Baterias para veículos híbridos e elétricos

Em nosso artigo anterior, discutimos a bateria como uma fonte de eletricidade, necessária principalmente para ligar um carro, bem como para a operação de equipamento elétrico de prazo relativamente curto. No entanto, requisitos completamente diferentes são impostos às propriedades das baterias usadas no campo de propulsão de grandes dispositivos móveis, no nosso caso, veículos híbridos e veículos elétricos. Uma quantidade muito maior de energia armazenada é necessária para alimentar um veículo e precisa ser armazenada em algum lugar. Em um carro clássico com motor de combustão interna, ele é armazenado no tanque na forma de gasolina, diesel ou GLP. No caso de um veículo elétrico ou híbrido, ele é armazenado em baterias, o que pode ser descrito como o principal problema de um veículo elétrico.

Os acumuladores de corrente podem armazenar pouca energia, embora sejam bastante volumosos, pesados ​​e, ao mesmo tempo, para a sua reposição máxima, demoram várias horas (normalmente 8 ou mais). Em contraste, os veículos convencionais com motores de combustão interna podem armazenar uma grande quantidade de energia em comparação com as baterias em uma caixa pequena, desde que leve apenas um minuto, talvez dois, para recarregar. Infelizmente, o problema de armazenamento de eletricidade tem atormentado os veículos elétricos desde seu início e, apesar do progresso inegável, sua densidade de energia necessária para alimentar um veículo ainda é muito baixa. Nas linhas a seguir, economizando e-mail Discutiremos a energia com mais detalhes e tentaremos aproximar a realidade real dos carros com tração exclusivamente elétrica ou híbrida. Existem muitos mitos em torno desses "carros eletrônicos", então não custa dar uma olhada nas vantagens ou desvantagens de tais unidades.

Infelizmente, os números fornecidos pelos fabricantes também são muito duvidosos e bastante teóricos. Por exemplo, o Kia Venga contém um motor elétrico com potência de 80 kW e torque de 280 Nm. A energia é fornecida por baterias de íon-lítio com capacidade de 24 kWh, a autonomia estimada do Kia Vengy EV segundo o fabricante é de 180 km. A capacidade das baterias nos diz que, totalmente carregadas, podem fornecer um consumo de motor de 24 kW, ou alimentar um consumo de 48 kW em meia hora, etc. Um simples recálculo e não poderemos percorrer 180 km . Se quiséssemos pensar em tal alcance, teríamos que dirigir em média 60 km / h por cerca de 3 horas, e a potência do motor seria apenas um décimo do valor nominal, ou seja, 8 kW. Em outras palavras, com um passeio realmente cuidadoso (cuidado), onde você quase certamente usará o freio no trabalho, esse passeio é teoricamente possível. Obviamente, não consideramos a inclusão de vários acessórios elétricos. Todos já podem imaginar que abnegação em comparação com um carro clássico. Ao mesmo tempo, você despeja 40 litros de óleo diesel no clássico Venga e dirige centenas e centenas de quilômetros sem restrições. Por que é tão? Vamos tentar comparar quanto dessa energia e quanto peso um carro clássico aguenta no tanque, e quanto um carro elétrico aguenta em baterias - leia mais aqui AQUI.

Alguns fatos da química e da física

• valor calorífico da gasolina: 42,7 MJ / kg,
• valor calorífico do combustível diesel: 41,9 MJ / kg,
• densidade da gasolina: 725 kg / m3,
• densidade da nafta: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Energia é a capacidade de realizar trabalho, medida em joules (J), quilowatts-hora (kWh). O trabalho (mecânico) se manifesta por uma mudança de energia durante o movimento do corpo, tem as mesmas unidades que a energia. Potência expressa a quantidade de trabalho realizado por unidade de tempo, sendo a unidade básica o watt (W).

