Baterai untuk kendaraan hybrid dan listrik

Dalam artikel kami sebelumnya, kami membahas baterai sebagai sumber listrik, yang terutama diperlukan untuk menghidupkan mobil, serta untuk pengoperasian peralatan listrik yang relatif jangka pendek. Namun, persyaratan yang sama sekali berbeda dikenakan pada sifat baterai yang digunakan di bidang penggerak perangkat seluler besar, dalam kasus kami, kendaraan hibrida dan kendaraan listrik. Jumlah energi tersimpan yang jauh lebih besar diperlukan untuk menggerakkan kendaraan dan perlu disimpan di suatu tempat. Pada mobil klasik dengan mesin pembakaran internal, disimpan dalam tangki dalam bentuk bensin, solar atau LPG. Dalam kasus kendaraan listrik atau kendaraan hibrida, disimpan dalam baterai, yang dapat digambarkan sebagai masalah utama dengan kendaraan listrik.

Akumulator saat ini dapat menyimpan sedikit energi, sementara mereka agak besar, berat, dan pada saat yang sama, untuk pengisian maksimumnya, dibutuhkan beberapa jam (biasanya 8 atau lebih). Sebaliknya, kendaraan konvensional dengan mesin pembakaran internal dapat menyimpan sejumlah besar energi dibandingkan dengan baterai dalam wadah kecil, asalkan hanya membutuhkan satu menit, mungkin dua, untuk mengisi ulang. Sayangnya, masalah penyimpanan listrik telah menjangkiti kendaraan listrik sejak awal, dan meskipun kemajuan tak terbantahkan, kepadatan energi yang dibutuhkan untuk menyalakan kendaraan masih sangat rendah. Di baris berikutnya, hemat e-mail Kami akan membahas energi secara lebih rinci dan mencoba mendekatkan realitas mobil dengan penggerak listrik murni atau hibrida. Ada banyak mitos seputar "mobil elektronik" ini, jadi tidak ada salahnya untuk melihat lebih dekat kelebihan atau kekurangan dari drive tersebut.

Sayangnya, angka yang diberikan pabrikan juga sangat diragukan dan agak teoretis. Misalnya, Kia Venga memiliki motor listrik dengan tenaga 80 kW dan torsi 280 Nm. Tenaga dipasok oleh baterai lithium-ion berkapasitas 24 kWh, perkiraan jangkauan Kia Vengy EV menurut pabrikan adalah 180 km. Kapasitas baterai memberi tahu kita bahwa, terisi penuh, mereka dapat menyediakan konsumsi mesin 24 kW, atau memberi makan konsumsi 48 kW dalam setengah jam, dll. Penghitungan ulang yang sederhana, dan kita tidak akan dapat berkendara sejauh 180 km . Jika kami ingin memikirkan jarak seperti itu, maka kami harus berkendara rata-rata 60 km / jam selama sekitar 3 jam, dan tenaga mesin hanya sepersepuluh dari nilai nominalnya, yaitu 8 kW. Dengan kata lain, dengan pengendaraan yang sangat hati-hati (hati-hati), di mana Anda hampir pasti akan menggunakan rem saat bekerja, pengendaraan seperti itu secara teori dimungkinkan. Tentu saja, kami tidak mempertimbangkan penyertaan berbagai aksesori kelistrikan. Semua orang sudah bisa membayangkan betapa penyangkalan diri dibandingkan dengan mobil klasik. Pada saat yang sama, Anda menuangkan 40 liter solar ke dalam Venga klasik dan berkendara ratusan kilometer tanpa batasan. Kenapa gitu? Mari kita coba bandingkan berapa banyak energi ini dan berapa banyak berat yang dapat ditampung oleh mobil klasik di dalam tangki, dan berapa banyak yang dapat ditampung oleh mobil listrik di dalam baterai - baca lebih lanjut di sini DI SINI.

Beberapa fakta dari kimia dan fisika

• nilai kalor bensin : 42,7 MJ/kg,
• nilai kalor solar : 41,9 MJ/kg,
• densitas bensin : 725 kg/m3,
• kepadatan minyak: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha, diukur dalam joule (J), kilowatt jam (kWh). Kerja (mekanis) diwujudkan dengan perubahan energi selama gerak benda, memiliki satuan yang sama dengan energi. Daya menyatakan jumlah kerja yang dilakukan per satuan waktu, satuan dasarnya adalah watt (W).

