Батареи Литий, воздух и вода
Мы уже обусловили общую концепцию и избрали электродвигатель. Настал черед разобраться с источником энергии на борту.
ОСОБЕННОСТИ Государственного АВТОМОБИЛЯ Источники энергии для электромотора расположить в авто тяжело, блок аккумуляторных батарей просит значительного места. Наилучшее место – под полом салона: обеспечивается отменная развесовка. Управление – под капотом.
Энергосистема накрепко защищена пластмассовыми кожухами от наружного воздействия брутальной среды. Не считая того, современные батареи эффективны только в узеньком спектре температур, потому отсек дополнительно теплоизолируем. Хотя даже для средней части Рф, не говоря уже о северных уголках нашей страны, этих мер все равно недостаточно – нужен подогрев. Во время движения отчасти используем систему отопления салона, для режима подзарядки реализуем электронный обогрев. А если нет доступа к розетке? Как опцию предусмотрим печку на водянистом горючем – не нулевой выброс, но выбросы таких устройств ничтожны по сопоставлению с ДВС.
Переделывать модель с ДВС в электронную куда труднее, чем проектировать электромобиль с нуля. Сначала – из-за сборки частей питания: в кузове взятой конструкции их приходится практически распихивать по салону и багажнику.
ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА Экономный вариант – свинцовые батареи. Но нам они не подходят: чтоб накопить достаточный припас энергии на борту, придется возить с собой практически тонну таких аккумов. В два раза легче никель-металлогидридные источники, да и этот груз чрезвычайно тяжел. Потому обратим внимание на литий-ионные батареи, которые совершенно не так давно перешли на электромобили из портативной электроники.
Посреди главных преимуществ, кроме большой емкости, – отсутствие эффекта памяти и маленький саморазряд. Но есть и недочеты: глубочайший разряд уменьшает срок жизни литий-ионных батарей. Не считая того, с течением времени они теряют емкость независимо от того, эксплуатировали их либо нет.
Литий-ионные батареи при насыщенной работе здорово греются. Потому непременно предусмотрим систему остывания, отводящую избыточное тепло от источника питания. Оно, кстати, понадобится для подогрева салона.
Любители масштабных радиоуправляемых моделей употребляют литий-полимерные батареи. Основное их отличие от литий-ионных: пористый сепаратор, пропитанный электролитом, заменен полимером. Такая конструкция проще в производстве, безопаснее для экологии и позволяет выпускать тонкие элементы питания различной формы.
Не считая того, у их большая плотность энергии на единицу массы, низкая стоимость. Очередной принципиальный параметр – эти батареи медлительно стареют. За два года «уходит» только 20% емкости. Из недочетов – полимерные батареи плохо переносят низкие температуры и выходят из строя при перегреве, к тому же очень дороги.
Кандидатура зарядке – экспресс-замена разряженных аккумов «полными» на специализированных станциях. Комфортно и стремительно, но в нашем случае пригодится переработать весь автомобиль – скомпоновать батареи по другому, предугадать для их легкосъемный поддон либо отсек с комфортным доступом. К тому же еще не готова инфраструктура. Потому пока будем подзаряжаться, а экспресс-замену прибережем для многообещающих моделей.
Поиски совершенного накопителя электроэнергии с каждым годом ведутся все активнее. К примеру, заманчивой смотрится концепция литий-воздушных аккумов. По принципу деяния они идентичны с литий-ионными, только для окисления лития употребляют кислород из наружной среды. В итоге емкость такового аккума выше аж на порядок. Правда, навряд ли к началу серийного производства нашего электромобиля эти батареи станут массовыми: пока нет действенных катализаторов, ускоряющих хим реакцию.
А может, использовать суперконденсаторы, как предлагают разработчики ё-мобиля. Посреди преимуществ такового источника энергии высочайшая эффективность, сравнимо малый вес и низкая токсичность материалов, но главное – способность к очень резвой зарядке и сохранение исходной емкости даже после 10-ов тыщ циклов заряда-разряда. Но пока суперконденсаторы обеспечивают очень скоромный припас хода – приблизительно в 5 раз меньше, чем с аккумами.