Potência específica das fontes de energia

Recurso de energia	Valor calorífico / densidade em kg	Valor calorífico / 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
Óleo	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Bateria de íon-lítio (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Do exposto é claro que, por exemplo, com um valor calorífico de 42,7 MJ / kg e uma densidade de 725 kg / m3, a gasolina oferece uma energia de 8,60 kWh por litro ou 11,86 kWh por quilograma. Se construirmos as baterias atuais que agora estão instaladas em veículos elétricos, por exemplo, íon-lítio, sua capacidade é inferior a 0,1 kWh por quilograma (para simplificar, consideraremos 0,1 kWh). Os combustíveis convencionais fornecem cem vezes mais energia com o mesmo peso. Você vai entender que essa é uma grande diferença. Se o dividirmos em pequenos, por exemplo, um Chevrolet Cruze com bateria de 31 kWh carrega energia que pode caber em menos de 2,6 kg de gasolina ou, se quiser, cerca de 3,5 litros de gasolina.

Você pode dizer como é possível que um carro elétrico dê partida, e não que ele ainda tenha mais de 100 km de energia. A razão é simples. O motor elétrico é muito mais eficiente em termos de conversão de energia armazenada em energia mecânica. Normalmente, ele deve ter uma eficiência de 90%, enquanto a eficiência de um motor de combustão interna é de cerca de 30% para um motor a gasolina e 35% para um motor a diesel. Portanto, para fornecer a mesma potência ao motor elétrico, basta com uma reserva de energia bem menor.

Facilidade de uso de drives individuais

Após avaliar o cálculo simplificado, assume-se que podemos obter aproximadamente 2,58 kWh de energia mecânica de um litro de gasolina, 3,42 kWh de um litro de óleo diesel e 0,09 kWh de um quilograma de bateria de íons de lítio. Portanto, a diferença não é superior a cem vezes, mas apenas cerca de trinta vezes. Este é o melhor número, mas ainda não é realmente rosa. Por exemplo, considere o esportivo Audi R8. As suas baterias totalmente carregadas, com um peso de 470 kg, têm uma energia equivalente a 16,3 litros de gasolina ou apenas 12,3 litros de gasóleo. Ou, se tivéssemos um Audi A4 3,0 TDI com capacidade de tanque de 62 litros de óleo diesel e quiséssemos ter o mesmo alcance em uma bateria pura, precisaríamos de aproximadamente 2350 kg de baterias. Até agora, esse fato não dá ao carro elétrico um futuro muito brilhante. No entanto, não há necessidade de atirar uma espingarda no centeio, pois a pressão para desenvolver tais "e-cars" será retirada pelo implacável lobby verde, então, quer as montadoras gostem ou não, elas devem produzir algo "verde" . “. Um substituto definitivo para um acionamento puramente elétrico são os chamados híbridos, que combinam um motor de combustão interna com um motor elétrico. Atualmente os mais conhecidos são, por exemplo, o Toyota Prius (Auris HSD com a mesma tecnologia híbrida) ou o Honda Inside. No entanto, seu alcance puramente elétrico ainda é ridículo. No primeiro caso, cerca de 2 km (na versão mais recente do Plug In é aumentado “para” 20 km), e no segundo a Honda nem bate em um acionamento puramente elétrico. Até agora, a eficácia resultante na prática não é tão milagrosa quanto sugere a propaganda de massa. A realidade mostrou que eles podem colori-los com qualquer movimento azul (economia) principalmente com tecnologia convencional. A vantagem da usina híbrida reside principalmente na economia de combustível ao dirigir na cidade. A Audi disse recentemente que atualmente basta reduzir o peso da carroceria para atingir, em média, a mesma economia de combustível que algumas marcas conseguem ao instalar um sistema híbrido em um carro. Novos modelos de alguns carros também provam que isso não é um grito no escuro. Por exemplo, o recém-lançado Volkswagen Golf de sétima geração usa componentes mais leves para aprender e, na prática, usa menos combustível do que antes. A montadora japonesa Mazda tomou uma direção semelhante. Apesar dessas alegações, o desenvolvimento de uma unidade híbrida de "longo alcance" continua. Como exemplo, citarei o Opel Ampera e, paradoxalmente, o modelo do Audi A1 e-tron.