Kekuatan spesifik sumber energi

Sumber daya energi	Nilai kalori / kepadatan kg	Nilai Kalor / l Energi / l	Energi / kg
Bensin	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Minyak	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Baterai Li-ion (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Dari penjelasan di atas jelas bahwa, misalnya, dengan nilai kalor 42,7 MJ/kg dan densitas 725 kg/m3, bensin menawarkan energi 8,60 kWh per liter atau 11,86 kWh per kilogram. Jika kami membangun baterai saat ini yang sekarang dipasang di kendaraan listrik, misalnya, lithium-ion, kapasitasnya kurang dari 0,1 kWh per kilogram (untuk kesederhanaan, kami akan mempertimbangkan 0,1 kWh). Bahan bakar konvensional menyediakan lebih dari seratus kali lebih banyak energi untuk berat yang sama. Anda akan mengerti bahwa ini adalah perbedaan besar. Jika kita uraikan menjadi lebih kecil, misalnya, sebuah Chevrolet Cruze dengan baterai 31 kWh membawa energi yang dapat menampung kurang dari 2,6 kg bensin atau, jika Anda mau, sekitar 3,5 liter bensin.

Anda dapat mengetahui bagaimana mungkin mobil listrik akan menyala sama sekali, dan bukan berarti mobil itu masih memiliki energi lebih dari 100 km. Alasannya sederhana. Motor listrik jauh lebih efisien dalam hal mengubah energi yang tersimpan menjadi energi mekanik. Biasanya, itu harus memiliki efisiensi 90%, sedangkan efisiensi mesin pembakaran internal adalah sekitar 30% untuk mesin bensin dan 35% untuk mesin diesel. Oleh karena itu, untuk memberikan daya yang sama ke motor listrik, cukup dengan cadangan energi yang jauh lebih rendah.

Kemudahan penggunaan drive individu

Setelah mengevaluasi perhitungan yang disederhanakan, diasumsikan bahwa kita dapat memperoleh sekitar 2,58 kWh energi mekanik dari satu liter bensin, 3,42 kWh dari satu liter solar, dan 0,09 kWh dari satu kilogram baterai lithium-ion. Jadi perbedaannya tidak lebih dari seratus kali lipat, tetapi hanya sekitar tiga puluh kali lipat. Ini adalah angka terbaik, tapi masih belum terlalu pink. Misalnya, perhatikan Audi R8 yang sporty. Baterainya yang terisi penuh, dengan berat 470 kg, memiliki energi yang setara dengan 16,3 liter bensin atau hanya 12,3 liter solar. Atau, jika kita memiliki Audi A4 3,0 TDI dengan kapasitas tangki bahan bakar solar 62 liter dan kita ingin memiliki jarak tempuh yang sama dengan penggerak baterai murni, kita membutuhkan sekitar 2350 kg baterai. Sejauh ini, fakta tersebut tidak memberikan masa depan yang sangat cerah bagi mobil listrik. Namun, tidak perlu melempar senapan ke gandum hitam, karena tekanan untuk mengembangkan "e-cars" semacam itu akan dihilangkan oleh lobi hijau yang kejam, jadi suka atau tidak suka pembuat mobil, mereka harus menghasilkan sesuatu yang "hijau". . “. Pengganti yang pasti untuk penggerak listrik murni adalah yang disebut hibrida, yang menggabungkan mesin pembakaran internal dengan motor listrik. Saat ini yang paling dikenal misalnya Toyota Prius (Auris HSD dengan teknologi hybrid yang sama) atau Honda Inside. Namun, jangkauan listrik murni mereka masih menggelikan. Dalam kasus pertama, sekitar 2 km (dalam versi terbaru Plug In ditingkatkan "menjadi" 20 km), dan dalam kasus kedua, Honda bahkan tidak menggunakan penggerak listrik murni. Sejauh ini, efektivitas yang dihasilkan dalam praktiknya tidak sehebat yang disiratkan oleh iklan massal. Realitas telah menunjukkan bahwa mereka dapat mewarnai mereka dengan blue movement (ekonomi) apapun kebanyakan dengan teknologi konvensional. Keunggulan pembangkit listrik hybrid terutama terletak pada penghematan bahan bakar saat berkendara di dalam kota. Audi baru-baru ini mengatakan bahwa saat ini hanya perlu mengurangi bobot tubuh untuk mencapai, rata-rata, penghematan bahan bakar yang sama dengan yang dicapai beberapa merek dengan memasang sistem hybrid di mobil. Model baru dari beberapa mobil juga membuktikan bahwa ini bukanlah teriakan ke dalam kegelapan. Misalnya, Volkswagen Golf generasi ketujuh yang baru diperkenalkan menggunakan komponen yang lebih ringan untuk dipelajari dan dalam praktiknya sebenarnya menggunakan lebih sedikit bahan bakar daripada sebelumnya. Pembuat mobil Jepang Mazda telah mengambil arah yang sama. Terlepas dari klaim ini, pengembangan drive hybrid "jarak jauh" terus berlanjut. Sebagai contoh, saya akan menyebutkan Opel Ampera dan, secara paradoks, model dari Audi A1 e-tron.

