àirde. astar 50 km / h. Tha an dreach Plug-In mu thràth a ’cleachdadh bataraidhean lithium-ion le comas 5,4 kWh, a leigeas leat dràibheadh ​​a-mhàin air draibhear dealain airson astar 14-20 km aig astar as àirde. astar 100 km / h.

Opel Ampere-hybrid le barrachd stòras cumhachd air post-d fìor. draibhidh

Tha an carbad dealain le raon leudaichte (40-80 km), mar a chanas Opel an Amper còig-doras le ceithir suidheachain, air a stiùireadh le motair dealain a ’dèanamh 111 kW (150 hp) agus 370 Nm de torque. Tha an solar cumhachd air a stiùireadh le 220 cealla lithium cumadh T. Tha cumhachd iomlan aca 16 kWh agus tha cuideam 180 kg aca. Tha an gineadair na einnsean gasoline 1,4 liotair le toradh 63 kW.

Mitsubishi agus MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. càraichean

Leigidh bataraidhean lithium-ion le comas 16 kWh don charbad siubhal suas gu 150 km gun ath-thogail, mar a tha air a thomhas a rèir inbhe NEDC (Cearcall Dràibhidh Eòrpach ùr). Tha na bataraidhean àrd-bholtachd (330 V) suidhichte taobh a-staigh an làr agus tha iad cuideachd air an dìon le frèam a ’chreathail bho mhilleadh ma thig buaidh. Tha e na thoradh de Lithium Energy Japan, co-iomairt eadar Mitsubishi agus GS Yuasa Corporation. Tha 88 artaigil ann uile gu lèir. Tha dealan airson an draibhidh air a thoirt seachad le bataraidh lithium-ion 330 V, air a dhèanamh suas de cheallan 88 50 Ah le comas iomlan de 16 kWh. Thèid a ’bhataraidh a ghearradh bho ionad dachaigh taobh a-staigh sia uairean a-thìde, a’ cleachdadh inneal-charbaid luath a-muigh (125 A, 400 V), thèid am bataraidh a chuir gu 80% ann an leth uair a thìde.

Tha mi fhìn na neach-leantainn mòr de charbadan dealain agus bidh mi an-còmhnaidh a’ cumail sùil air na tha a ’tachairt san raon seo, ach chan eil an fhìrinn an-dràsta cho dòchasach. Tha seo cuideachd air a dhearbhadh leis an fhiosrachadh gu h-àrd, a tha a 'sealltainn nach eil beatha an dà chuid fìor-ghlan dealain agus carbadan tar-chinealach furasta, agus gu tric chan eil ach geama àireamhan a' leigeil a-mach a bhith. Tha an riochdachadh aca fhathast gu math èiginneach agus daor, agus thathas a’ deasbad a-rithist mun èifeachdas aca. Is e am prìomh eas-bhuannachd de charbadan dealain (hybrids) an comas sònraichte glè ìosal den lùth a tha air a stòradh ann am bataraidhean an taca ris an lùth a tha air a stòradh ann an connadh àbhaisteach (dìosail, gasoline, gas petroleum leaghte, gas nàdarrach teann). Gus cumhachd charbadan dealain a thoirt nas fhaisge air càraichean àbhaisteach, dh'fheumadh bataraidhean an cuideam a lùghdachadh le co-dhiù deicheamh cuid. Tha seo a 'ciallachadh gum feumadh an Audi R8 e-tron iomradh 42 kWh a stòradh chan ann ann an 470 kg, ach ann an 47 kg. A bharrachd air an sin, dh'fheumadh an ùine cosgais a bhith air a lughdachadh gu mòr. Tha timcheall air uair a thìde aig comas 70-80% fhathast mòran, agus chan eil mi a 'bruidhinn mu 6-8 uairean gu cuibheasach air làn chosgais. Chan fheumar a chreidsinn gu bheil an bullshit mu dheidhinn cinneasachadh neoni de charbadan dealain CO2 nas motha. Bheir sinn fa-near sa bhad gu bheil Tha an lùth anns na socaidean againn cuideachd air a ghineadh le ionadan cumhachd teirmeach, agus chan e a-mhàin gu bheil iad a’ toirt a-mach CO2 gu leòr. Gun a bhith a 'toirt iomradh air cinneasachadh càr mar sin nas iom-fhillte, far a bheil feum air CO2 airson cinneasachadh mòran nas motha na ann an clasaigeach. Cha bu chòir dhuinn dìochuimhneachadh mun àireamh de cho-phàirtean anns a bheil stuthan trom agus puinnseanta agus an duilgheadas faighinn cuidhteas às deidh sin.