Facilidade de uso de drives individuais

Recurso de energia	Eficiência do motor	Energia efetiva / l	Energia efetiva / kg
Gasolina	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Óleo	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Baterias de íon de lítio	0,90	-	OK. 0,1 kWh / kg

Opel Ampera

Embora o Opel Ampera seja frequentemente apresentado como um carro elétrico, na verdade é um carro híbrido. Além do motor elétrico, o Ampere também usa um motor de combustão interna de 1,4 kW de 63 litros. No entanto, este motor a gasolina não move diretamente as rodas, mas atua como um gerador no caso de as baterias ficarem sem eletricidade. energia. A parte elétrica é representada por um motor elétrico com potência de 111 kW (150 cv) e torque de 370 Nm. A fonte de alimentação é alimentada por 220 células de lítio em forma de T. Elas têm uma potência total de 16 kWh e pesam 180 kg. Este carro elétrico pode viajar 40-80 km em uma direção puramente elétrica. Esta distância é muitas vezes suficiente para uma condução urbana durante todo o dia e reduz significativamente os custos operacionais, uma vez que o tráfego urbano requer um consumo significativo de combustível no caso dos motores de combustão. As baterias também podem ser recarregadas em uma tomada padrão e, quando combinadas com um motor de combustão interna, o alcance do Ampera se estende por respeitáveis ​​quinhentos quilômetros.

Audi e electron A1

A Audi, que prefere uma direção clássica com tecnologia mais avançada do que uma direção híbrida tecnicamente muito exigente, apresentou um carro híbrido A1 e-tron interessante há mais de dois anos. As baterias de íons de lítio com capacidade de 12 kWh e peso de 150 kg são carregadas por um motor Wankel como parte de um gerador que utiliza a energia na forma de gasolina armazenada em um tanque de 254 litros. O motor tem um volume de 15 metros cúbicos. cm e gera 45 kW/h el. energia. O motor elétrico tem uma potência de 75 kW e pode produzir até 0 kW de potência em pouco tempo. A aceleração de 100 a 10 é de cerca de 130 segundos e uma velocidade máxima de cerca de 50 km / h. O carro pode percorrer cerca de 12 km pela cidade em um acionamento puramente elétrico. Após o esgotamento de e. a energia é ativada discretamente pelo motor rotativo de combustão interna e recarrega a eletricidade. energia para baterias. A autonomia total com baterias totalmente carregadas e 250 litros de gasolina é de cerca de 1,9 km com um consumo médio de 100 litros aos 1450 km. O peso operacional do veículo é de 12 kg. Vamos dar uma olhada em uma conversão simples para ver em comparação direta quanta energia está escondida em um tanque de 30 litros. Supondo que a eficiência de um motor Wankel moderno seja de 70%, então 9 kg dele, juntamente com 12 kg (31 L) de gasolina, equivalem a 79 kWh de energia armazenada em baterias. Portanto, 387,5 kg de motor e tanque = 1 kg de baterias (calculado em pesos do Audi A9 e-Tron). Se quiséssemos aumentar o depósito de combustível em 62 litros, já teríamos XNUMX kWh de energia disponível para alimentar o carro. Assim poderíamos continuar. Mas ele deve ter uma pegadinha. Não será mais um carro "verde". Portanto, mesmo aqui é claramente visto que o acionamento elétrico é significativamente limitado pela densidade de potência da energia armazenada nas baterias.