Kemudahan penggunaan drive individu

Sumber daya energi	Efisiensi mesin	Energi efektif / l	Energi efektif / kg
Bensin	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Minyak	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Baterai Lithium Ion	0,90	-	OKE. 0,1 kWh / kg

Opel Ampera

Meski Opel Ampera sering dihadirkan sebagai kendaraan listrik, namun sebenarnya merupakan kendaraan hybrid. Selain motor listrik, Ampere juga menggunakan mesin pembakaran internal 1,4 kW 63 liter. Namun, mesin bensin ini tidak langsung menggerakkan roda, melainkan bertindak sebagai generator jika baterai kehabisan listrik. energi. Bagian kelistrikan diwakili oleh motor listrik dengan output 111 kW (150 hp) dan torsi 370 Nm. Catu daya ditenagai oleh 220 sel lithium berbentuk T. Mereka memiliki daya total 16 kWh dan berat 180 kg. Mobil listrik ini dapat menempuh jarak 40-80 km dengan penggerak listrik murni. Jarak ini seringkali cukup untuk mengemudi di kota sepanjang hari dan secara signifikan mengurangi biaya pengoperasian karena lalu lintas kota membutuhkan konsumsi bahan bakar yang signifikan dalam hal mesin pembakaran. Baterai juga dapat diisi ulang dari stopkontak standar, dan bila dikombinasikan dengan mesin pembakaran internal, jangkauan Ampera meluas hingga lima ratus kilometer.

Audi e elektron A1

Audi, yang lebih menyukai penggerak klasik dengan teknologi yang lebih canggih daripada penggerak hibrida yang sangat menuntut secara teknis, memperkenalkan mobil hibrida A1 e-tron yang menarik lebih dari dua tahun lalu. Baterai lithium-ion berkapasitas 12 kWh dan berat 150 kg diisi oleh mesin Wankel sebagai bagian dari generator yang menggunakan energi berupa bensin yang disimpan dalam tangki berkapasitas 254 liter. Mesinnya memiliki volume 15 meter kubik. cm dan menghasilkan 45 kW / h el. energi. Motor listrik tersebut memiliki tenaga sebesar 75 kW dan dapat menghasilkan tenaga hingga 0 kW dalam waktu singkat. Akselerasi dari 100 ke 10 adalah sekitar 130 detik dan kecepatan tertinggi sekitar 50 km / jam Mobil dapat menempuh jarak sekitar 12 km keliling kota dengan penggerak listrik murni. Setelah habisnya e. energi diam-diam diaktifkan oleh mesin pembakaran internal berputar dan mengisi ulang listrik. energi untuk baterai. Jarak total dengan baterai terisi penuh dan 250 liter bensin adalah sekitar 1,9 km dengan konsumsi rata-rata 100 liter per 1450 km. Berat operasi kendaraan adalah 12 kg. Mari kita lihat konversi sederhana untuk melihat perbandingan langsung berapa banyak energi yang disembunyikan dalam tangki 30 liter. Dengan asumsi efisiensi mesin Wankel modern sebesar 70%, maka 9 kg-nya, bersama dengan 12 kg (31 L) bensin, setara dengan 79 kWh energi yang disimpan dalam baterai. Jadi 387,5 kg mesin dan tangki = 1 kg baterai (dihitung dalam bobot Audi A9 e-Tron). Jika kami ingin menambah tangki bahan bakar sebanyak 62 liter, kami sudah memiliki energi XNUMX kWh yang tersedia untuk menggerakkan mobil. Jadi kita bisa melanjutkan. Tapi dia harus memiliki satu tangkapan. Ini tidak lagi menjadi mobil "hijau". Jadi, bahkan di sini terlihat jelas bahwa penggerak listrik sangat dibatasi oleh kerapatan daya dari energi yang disimpan dalam baterai.

Secara khusus, harga yang lebih tinggi, serta bobot yang tinggi, telah menyebabkan fakta bahwa penggerak hybrid di Audi secara bertahap menghilang ke latar belakang. Namun, bukan berarti pengembangan mobil hybrid dan kendaraan listrik di Audi benar-benar terdepresiasi. Informasi tentang versi baru model e-tron A1 telah muncul baru-baru ini. Dibandingkan dengan yang sebelumnya, mesin rotary/generator telah digantikan oleh mesin 1,5 kW 94 liter turbocharged tiga silinder. Audi menggunakan unit pembakaran internal klasik terutama karena kesulitan yang terkait dengan transmisi ini, dan mesin tiga silinder baru dirancang tidak hanya untuk mengisi baterai, tetapi juga bekerja langsung dengan roda penggerak. Baterai Sanyo memiliki output identik 12kWh, dan jangkauan penggerak listrik murni telah sedikit ditingkatkan menjadi sekitar 80km. Audi mengatakan A1 e-tron yang ditingkatkan rata-rata harus satu liter per seratus kilometer. Sayangnya, pengeluaran ini memiliki satu halangan. Untuk kendaraan hybrid dengan rentang listrik murni yang diperluas. drive menggunakan teknik yang menarik untuk menghitung laju aliran akhir. Apa yang disebut konsumsi diabaikan. pengisian bahan bakar dari jaringan pengisian baterai, serta konsumsi akhir l / 100 km, hanya memperhitungkan konsumsi bensin untuk 20 km terakhir berkendara, saat ada listrik. pengisian baterai. Dengan perhitungan yang sangat sederhana, kita dapat menghitung ini jika daya baterai habis dengan benar. kami melaju setelah listrik padam. energi dari baterai bensin murni, akibatnya konsumsi akan meningkat lima kali lipat, yaitu 5 liter bensin per 100 km.