Leis a h-uile minuses a chaidh ainmeachadh agus nach deach ainmeachadh, tha buannachdan gun teagamh aig càr dealain (hybrid). Ann an trafaic bailteil no thairis air astaran nas giorra, tha an obrachadh nas eaconomach gun àicheadh, dìreach air sgàth prionnsapal stòradh lùth (ath-bheothachadh) aig àm breiceadh, nuair a thèid a thoirt air falbh ann an carbadan àbhaisteach aig àm breiceadh ann an cruth teas sgudail a-steach don adhar, gun a bhith thoir iomradh air comasachd beagan chilemeatairean air falbh timcheall a’ bhaile airson ath-phàigheadh ​​saor bho phost-d poblach. lìon. Ma nì sinn coimeas eadar càr dealain fìor agus càr clasaigeach, an uairsin ann an càr àbhaisteach tha einnsean losgaidh a-staigh, a tha ann fhèin na eileamaid meacanaigeach caran iom-fhillte. Feumaidh a chumhachd a bhith air a ghluasad gu na cuibhlichean ann an dòigh air choreigin, agus tha seo air a dhèanamh sa mhòr-chuid tro ghluasad làimhe no fèin-ghluasadach. Tha fhathast aon no barrachd eadar-dhealachaidhean san t-slighe, uaireannan cuideachd inneal-draibhidh agus sreath de shailean aiseal. Gu dearbh, feumaidh an càr cuideachd fàs nas slaodaiche, feumaidh an einnsean fuarachadh, agus tha an lùth teirmeach seo air a chall gun fheum don àrainneachd mar theas air fhàgail. Tha càr dealain tòrr nas èifeachdaiche agus nas sìmplidh - (chan eil e a 'buntainn ri dràibhear tar-chinealach, a tha gu math toinnte). Chan eil bogsaichean gèar, bogsaichean gèar, cardans agus leth shailean anns a’ chàr dealain, dìochuimhnich mun einnsean air beulaibh, air do chùlaibh no sa mheadhan. Chan eil radiator ann, i.e. inneal-fuarachaidh agus inneal tòiseachaidh. Is e a’ bhuannachd a tha ann an càr dealain gun urrainn dha motaran a chuir a-steach gu dìreach anns na cuibhlichean. Agus gu h-obann tha an ATV foirfe agad as urrainn smachd a chumail air gach cuibhle gu neo-eisimeileach bhon fheadhainn eile. Mar sin, le carbad dealain, cha bhith e duilich smachd a chumail air dìreach aon chuibhle, agus tha e comasach cuideachd an cuairteachadh cumhachd as fheàrr a thaghadh agus a riaghladh airson corning. Faodaidh gach aon de na motaran a bhith na bhreic cuideachd, a-rithist gu tur neo-eisimeileach bho na cuibhlichean eile, a thionndaidheas co-dhiù cuid den lùth cineatach air ais gu lùth dealain. Mar thoradh air an sin, bidh mòran nas lugha de chuideam air breicichean àbhaisteach. Faodaidh na h-einnseanan an cumhachd as àirde a tha ri fhaighinn a thoirt gu buil aig àm sam bith agus gun dàil. Tha an èifeachdas ann a bhith ag atharrachadh lùth a tha air a stòradh ann am bataraidhean gu lùth cinneachail timcheall air 90%, a tha timcheall air trì tursan nas àirde na motaran àbhaisteach. Mar thoradh air an sin, chan eil iad a 'gineadh uiread de theas air fhàgail agus chan fheum iad a bhith doirbh fuarachadh. Chan eil agad ach bathar-cruaidh math, aonad smachd agus prògramadair math.

Suma sumárum. Ma tha càraichean dealain no Hybrids eadhon nas fhaisge air càraichean clasaigeach le einnseanan èifeachdach a thaobh connaidh, tha slighe dhoirbh agus duilich aca fhathast air thoiseach orra. Tha mi dìreach an dòchas nach eil seo air a dhearbhadh le grunn àireamhan meallta no. cuideam ro-mhòr bho oifigearan. Ach na dèanamaid eu-dòchas. Tha leasachadh nano-theicneòlas gu mòr a ’gluasad le bhith a’ leum agus a ’falbh, agus, is dòcha, gu bheil mìorbhailean ann dhuinn ann an ùine nach bi fada.

Mu dheireadh, cuiridh mi aon rud nas inntinniche. Tha stèisean ath-chonnadh grèine ann mu thràth.

Tha Toyota Industries Corp (TIC) air stèisean cumhachd grèine a leasachadh airson carbadan dealain agus hybrid. Tha an stèisean cuideachd ceangailte ris a ’ghriod chumhachd, agus mar sin tha na pannalan grèine 1,9 kW nas dualtaiche stòr lùth a bharrachd fhaighinn. A ’cleachdadh stòr cumhachd fèin-chumanta (grèine), faodaidh an stèisean cosgais cumhachd as àirde de 110 VAC / 1,5 kW a thoirt seachad, nuair a tha e ceangailte ris a’ phrìomh phìob, tha e a ’tabhann 220 VAC / 3,2 kW aig a’ char as àirde.

Tha dealan gun chleachdadh bho phannalan grèine air a stòradh ann am bataraidhean, a tha comasach air 8,4 kWh a stòradh airson a chleachdadh nas fhaide air adhart. Tha e comasach cuideachd dealan a thoirt don lìonra sgaoilidh no goireasan stèisean solarachaidh. Tha teicneòlas conaltraidh stèidhichte aig na h-ionadan cosgais a thathas a ’cleachdadh aig an stèisean a tha comasach air carbadan aithneachadh, fa leth. an luchd-seilbh a ’cleachdadh cairtean snasail.