Em particular, o preço mais alto, bem como o alto peso, levaram ao fato de que a direção híbrida no Audi foi gradualmente ficando em segundo plano. No entanto, isso não significa que o desenvolvimento de carros híbridos e veículos elétricos na Audi tenha se depreciado completamente. Informações sobre a nova versão do modelo A1 e-tron surgiram recentemente. Em comparação com o anterior, o motor/gerador rotativo foi substituído por um motor turbo de três cilindros e 1,5 litros de 94 kW. A utilização da clássica unidade de combustão interna foi forçada pela Audi principalmente devido às dificuldades associadas a esta transmissão, sendo que o novo motor de três cilindros foi concebido não só para carregar as baterias, mas também para trabalhar diretamente com as rodas motrizes. As baterias Sanyo têm uma potência idêntica de 12 kWh, e o alcance do acionamento puramente elétrico foi ligeiramente aumentado para aproximadamente 80 km. A Audi diz que o A1 e-tron atualizado deve ter em média um litro por cem quilômetros. Infelizmente, essa despesa tem um problema. Para veículos híbridos com autonomia puramente elétrica estendida. drive usa uma técnica interessante para calcular a vazão final. O chamado consumo é ignorado. reabastecimento de a rede de carregamento da bateria, bem como o consumo final l/100 km, apenas tem em conta o consumo de gasolina nos últimos 20 km de condução, quando há eletricidade. carga da bateria. Por um cálculo muito simples, podemos calcular isso se as baterias estiverem adequadamente descarregadas. nós dirigimos depois que a energia acabou. energia de baterias puramente a gasolina, com isso o consumo aumentará cinco vezes, ou seja, 5 litros de gasolina por 100 km.

Audi A1 e-tron II. geração

Problemas de armazenamento de eletricidade

A questão do armazenamento de energia é tão antiga quanto a própria engenharia elétrica. As primeiras fontes de eletricidade foram as células galvânicas. Após um curto período de tempo, descobriu-se a possibilidade de um processo reversível de acúmulo de eletricidade em células galvânicas secundárias - baterias. As primeiras baterias usadas foram baterias de chumbo, depois de um curto período de níquel-ferro e um pouco mais tarde de níquel-cádmio, e seu uso prático durou mais de cem anos. Também deve ser acrescentado que, apesar da intensa pesquisa mundial nesta área, seu projeto básico não mudou muito. Recorrendo a novas tecnologias de fabrico, melhorando as propriedades dos materiais de base e utilizando novos materiais para os separadores de células e recipientes, foi possível reduzir ligeiramente o peso específico, reduzir a autodescarga das células e aumentar o conforto e a segurança do operador, mas é isso aí. A desvantagem mais significativa, ou seja. Uma proporção muito desfavorável da quantidade de energia armazenada para o peso e volume das baterias permaneceu. Portanto, essas baterias foram usadas principalmente em aplicações estáticas (fontes de alimentação de backup em caso de falha da fonte de alimentação principal, etc.). As baterias eram utilizadas como fonte de energia para sistemas de tração, principalmente em ferrovias (carretas de transporte), onde o peso elevado e as dimensões significativas também não atrapalhavam muito.

Progresso do armazenamento de energia

No entanto, aumentou a necessidade de desenvolver células com pequenas capacidades e dimensões em amperes-hora. Assim, foram formadas células primárias alcalinas e versões seladas de níquel-cádmio (NiCd) e baterias de níquel-hidreto metálico (NiMH). Para o encapsulamento das células, foram escolhidas as mesmas formas e tamanhos de manga que para as células primárias de cloreto de zinco até agora convencionais. Em particular, os parâmetros alcançados das baterias de níquel-hidreto metálico tornam possível utilizá-las, em particular, em telefones celulares, laptops, acionamentos manuais de ferramentas, etc. A tecnologia de fabricação dessas células difere das tecnologias utilizadas para células com um grande capacidade em amperes-hora. O arranjo lamelar do sistema de eletrodo de célula grande é substituído pela tecnologia de conversão do sistema de eletrodo, incluindo separadores, em uma bobina cilíndrica, que é inserida e contatada com células de formato regular nos tamanhos AAA, AA, C e D, resp. múltiplos de seu tamanho. Para algumas aplicações especiais, células planas especiais são produzidas.