Audi A1 e-tron II. generasi

Masalah penyimpanan listrik

Masalah penyimpanan energi sama tuanya dengan teknik kelistrikan itu sendiri. Sumber listrik pertama adalah sel galvanik. Setelah waktu yang singkat, kemungkinan proses akumulasi listrik yang dapat dibalik dalam sel sekunder galvanik - baterai ditemukan. Baterai bekas pertama adalah baterai timbal, setelah beberapa saat nikel-besi dan sedikit kemudian nikel-kadmium, dan penggunaan praktisnya bertahan lebih dari seratus tahun. Juga harus ditambahkan bahwa, meskipun penelitian intensif di seluruh dunia di bidang ini, desain dasarnya tidak banyak berubah. Menggunakan teknologi manufaktur baru, meningkatkan sifat bahan dasar dan menggunakan bahan baru untuk pemisah sel dan bejana, dimungkinkan untuk sedikit mengurangi gravitasi spesifik, mengurangi pelepasan sendiri sel, dan meningkatkan kenyamanan dan keamanan operator, tapi itu saja. Kelemahan yang paling signifikan, yaitu. Rasio yang sangat tidak menguntungkan antara jumlah energi yang tersimpan dengan berat dan volume baterai tetap ada. Oleh karena itu, baterai ini digunakan terutama dalam aplikasi statis (catu daya cadangan jika catu daya utama gagal, dll.). Baterai digunakan sebagai sumber energi untuk sistem traksi, terutama pada rel kereta api (gerobak angkut), dimana bobot yang berat dan dimensi yang signifikan juga tidak terlalu mengganggu.

Kemajuan penyimpanan energi

Namun, kebutuhan untuk mengembangkan sel dengan kapasitas dan dimensi kecil dalam jam ampere telah meningkat. Dengan demikian, sel primer alkali dan baterai nikel-kadmium (NiCd) dan kemudian baterai nikel-metal hidrida (NiMH) yang disegel terbentuk. Untuk enkapsulasi sel, bentuk dan ukuran selongsong yang sama dipilih seperti untuk sel seng klorida primer konvensional sampai sekarang. Secara khusus, parameter yang dicapai dari baterai nikel-logam hidrida memungkinkan untuk menggunakannya, khususnya, di ponsel, laptop, drive manual alat, dll. Teknologi pembuatan sel-sel ini berbeda dari teknologi yang digunakan untuk sel dengan kapasitas besar dalam ampere-jam. Susunan pipih sistem elektroda sel besar digantikan oleh teknologi konversi sistem elektroda, termasuk pemisah, menjadi kumparan silinder, yang dimasukkan dan dikontakkan dengan sel berbentuk biasa dalam ukuran AAA, AA, C dan D, resp. kelipatan ukurannya. Untuk beberapa aplikasi khusus, sel datar khusus diproduksi.

Keuntungan sel hermetik dengan elektroda spiral adalah kemampuan beberapa kali lebih besar untuk mengisi dan melepaskan dengan arus tinggi dan rasio kerapatan energi relatif terhadap berat dan volume sel dibandingkan dengan desain sel besar klasik. Kerugiannya adalah self-discharge lebih banyak dan siklus kerja lebih sedikit. Kapasitas maksimum satu sel NiMH adalah sekitar 10 Ah. Namun, seperti silinder berdiameter lebih besar lainnya, mereka tidak memungkinkan pengisian arus terlalu tinggi karena masalah pembuangan panas, yang sangat mengurangi penggunaan kendaraan listrik, dan oleh karena itu sumber ini hanya digunakan sebagai baterai tambahan dalam sistem hybrid (Toyota Prius 1,3 kWh).

Kemajuan signifikan dalam bidang penyimpanan energi adalah pengembangan baterai litium yang aman. Litium adalah unsur dengan nilai potensial elektrokimia yang tinggi, tetapi juga sangat reaktif dalam arti oksidatif, yang juga menimbulkan masalah saat menggunakan logam litium dalam praktiknya. Ketika lithium bersentuhan dengan oksigen atmosfer, terjadi pembakaran, yang tergantung pada sifat lingkungannya, dapat bersifat ledakan. Properti yang tidak menyenangkan ini dapat dihilangkan dengan melindungi permukaan secara hati-hati, atau dengan menggunakan senyawa litium yang kurang aktif. Saat ini, baterai lithium-ion dan lithium-polymer yang paling umum dengan kapasitas 2 hingga 4 Ah dalam ampere-jam. Penggunaannya mirip dengan NiMh, dan pada tegangan pelepasan rata-rata 3,2 V, tersedia energi 6 hingga 13 Wh. Dibandingkan dengan baterai nikel-logam hidrida, baterai litium dapat menyimpan energi dua hingga empat kali lebih banyak untuk volume yang sama. Baterai lithium-ion (polimer) memiliki elektrolit dalam bentuk gel atau padat dan dapat diproduksi dalam sel datar setipis sepersepuluh milimeter dalam hampir semua bentuk untuk memenuhi kebutuhan aplikasi masing-masing.