Teirmean cudromach airson bataraidhean

• Cumhachd cumhachd - a’ comharrachadh na tha de chosgais dealain (an ìre de lùth) air a stòradh sa bhataraidh. Tha e air a shònrachadh ann an uairean ampere (Ah) no, ann an cùis innealan beaga, ann an uairean milliamp (mAh). Tha bataraidh 1 Ah (= 1000 mAh) gu teòiridheach comasach air 1 amp a lìbhrigeadh airson uair a thìde.
• Frith-aghaidh a-staigh - a ’nochdadh comas a’ bhataraidh barrachd no nas lugha de shruth sgaoilidh a thoirt seachad. Airson dealbh, faodar dà chrann a chleachdadh, aon le ar-a-mach nas lugha (aghaidh àrd a-staigh) agus am fear eile le fear nas motha (an aghaidh ìosal a-staigh). Ma cho-dhùnas sinn am falamhachadh, bidh canastair le toll drèanaidh nas lugha a’ falamhachadh nas slaodaiche.
• Bholtachd le ìre bataraidh - airson bataraidhean nicil-cadmium agus nicil-meatailt hydride, is e 1,2 V, luaidhe 2 V agus lithium bho 3,6 gu 4,2 V. Rè obrachadh, bidh an bholtadh seo ag atharrachadh taobh a-staigh 0,8 - 1,5 V airson bataraidhean nicil-cadmium agus nicil-meatailt hydride, 1,7 - 2,3 V airson luaidhe agus 3-4,2 agus 3,5-4,9 airson lithium.
• A ’togail sruth, sgaoileadh sruth - air a chuir an cèill ann an amperes (A) no milliamps (mA). Is e fiosrachadh cudromach a tha seo airson cleachdadh practaigeach a’ bhataraidh airson inneal sònraichte. Bidh e cuideachd a’ dearbhadh nan suidheachaidhean airson a bhith a’ cur cosgais ceart agus a’ sgaoileadh a’ bhataraidh gus am bi a chomas air a chleachdadh chun na h-ìre as àirde agus aig an aon àm gun a bhith air a sgrios.
• A ’togail acc. lùb sgaoilidh - gu grafaigeach a’ taisbeanadh an atharrachaidh ann an bholtachd a rèir na h-ùine nuair a bhios tu a’ cur cosgais air no a’ sgaoileadh a’ bhataraidh. Nuair a thèid bataraidh a leigeil ma sgaoil, mar as trice bidh atharrachadh beag ann an bholtachd airson timcheall air 90% den ùine sgaoilidh. Mar sin, tha e gu math duilich suidheachadh làithreach a’ bhataraidh a dhearbhadh bhon bholtachd tomhaiste.
• Fèin-sgaoileadh, fèin-sgaoileadh - Chan urrainn don bataraidh dealan a chumail fad na h-ùine. lùth, leis gu bheil an ath-bhualadh aig na dealanan na phròiseas reversible. Mean air mhean bidh bataraidh fo chasaid a’ sgaoileadh leis fhèin. Faodaidh am pròiseas seo a bhith bho grunn sheachdainean gu mìosan. A thaobh bataraidhean searbhag luaidhe, is e seo 5-20% gach mìos, airson bataraidhean nicil-cadmium - timcheall air 1% den chosgais dealain gach latha, a thaobh bataraidhean nicil-meatailt hydride - timcheall air 15-20% gach latha. mìos, agus lithium a 'call mu 60%. comas airson trì mìosan. Tha fèin-sgaoileadh an urra ri teòthachd na h-àrainneachd a bharrachd air strì an taobh a-staigh (bataraidhean le barrachd dìon a-staigh nas lugha) agus gu dearbh tha an dealbhadh, na stuthan a thathar a’ cleachdadh agus an obair-obrach cudromach cuideachd.
•  Bataraidh (piseagan) - Is ann dìreach ann an cùisean sònraichte a thathas a’ cleachdadh bataraidhean leotha fhèin. Mar as trice tha iad ceangailte ann an seata, cha mhòr an-còmhnaidh ceangailte ann an sreath. Tha an sruth as àirde de sheata mar sin co-ionann ris an t-sruth as àirde de chealla fa leth, is e an bholtadh ìre suim bholtaids clàraichte nan ceallan fa leth.
•  Cruinneachadh bataraidhean.  Bu chòir bataraidh ùr no gun chleachdadh a bhith fo smachd aon ach gu h-iomchaidh grunn (3-5) làn astar slaodach agus cuairtean slaodach. Bidh am pròiseas slaodach seo a ’suidheachadh paramadairean a’ bhataraidh chun ìre a tha thu ag iarraidh.
•  Buaidh chuimhne - Bidh seo a’ tachairt nuair a thèid am bataraidh a ghearradh agus a leigeil ma sgaoil chun aon ìre le timcheall air seasmhach, gun cus sruth, agus cha bu chòir làn chosgais no leigeil a-mach domhainn den chill a bhith ann. Thug an taobh-bhuaidh seo buaidh air NiCd (cuideachd glè bheag de NiMH).