A vantagem das células herméticas com eletrodos em espiral é uma capacidade várias vezes maior de carregar e descarregar com altas correntes e a relação entre a densidade relativa de energia e o peso e volume da célula em comparação com o design clássico de células grandes. A desvantagem é mais autodescarga e menos ciclos de trabalho. A capacidade máxima de uma única célula de NiMH é de aproximadamente 10 Ah. Mas, como acontece com outros cilindros de maior diâmetro, eles não permitem carregar correntes muito altas devido à dissipação de calor problemática, o que reduz muito o uso em veículos elétricos e, portanto, essa fonte é usada apenas como bateria auxiliar em um sistema híbrido (Toyota Prius 1,3 kWh).

Um avanço significativo no campo do armazenamento de energia foi o desenvolvimento de baterias de lítio seguras. O lítio é um elemento com alto valor de potencial eletroquímico, mas também é extremamente reativo no sentido oxidativo, o que também causa problemas quando se utiliza o lítio metálico na prática. Quando o lítio entra em contato com o oxigênio atmosférico, ocorre uma combustão que, dependendo das propriedades do ambiente, pode ter o caráter de uma explosão. Essa propriedade desagradável pode ser eliminada protegendo cuidadosamente a superfície ou usando compostos de lítio menos ativos. Atualmente, as baterias de íon-lítio e polímero de lítio mais comuns com capacidade de 2 a 4 Ah em ampères-hora. Seu uso é semelhante ao de NiMh, e com uma tensão média de descarga de 3,2 V, 6 a 13 Wh de energia estão disponíveis. Em comparação com as baterias de níquel-hidreto metálico, as baterias de lítio podem armazenar duas a quatro vezes mais energia para o mesmo volume. As baterias de íon-lítio (polímero) possuem um eletrólito em forma de gel ou sólido e podem ser fabricadas em células planas com espessura de alguns décimos de milímetro em praticamente qualquer formato para atender às necessidades da respectiva aplicação.

O acionamento elétrico em um automóvel de passeio pode ser feito como principal e único (carro elétrico) ou combinado, onde o acionamento elétrico pode ser tanto a fonte dominante quanto a auxiliar de tração (acionamento híbrido). Dependendo da variante utilizada, os requisitos de energia para o funcionamento do veículo e, portanto, a capacidade das baterias diferem. Nos veículos elétricos, a capacidade da bateria situa-se entre os 25 e os 50 kWh, sendo que com uma tração híbrida é naturalmente mais baixa e varia entre os 1 e os 10 kWh. A partir dos valores fornecidos, pode-se ver que na tensão de uma célula (lítio) de 3,6 V, é necessário conectar as células em série. Para reduzir as perdas nos condutores de distribuição, inversores e enrolamentos do motor, recomenda-se selecionar uma tensão maior que a usual na rede de bordo (12 V) para inversores - os valores comumente usados ​​são de 250 a 500 V. De hoje, as células de lítio são obviamente o tipo mais adequado. É certo que elas ainda são muito caras, especialmente quando comparadas às baterias de chumbo-ácido. No entanto, eles são muito mais difíceis.

A tensão nominal das células convencionais de bateria de lítio é de 3,6 V. Este valor é diferente das células convencionais de hidreto metálico de níquel, respectivamente. NiCd, que possuem tensão nominal de 1,2 V (ou chumbo - 2 V), o que, se utilizado na prática, não permite a intercambiabilidade dos dois tipos. O carregamento dessas baterias de lítio é caracterizado pela necessidade de manter com muita precisão o valor da tensão máxima de carregamento, o que requer um tipo de carregador especial e, principalmente, não permite o uso de sistemas de carregamento projetados para outros tipos de células.