Penggerak listrik pada mobil penumpang dapat dibuat sebagai satu-satunya (mobil listrik) atau digabungkan, di mana penggerak listrik dapat menjadi sumber traksi yang dominan dan tambahan (penggerak hybrid). Tergantung pada varian yang digunakan, kebutuhan energi untuk pengoperasian kendaraan dan kapasitas baterai berbeda. Pada kendaraan listrik, kapasitas baterai antara 25 dan 50 kWh, dan dengan penggerak hybrid, secara alami lebih rendah dan berkisar antara 1 hingga 10 kWh. Dari nilai yang diberikan terlihat bahwa pada tegangan satu sel (litium) 3,6 V, perlu menghubungkan sel secara seri. Untuk mengurangi kerugian pada konduktor distribusi, inverter, dan belitan motor, disarankan untuk memilih tegangan yang lebih tinggi dari biasanya di jaringan terpasang (12 V) untuk penggerak - nilai yang umum digunakan adalah dari 250 hingga 500 V. Dari saat ini, sel Litium jelas merupakan jenis yang paling cocok. Memang, harganya masih sangat mahal, apalagi jika dibandingkan dengan baterai timbal-asam. Namun, mereka jauh lebih sulit.

Tegangan nominal sel baterai litium konvensional adalah 3,6 V. Nilai ini berbeda dengan sel baterai nikel-logam hidrida konvensional. NiCd, yang memiliki tegangan nominal 1,2 V (atau timbal - 2 V), yang jika digunakan dalam praktiknya, tidak memungkinkan pertukaran kedua jenis tersebut. Pengisian baterai litium ini dicirikan oleh kebutuhan untuk mempertahankan nilai tegangan pengisian maksimum dengan sangat akurat, yang memerlukan jenis pengisi daya khusus dan, khususnya, tidak memungkinkan penggunaan sistem pengisian daya yang dirancang untuk jenis sel lain.

Karakteristik utama baterai lithium

Karakteristik utama baterai untuk kendaraan listrik dan hibrida dapat dianggap sebagai karakteristik pengisian dan pengosongannya.

Karakteristik pengisian daya 

Proses pengisian membutuhkan pengaturan arus pengisian, kontrol tegangan sel dan kontrol suhu saat ini tidak dapat diabaikan. Untuk sel lithium yang digunakan saat ini yang menggunakan LiCoO2 sebagai elektroda katoda, batas tegangan pengisian maksimum adalah 4,20 hingga 4,22 V per sel. Melebihi nilai ini menyebabkan kerusakan pada sifat sel dan, sebaliknya, kegagalan untuk mencapai nilai ini berarti tidak digunakannya kapasitas sel nominal. Untuk pengisian, digunakan karakteristik IU yang biasa, yaitu pada fase pertama diisi dengan arus konstan hingga tercapai tegangan 4,20 V / sel. Arus pengisian dibatasi masing-masing pada nilai maksimum yang diizinkan yang ditentukan oleh pabrikan sel. pilihan pengisi daya. Waktu pengisian pada tahap pertama bervariasi dari beberapa puluh menit hingga beberapa jam, tergantung pada besarnya arus pengisian. Tegangan sel secara bertahap meningkat hingga maks. nilai 4,2 V. Seperti yang sudah disebutkan, tegangan ini tidak boleh dilampaui karena berisiko merusak sel. Pada fase pertama pengisian, 70 hingga 80% energi disimpan dalam sel, pada fase kedua sisanya. Pada fase kedua, tegangan pengisian dipertahankan pada nilai maksimum yang diizinkan, dan arus pengisian secara bertahap berkurang. Pengisian selesai ketika arus telah turun menjadi sekitar 2-3% dari nilai arus pelepasan sel. Karena nilai maksimum arus pengisian dalam kasus sel yang lebih kecil juga beberapa kali lebih tinggi daripada arus pelepasan, sebagian besar listrik dapat dihemat pada fase pengisian pertama. energi dalam waktu yang relatif sangat singkat (kurang lebih dan 1 jam). Dengan demikian, dalam keadaan darurat, dimungkinkan untuk mengisi baterai kendaraan listrik hingga kapasitas yang cukup dalam waktu yang relatif singkat. Bahkan dalam kasus sel lithium, akumulasi listrik berkurang setelah periode penyimpanan tertentu. Namun, ini hanya terjadi setelah sekitar 3 bulan downtime.