Приблизительно так в нашем электромобиле будут скомпонованы элементы питания совместно с управляющей электроникой. Расчетная масса – около 200 кг. Припаса энергии батарей 20 кВт•ч должно хватать на 150–200 км.
РЕЗЮМИРУЕМ Литий-ионные батареи несовершенны, но пока сурового соперника, претендующего на место в электромобиле, у их нет. Они наилучшие по сочетанию главных черт и срока службы. Сейчас батарея аккумов подходящей нам емкости совместно с зарядным устройством, системами остывания и питания, блоком управления весит в районе 300 кг. Беря во внимание темпы прогресса в этой области, рассчитываем, что к началу серийного производства электромобиля она снизится на 30% и мы выйдем на характеристики, утвержденные техзаданием. Будем с нетерпением ожидать возникновения более совершенных батарей, к примеру литий-воздушных. С такими источниками питания электромобиль последующего поколения, концепцию которого мы уже продумываем, по припасу хода не будет уступать моделям с движками внутреннего сгорания.
ТАК РАБОТАЕТ ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР
Как у всех источников питания, снутри литий-ионного аккума находится пара электродов: отрицательный (катод) из графита, положительный (анод) из литированных оксидов металла – обычно кобальта, пореже никеля. Основой для анода служит алюминий, для катода – медь. При разряде ионы лития передвигаются от отрицательного электрода к положительному, при всем этом выделяется электронная энергия. При заряде направление изменяется: положительный электрод является источником ионов лития, а отрицательный – их приемником. Хоть какой литий-ионный аккумулятор обустроен контроллером, следящим за напряжением и температурой батареи как при зарядке, так и при отдаче энергии.
Устройство одной из первых авто литий-ионных батарей, показавшейся несколько лет вспять на «Мерседес-Бенце S 400 Гибрид»:
1 – модуль остывания;
2 – литий-ионные ячейки;
3 – блок управления батареи;
4 – разъем для охлаждающей воды;
5 – высоковольтный разъем;
6 – регулятор напряжения.
Сейчас «Вольво» испытывает батареи, интегрированные во наружные кузовные панели(схема раскрывается в полный размер по клику):
ОСОБЕННОСТИ Государственного АВТОМОБИЛЯ Источники энергии для электромотора расположить в авто тяжело, блок аккумуляторных батарей просит значительного места. Наилучшее место – под полом салона: обеспечивается отменная развесовка. Управление – под капотом.Энергосистема накрепко защищена пластмассовыми кожухами от наружного воздействия брутальной среды. Не считая того, современные батареи эффективны только в узеньком спектре температур, потому отсек дополнительно теплоизолируем. Хотя даже для средней части Рф, не говоря уже о северных уголках нашей страны, этих мер все равно недостаточно – нужен подогрев. Во время движения отчасти используем систему отопления салона, для режима подзарядки реализуем электронный обогрев. А если нет доступа к розетке? Как опцию предусмотрим печку на водянистом горючем – не нулевой выброс, но выбросы таких устройств ничтожны по сопоставлению с ДВС.
Переделывать модель с ДВС в электронную куда труднее, чем проектировать электромобиль с нуля. Сначала – из-за сборки частей питания: в кузове взятой конструкции их приходится практически распихивать по салону и багажнику.
ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА Экономный вариант – свинцовые батареи. Но нам они не подходят: чтоб накопить достаточный припас энергии на борту, придется возить с собой практически тонну таких аккумов. В два раза легче никель-металлогидридные источники, да и этот груз чрезвычайно тяжел. Потому обратим внимание на литий-ионные батареи, которые совершенно не так давно перешли на электромобили из портативной электроники.Посреди главных преимуществ, кроме большой емкости, – отсутствие эффекта памяти и маленький саморазряд. Но есть и недочеты: глубочайший разряд уменьшает срок жизни литий-ионных батарей. Не считая того, с течением времени они теряют емкость независимо от того, эксплуатировали их либо нет.
Литий-ионные батареи при насыщенной работе здорово греются. Потому непременно предусмотрим систему остывания, отводящую избыточное тепло от источника питания. Оно, кстати, понадобится для подогрева салона.