Principais características das baterias de lítio

As principais características das baterias para veículos elétricos e híbridos podem ser consideradas suas características de carga e descarga.

Característica de carregamento 

O processo de carregamento requer a regulação da corrente de carregamento, o controle da tensão da célula e o controle da temperatura atual não podem ser negligenciados. Para células de lítio em uso hoje que usam LiCoO2 como eletrodo catódico, o limite máximo de tensão de carga é de 4,20 a 4,22 V por célula. Exceder esse valor leva a danos nas propriedades da célula e, inversamente, o não alcance desse valor significa o não uso da capacidade nominal da célula. Para o carregamento, utiliza-se a característica IU usual, ou seja, na primeira fase carrega-se com corrente constante até atingir a tensão de 4,20 V / célula. A corrente de carga é limitada ao valor máximo permitido especificado pelo fabricante da célula, respectivamente. opções de carregador. O tempo de carga no primeiro estágio varia de várias dezenas de minutos a várias horas, dependendo da magnitude da corrente de carga. A voltagem da célula aumenta gradualmente até o máx. valores de 4,2 V. Como já mencionado, esta tensão não deve ser ultrapassada devido ao risco de danos à célula. Na primeira fase de carregamento, 70 a 80% da energia é armazenada nas células, na segunda fase o restante. Na segunda fase, a tensão de carga é mantida no valor máximo permitido e a corrente de carga diminui gradualmente. O carregamento está completo quando a corrente cair para cerca de 2–3% da corrente de descarga nominal da célula. Como o valor máximo das correntes de carga no caso de células menores também é várias vezes maior do que a corrente de descarga, uma parte significativa da eletricidade pode ser economizada na primeira fase de carga. energia em um tempo relativamente muito curto (aproximadamente ½ e 1 hora). Assim, em caso de emergência, é possível carregar as baterias de um veículo elétrico até uma capacidade suficiente em um tempo relativamente curto. Mesmo no caso das células de lítio, a eletricidade acumulada diminui após um determinado período de armazenamento. No entanto, isso só acontece após cerca de 3 meses de inatividade.

Características de descarga

A tensão primeiro cai rapidamente para 3,6–3,0 V (dependendo da magnitude da corrente de descarga) e permanece quase constante durante toda a descarga. Após o esgotamento do fornecimento de e-mail. a energia também reduz a voltagem da célula muito rapidamente. Portanto, a descarga deve ser concluída o mais tardar na tensão de descarga especificada pelo fabricante de 2,7 a 3,0 V.

Caso contrário, a estrutura do produto pode ser danificada. O processo de descarregamento é relativamente fácil de controlar. É limitado apenas pelo valor da corrente e para quando o valor da tensão de descarga final é atingido. O único problema é que as propriedades das células individuais em um arranjo sequencial nunca são as mesmas. Portanto, deve-se tomar cuidado para garantir que a tensão de qualquer célula não caia abaixo da tensão de descarga final, pois isso pode danificá-la e, assim, causar o mau funcionamento de toda a bateria. O mesmo deve ser considerado ao carregar a bateria.

O referido tipo de células de lítio com um material catódico diferente, em que o óxido de cobalto, níquel ou manganês é substituído pelo fosforeto Li3V2 (PO4) 3, elimina os riscos mencionados de danos à célula por não conformidade. uma capacidade superior. Também é declarada sua vida útil declarada de cerca de 2 ciclos de carga (com descarga de 000%) e, especialmente, o fato de que quando a célula estiver completamente descarregada, ela não será danificada. A vantagem também é uma tensão nominal mais alta de cerca de 80 ao carregar até 4,2 V.

A partir da descrição acima, pode ser claramente indicado que, atualmente, as baterias de lítio são a única alternativa, como o armazenamento de energia para dirigir um carro, em comparação com a energia armazenada em combustível fóssil em um tanque de combustível. Qualquer aumento na capacidade específica da bateria aumentará a competitividade desta unidade ecológica. Só podemos esperar que o desenvolvimento não diminua, mas, ao contrário, avance vários quilômetros.