Karakteristik debit

Tegangan pertama turun dengan cepat menjadi 3,6–3,0 V (tergantung pada besarnya arus pelepasan) dan tetap hampir konstan sepanjang seluruh pelepasan. Setelah habisnya pasokan e-mail. energi juga menurunkan tegangan sel dengan sangat cepat. Oleh karena itu, pelepasan harus diselesaikan selambat-lambatnya dari tegangan pelepasan yang ditentukan pabrikan 2,7 hingga 3,0 V.

Jika tidak, struktur produk dapat rusak. Proses bongkar muat relatif mudah dikendalikan. Ini hanya dibatasi oleh nilai arus dan berhenti ketika nilai tegangan pelepasan akhir tercapai. Satu-satunya masalah adalah bahwa sifat-sifat sel individu dalam susunan berurutan tidak pernah sama. Oleh karena itu, perawatan harus dilakukan untuk memastikan bahwa tegangan sel tidak turun di bawah tegangan pelepasan akhir, karena hal ini dapat merusaknya dan dengan demikian menyebabkan seluruh baterai tidak berfungsi. Hal yang sama harus dipertimbangkan saat mengisi daya baterai.

Jenis sel lithium yang disebutkan dengan bahan katoda yang berbeda, di mana oksida kobalt, nikel atau mangan digantikan oleh fosfida Li3V2 (PO4) 3, menghilangkan risiko kerusakan sel yang disebutkan karena ketidakpatuhan. kapasitas yang lebih tinggi. Juga dinyatakan adalah masa pakai yang dinyatakan sekitar 2 siklus pengisian (pada pengosongan 000%) dan terutama fakta bahwa ketika sel benar-benar habis, itu tidak akan rusak. Keuntungannya juga tegangan nominal yang lebih tinggi sekitar 80 saat pengisian hingga 4,2 V.

Dari uraian di atas dapat ditunjukkan dengan jelas bahwa saat ini baterai lithium menjadi satu-satunya alternatif seperti menyimpan energi untuk mengemudikan mobil dibandingkan dengan energi yang tersimpan dalam bahan bakar fosil di tangki bahan bakar. Setiap peningkatan kapasitas spesifik baterai akan meningkatkan daya saing drive ramah lingkungan ini. Kami hanya bisa berharap bahwa pembangunan tidak akan melambat, tetapi, sebaliknya, bergerak maju beberapa mil.

Contoh kendaraan yang menggunakan baterai hybrid dan listrik

Toyota Prius adalah hibrida klasik dengan cadangan daya rendah pada listrik murni. menyetir

Toyota Prius menggunakan baterai NiMH 1,3 kWh, yang terutama digunakan sebagai sumber tenaga untuk akselerasi dan memungkinkan penggerak listrik terpisah digunakan untuk jarak maksimum sekitar 2 km. kecepatan 50 km / jam.Versi Plug-In sudah menggunakan baterai lithium-ion dengan kapasitas 5,4 kWh, yang memungkinkan Anda berkendara secara eksklusif dengan penggerak listrik untuk jarak 14-20 km dengan kecepatan maksimum. kecepatan 100 km/jam.

Opel Ampere-hibrida dengan peningkatan cadangan daya pada email murni. menyetir

Kendaraan listrik dengan jangkauan lebih jauh (40-80 km), seperti yang disebut Opel sebagai Amper empat tempat duduk lima pintu, ditenagai oleh motor listrik yang menghasilkan 111 kW (150 hp) dan torsi 370 Nm. Catu daya ditenagai oleh 220 sel lithium berbentuk T. Mereka memiliki daya total 16 kWh dan berat 180 kg. Generator adalah mesin bensin 1,4 liter dengan output 63 kW.

Mitsubishi dan MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. mobil

Baterai lithium-ion dengan kapasitas 16 kWh memungkinkan kendaraan untuk menempuh jarak hingga 150 km tanpa pengisian ulang, yang diukur sesuai dengan standar NEDC (New European Driving Cycle). Baterai tegangan tinggi (330 V) terletak di dalam lantai dan juga dilindungi oleh rangka dudukan dari kerusakan jika terjadi benturan. Ini adalah produk Lithium Energy Japan, perusahaan patungan antara Mitsubishi dan GS Yuasa Corporation. Total ada 88 artikel. Listrik untuk penggerak disediakan oleh baterai lithium-ion 330 V, terdiri dari 88 50 Ah sel dengan total kapasitas 16 kWh. Baterai akan diisi dari stopkontak rumah dalam waktu enam jam, menggunakan pengisi daya cepat eksternal (125 A, 400 V), baterai akan terisi hingga 80% dalam waktu setengah jam.