Любители масштабных радиоуправляемых моделей употребляют литий-полимерные батареи. Основное их отличие от литий-ионных: пористый сепаратор, пропитанный электролитом, заменен полимером. Такая конструкция проще в производстве, безопаснее для экологии и позволяет выпускать тонкие элементы питания различной формы.
Не считая того, у их большая плотность энергии на единицу массы, низкая стоимость. Очередной принципиальный параметр – эти батареи медлительно стареют. За два года «уходит» только 20% емкости. Из недочетов – полимерные батареи плохо переносят низкие температуры и выходят из строя при перегреве, к тому же очень дороги.
Кандидатура зарядке – экспресс-замена разряженных аккумов «полными» на специализированных станциях. Комфортно и стремительно, но в нашем случае пригодится переработать весь автомобиль – скомпоновать батареи по другому, предугадать для их легкосъемный поддон либо отсек с комфортным доступом. К тому же еще не готова инфраструктура. Потому пока будем подзаряжаться, а экспресс-замену прибережем для многообещающих моделей.
Поиски совершенного накопителя электроэнергии с каждым годом ведутся все активнее. К примеру, заманчивой смотрится концепция литий-воздушных аккумов. По принципу деяния они идентичны с литий-ионными, только для окисления лития употребляют кислород из наружной среды. В итоге емкость такового аккума выше аж на порядок. Правда, навряд ли к началу серийного производства нашего электромобиля эти батареи станут массовыми: пока нет действенных катализаторов, ускоряющих хим реакцию.
А может, использовать суперконденсаторы, как предлагают разработчики ё-мобиля. Посреди преимуществ такового источника энергии высочайшая эффективность, сравнимо малый вес и низкая токсичность материалов, но главное – способность к очень резвой зарядке и сохранение исходной емкости даже после 10-ов тыщ циклов заряда-разряда. Но пока суперконденсаторы обеспечивают очень скоромный припас хода – приблизительно в 5 раз меньше, чем с аккумами.
Приблизительно так в нашем электромобиле будут скомпонованы элементы питания совместно с управляющей электроникой. Расчетная масса – около 200 кг. Припаса энергии батарей 20 кВт•ч должно хватать на 150–200 км.
РЕЗЮМИРУЕМ Литий-ионные батареи несовершенны, но пока сурового соперника, претендующего на место в электромобиле, у их нет. Они наилучшие по сочетанию главных черт и срока службы. Сейчас батарея аккумов подходящей нам емкости совместно с зарядным устройством, системами остывания и питания, блоком управления весит в районе 300 кг. Беря во внимание темпы прогресса в этой области, рассчитываем, что к началу серийного производства электромобиля она снизится на 30% и мы выйдем на характеристики, утвержденные техзаданием. Будем с нетерпением ожидать возникновения более совершенных батарей, к примеру литий-воздушных. С такими источниками питания электромобиль последующего поколения, концепцию которого мы уже продумываем, по припасу хода не будет уступать моделям с движками внутреннего сгорания.ТАК РАБОТАЕТ ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР
Как у всех источников питания, снутри литий-ионного аккума находится пара электродов: отрицательный (катод) из графита, положительный (анод) из литированных оксидов металла – обычно кобальта, пореже никеля. Основой для анода служит алюминий, для катода – медь. При разряде ионы лития передвигаются от отрицательного электрода к положительному, при всем этом выделяется электронная энергия. При заряде направление изменяется: положительный электрод является источником ионов лития, а отрицательный – их приемником. Хоть какой литий-ионный аккумулятор обустроен контроллером, следящим за напряжением и температурой батареи как при зарядке, так и при отдаче энергии.Устройство одной из первых авто литий-ионных батарей, показавшейся несколько лет вспять на «Мерседес-Бенце S 400 Гибрид»:
1 – модуль остывания;
2 – литий-ионные ячейки;
3 – блок управления батареи;
4 – разъем для охлаждающей воды;
5 – высоковольтный разъем;
6 – регулятор напряжения.
Сейчас «Вольво» испытывает батареи, интегрированные во наружные кузовные панели(схема раскрывается в полный размер по клику):