Системы аккумуляторов для электромобилей и их разработка

Введение:

Аккумуляторы для электромобилей или аккумуляторы для электромобилей — это аккумуляторные системы, предназначенные для электромобилей. Электромобили не являются чем-то новым; у нас уже построены электродвигатели и соответствующая инфраструктура то чего не хватает? Почему они не захватили мир? Причина в аккумуляторе. Точнее было бы сказать «система аккумуляторов электромобиля». В этой статье мы обсудим основы аккумуляторных систем электромобилей и их требования.

Когда вы думаете об аккумуляторах, первое, что приходит вам в голову, это, вероятно, двухэлементные аккумуляторы, которые используются в ваших небольших электрических устройствах, или аккумуляторы, от которых работает ваше устройство Android или iOS. Но эй, мы говорим о транспортном средстве здесь. Так что размер - нет. Нам нужна батарея большего размера для питания даже самых простых транспортных средств, а это означает больше зарядки и, следовательно, больше требований к мощности, большему запасу хода и большему объему памяти. В то же время мы не можем ожидать, что батарея такого размера не будет тяжелой. Так что добавьте проверку веса в список. Мы упоминали условия окружающей среды? Вы поняли. Требований много, и батареи не совсем простые.

Требования к питанию аккумулятора электромобиля:

Для того, чтобы управлять, скажем, автомобилем среднего размера, вам потребуется много энергии. Гораздо больше, чем даже высокопроизводительный процессор или ЖК-монитор. Расчетное значение мощности, необходимой для ускорения типичного транспортного средства на ровной дороге без встречного ветра, составляет около 61 кВт. Теперь это большая мощность для каждого автомобиля, и вам также не нужна отстающая машина при движении в гору или в ветреный день. И не говоря уже о балансировке внутреннего сопротивления, чтобы оно было достаточно низким для максимальной выходной мощности.

Энергоемкость систем электромобилей:

Теперь давайте обсудим важный термин, который вы часто встречаете при работе с аккумуляторными системами электромобилей, — «плотность энергии». Плотность энергии, как следует из названия, представляет собой энергию, запасенную на единицу объема. (Удельная энергия – это энергия на единицу массы).

В качестве источников топлива чаще всего используются бензин и уголь, а не батареи. Однако аккумуляторы более удобны, но их энергоемкость и удельная энергия меньше, чем у угля и бензина. Для сравнения, если мы сравним бензин и литий-ионный аккумулятор, удельная теплоемкость бензина в 100 раз выше. Бензин также в 300 раз выше по сравнению со свинцово-кислотными батареями.

Системы электрических аккумуляторов и ДВС (двигатель внутреннего сгорания)

Однако по КПД электродвигатель лучше ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Но опять же, с электродвигателем трудно достичь дальности по сравнению с ДВС. Например, автомобиль с бензиновым двигателем и баком меньшего размера может проехать около 400 миль, в то время как средний запас хода электромобиля составляет около 180 миль.

Несмотря на наличие конкурентных предложений более высокого уровня, есть и недостатки. Почему бы не обсудить их, прежде чем двигаться дальше.

• Стоимость производства этих аккумуляторов очень высока и составляет большую часть общей покупной цены электромобиля.
• Зарядка и разрядка таких аккумуляторов со временем приводит к их ухудшению, и у нас нет достоверных данных о долговременной работе аккумуляторных систем. С другой стороны, автомобили с ДВС могут легко пройти до 100 000 миль при правильном обслуживании.
• Зарядка таких аккумуляторов занимает много времени. Даже лучшие нагнетатели, которые предлагает Tesla, заставят вас ждать полчаса или около того.

 EV и связанная с этим химия:

Исследования по поиску лучших аккумуляторных технологий не новы. В документе Аргоннской национальной лаборатории , опубликованном в 1994 году, перечислены несколько «кандидатов на аккумуляторные системы для электромобилей», включая свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-железные, никель-металлогидридные, натрий-серные, цинково-бромные, цинково-воздушные, хлорид натрия/никеля, сульфид лития/железа и литий-полимер. Они были перечислены в соответствии с удельной энергией систем от самой низкой (свинцово-кислотные, т.е. 25–40 ватт-часов на килограмм) до самых высоких (литий-полимерные, т. е. 100–200 ватт-часов на килограмм).

Сегодня предпочтительным аккумулятором для электромобилей является литий-ионный. К 2012 году ранее преобладающей аккумуляторной системой был никель-металлгидридный (NiMH), но сегодня преобладает использование литий-ионных аккумуляторов. Со временем исследователи заметили, что литий-ион дает более высокую выходную мощность, имеет более высокую удельную теплоемкость и в целом имеет меньше проблем. Чтобы просмотреть анимацию о функциональных возможностях литий-ионного аккумулятора, нажмите здесь <я>.

Влияние электромобилей:

Как уже говорилось ранее, электромобили не совсем «покорили мир». Вместо этого бензиновые и дизельные двигатели по-прежнему широко используются. В частности, для дальних поездок клиенты по-прежнему будут предпочитать топливо на нефтяной основе по сравнению с аккумуляторными системами. Рынок электромобилей в США тоже невелик. (Сравните это с долей рынка электромобилей Норвегии, которая примерно в 32 раза превышает долю США). Использование электромобилей также более распространено в таких странах, как Китай (чей рынок электромобилей растет в два раза быстрее, чем в США).

Вывод:

Похоже, что индустрия электромобилей все еще развивается. Прежде чем аккумуляторные системы для электромобилей захватят мир, предстоит сделать много необходимых разработок. Их использование принесет большую пользу, если в ближайшие годы будут преодолены основные препятствия, такие как цена и практичность.