Saya sendiri adalah penggemar berat kendaraan listrik dan terus memantau apa yang terjadi di kawasan ini, namun kenyataannya saat ini tidak begitu optimis. Hal ini juga diperkuat dengan informasi di atas, yang menunjukkan bahwa kehidupan kendaraan listrik dan hybrid murni tidaklah mudah, dan seringkali hanya permainan angka yang berpura-pura. Produksi mereka masih sangat menuntut dan mahal, dan keefektifannya berulang kali diperdebatkan. Kerugian utama kendaraan listrik (hibrida) adalah kapasitas spesifik energi yang disimpan dalam baterai sangat rendah dibandingkan dengan energi yang disimpan dalam bahan bakar konvensional (solar, bensin, bahan bakar gas cair, gas alam terkompresi). Untuk benar-benar mendekatkan kekuatan kendaraan listrik dengan mobil konvensional, baterai harus mengurangi bobotnya setidaknya sepersepuluh. Artinya, Audi R8 e-tron tersebut harus menyimpan 42 kWh bukan dalam 470 kg, melainkan dalam 47 kg. Selain itu, waktu pengisian daya harus dikurangi secara signifikan. Sekitar satu jam dengan kapasitas 70-80% masih banyak, dan saya tidak berbicara tentang rata-rata 6-8 jam dengan muatan penuh. Tidak perlu percaya omong kosong tentang nol produksi kendaraan listrik CO2 juga. Mari kita segera perhatikan fakta itu Energi di soket kami juga dihasilkan oleh pembangkit listrik termal, dan tidak hanya menghasilkan CO2 yang cukup. Belum lagi produksi mobil semacam itu yang lebih kompleks, di mana kebutuhan CO2 untuk produksi jauh lebih besar daripada mobil klasik. Kita tidak boleh melupakan jumlah komponen yang mengandung bahan berat dan beracun serta pembuangan selanjutnya yang bermasalah.

Dengan segala kekurangan yang disebutkan dan tidak disebutkan, mobil listrik (hybrid) juga memiliki keunggulan yang tidak dapat disangkal. Dalam lalu lintas perkotaan atau jarak yang lebih pendek, pengoperasiannya yang lebih ekonomis tidak dapat disangkal, hanya karena prinsip penyimpanan energi (pemulihan) selama pengereman, sedangkan pada kendaraan konvensional dihilangkan selama pengereman dalam bentuk limbah panas ke udara, bukan untuk sebutkan kemungkinan beberapa km berkendara keliling kota untuk mengisi ulang murah dari email publik. bersih. Jika kita membandingkan mobil listrik murni dan mobil klasik, maka pada mobil konvensional terdapat mesin pembakaran dalam yang dengan sendirinya merupakan elemen mekanis yang agak rumit. Tenaganya harus disalurkan ke roda dengan cara tertentu, dan ini sebagian besar dilakukan melalui transmisi manual atau otomatis. Masih ada satu atau lebih perbedaan di jalan, kadang-kadang juga sebuah driveshaft dan serangkaian poros gandar. Tentu saja, mobil juga perlu melambat, mesin perlu didinginkan, dan energi panas ini terbuang sia-sia ke lingkungan sebagai panas sisa. Mobil listrik jauh lebih efisien dan sederhana - (tidak berlaku untuk penggerak hybrid, yang sangat rumit). Mobil listrik tidak mengandung girboks, girboks, cardan dan setengah poros, lupakan mesin di depan, belakang atau di tengah. Itu tidak mengandung radiator, mis. pendingin dan starter. Keunggulan mobil listrik adalah dapat memasang motor langsung ke roda. Dan tiba-tiba Anda memiliki ATV sempurna yang dapat mengendalikan setiap roda secara terpisah. Oleh karena itu, dengan kendaraan listrik, tidak akan sulit untuk mengontrol satu roda saja, dan juga memungkinkan untuk memilih dan mengontrol distribusi tenaga yang optimal untuk menikung. Masing-masing motor juga bisa menjadi rem, sekali lagi sepenuhnya independen dari roda lainnya, yang mengubah setidaknya sebagian energi kinetik menjadi energi listrik. Akibatnya, rem konvensional akan mengalami tekanan yang jauh lebih sedikit. Mesin dapat menghasilkan daya maksimum yang tersedia hampir setiap saat dan tanpa penundaan. Efisiensi mereka dalam mengubah energi yang disimpan dalam baterai menjadi energi kinetik sekitar 90%, yaitu sekitar tiga kali lipat dari motor konvensional. Akibatnya, mereka tidak menghasilkan banyak sisa panas dan tidak perlu sulit untuk didinginkan. Yang Anda butuhkan untuk ini adalah perangkat keras yang bagus, unit kontrol, dan programmer yang baik.

Suma sumarum. Jika mobil listrik atau Hibrida bahkan lebih dekat dengan mobil klasik dengan mesin hemat bahan bakar, mereka masih memiliki jalan yang sangat sulit dan sulit di depan mereka. Saya hanya berharap ini tidak dikonfirmasi oleh sejumlah angka yang menyesatkan atau. tekanan berlebihan dari pejabat. Tapi jangan putus asa. Perkembangan nanoteknologi benar-benar bergerak dengan pesat, dan, mungkin, keajaiban benar-benar tersedia bagi kita dalam waktu dekat.

Akhirnya, saya akan menambahkan satu hal lagi yang menarik. Sudah ada stasiun pengisian bahan bakar tenaga surya.

Toyota Industries Corp (TIC) telah mengembangkan stasiun pengisian tenaga surya untuk kendaraan listrik dan hibrida. Stasiun ini juga terhubung ke jaringan listrik, sehingga panel surya 1,9 kW lebih mungkin menjadi sumber energi tambahan. Menggunakan sumber daya mandiri (solar), stasiun pengisian dapat menyediakan daya maksimum 110 VAC / 1,5 kW, ketika terhubung ke listrik, ia menawarkan maksimum 220 VAC / 3,2 kW.

Listrik yang tidak terpakai dari panel surya disimpan dalam baterai, yang dapat menyimpan 8,4 kWh untuk digunakan nanti. Dimungkinkan juga untuk memasok listrik ke jaringan distribusi atau aksesori stasiun pasokan. Dudukan pengisi daya yang digunakan di stasiun memiliki teknologi komunikasi internal yang masing-masing mampu mengidentifikasi kendaraan. pemiliknya menggunakan kartu pintar.

Istilah penting untuk baterai

• Kekuasaan - menunjukkan jumlah muatan listrik (jumlah energi) yang disimpan dalam baterai. Ini ditentukan dalam jam ampere (Ah) atau, dalam kasus perangkat kecil, dalam jam miliampere (mAh). Baterai 1 Ah (= 1000 mAh) secara teoritis mampu menghasilkan 1 amp selama satu jam.
• Resistansi internal - menunjukkan kemampuan baterai untuk memberikan arus pelepasan yang lebih banyak atau lebih sedikit. Sebagai ilustrasi, dua tabung dapat digunakan, satu dengan stopkontak yang lebih kecil (hambatan internal tinggi) dan yang lainnya dengan yang lebih besar (hambatan internal rendah). Jika kami memutuskan untuk mengosongkannya, tabung dengan lubang pembuangan yang lebih kecil akan mengosongkan lebih lambat.
• Tegangan pengenal baterai - untuk baterai nikel-kadmium dan nikel-logam hidrida, adalah 1,2 V, timbal 2 V dan litium dari 3,6 hingga 4,2 V. Selama operasi, tegangan ini bervariasi antara 0,8 - 1,5 V untuk baterai nikel-kadmium dan nikel-logam hidrida, 1,7 - 2,3 V untuk timbal dan 3-4,2 dan 3,5-4,9 untuk litium.
• Pengisian saat ini, debit saat ini – dinyatakan dalam ampere (A) atau miliampere (mA). Ini adalah informasi penting untuk penggunaan praktis baterai yang dimaksud untuk perangkat tertentu. Ini juga menentukan kondisi pengisian dan pengosongan baterai yang benar agar kapasitasnya digunakan secara maksimal dan pada saat yang sama tidak rusak.
• pengisian acc. kurva debit - secara grafis menampilkan perubahan voltase tergantung pada waktu pengisian atau pengosongan baterai. Ketika baterai habis, biasanya ada sedikit perubahan voltase sekitar 90% dari waktu pengosongan. Oleh karena itu, sangat sulit untuk menentukan kondisi baterai saat ini dari tegangan yang diukur.
• Pelepasan diri, pelepasan diri – Baterai tidak dapat mempertahankan listrik sepanjang waktu. energi, karena reaksi pada elektroda adalah proses reversibel. Baterai yang terisi daya secara bertahap habis dengan sendirinya. Proses ini dapat berlangsung dari beberapa minggu hingga berbulan-bulan. Dalam kasus baterai timbal-asam, ini adalah 5-20% per bulan, untuk baterai nikel-kadmium - sekitar 1% dari muatan listrik per hari, dalam kasus baterai nikel-logam hidrida - sekitar 15-20% per bulan, dan lithium kehilangan sekitar 60%. kapasitas selama tiga bulan. Self-discharge bergantung pada suhu sekitar serta resistansi internal (baterai dengan resistansi internal yang lebih tinggi, debitnya lebih sedikit) dan tentu saja desain, bahan yang digunakan, dan pengerjaan juga penting.
•  Baterai (kit) – Hanya dalam kasus luar biasa baterai digunakan secara terpisah. Biasanya mereka terhubung dalam satu set, hampir selalu terhubung secara seri. Arus maksimum rangkaian seperti itu sama dengan arus maksimum sel individual, tegangan pengenal adalah jumlah dari tegangan pengenal sel individual.
•  Akumulasi baterai.  Baterai baru atau yang tidak digunakan harus dikenakan satu tetapi lebih disukai beberapa (3-5) siklus pengisian penuh yang lambat dan siklus pengosongan yang lambat. Proses lambat ini mengatur parameter baterai ke tingkat yang diinginkan.
•  Efek memori – Ini terjadi ketika baterai diisi dan dikosongkan ke tingkat yang sama dengan arus yang kira-kira konstan, tidak terlalu banyak, dan seharusnya tidak ada muatan penuh atau pengosongan sel yang dalam. Efek samping ini memengaruhi NiCd (minimal juga NiMH).