Exemplos de veículos que usam baterias híbridas e elétricas

O Toyota Prius é um híbrido clássico com baixa reserva de energia com eletricidade pura. dirigir

O Toyota Prius usa uma bateria NiMH de 1,3 kWh, que é usada principalmente como fonte de energia para aceleração e permite que uma unidade elétrica separada seja usada por uma distância de cerca de 2 km no máximo. velocidade de 50 km / h. A versão Plug-In já utiliza baterias de íon-lítio com capacidade de 5,4 kWh, o que permite dirigir exclusivamente com acionamento elétrico por uma distância de 14-20 km a uma velocidade máxima. velocidade 100 km / h.

Híbrido Opel Ampere com maior reserva de energia em e-mail puro. dirigir

O veículo elétrico com autonomia estendida (40-80 km), como a Opel chama o Amper de cinco portas e quatro lugares, é movido por um motor elétrico que produz 111 kW (150 cv) e 370 Nm de torque. A fonte de alimentação é alimentada por 220 células de lítio em forma de T. Elas têm uma potência total de 16 kWh e pesam 180 kg. O gerador é um motor a gasolina de 1,4 litros com potência de 63 kW.

Mitsubishi e MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. carros

Baterias de íon-lítio com capacidade de 16 kWh permitem que o veículo viaje até 150 km sem recarga, medido de acordo com o padrão NEDC (New European Driving Cycle). As baterias de alta tensão (330 V) estão localizadas no piso e também são protegidas pela estrutura do berço contra danos em caso de impacto. É um produto da Lithium Energy Japan, uma joint venture entre a Mitsubishi e a GS Yuasa Corporation. São 88 artigos no total. A eletricidade para o acionamento é fornecida por uma bateria de íon-lítio de 330 V, composta por 88 células de 50 Ah com uma capacidade total de 16 kWh. A bateria será carregada em uma tomada doméstica dentro de seis horas, usando um carregador rápido externo (125 A, 400 V), a bateria será carregada a 80% em meia hora.

Eu mesmo sou um grande fã de veículos elétricos e acompanho constantemente o que está acontecendo nessa área, mas a realidade no momento não é tão otimista. Isso também é confirmado pelas informações acima, que mostram que a vida dos veículos elétricos puros e dos híbridos não é fácil e, muitas vezes, apenas um jogo de números finge ser. Sua produção ainda é muito exigente e cara, e sua eficácia é repetidamente discutível. A principal desvantagem dos veículos elétricos (híbridos) é a capacidade específica muito baixa da energia armazenada nas baterias em comparação com a energia armazenada nos combustíveis convencionais (diesel, gasolina, gás liquefeito de petróleo, gás natural comprimido). Para realmente aproximar a potência dos veículos elétricos dos carros convencionais, as baterias teriam que reduzir seu peso em pelo menos um décimo. Isso significa que o mencionado Audi R8 e-tron teve que armazenar 42 kWh não em 470 kg, mas em 47 kg. Além disso, o tempo de carregamento teria que ser significativamente reduzido. Cerca de uma hora a 70-80% da capacidade ainda é muito, e não estou falando de 6-8 horas em média com carga total. Também não há necessidade de acreditar na besteira sobre produção zero de veículos elétricos de CO2. Notemos imediatamente o fato de que A energia em nossas tomadas também é gerada por usinas termelétricas, e elas não apenas produzem CO2 suficiente. Sem falar na produção mais complexa de um carro desse tipo, onde a necessidade de CO2 para produção é muito maior do que em um clássico. Não devemos esquecer o número de componentes que contêm materiais pesados ​​​​e tóxicos e seu problemático descarte subsequente.

Com todas as desvantagens mencionadas e não mencionadas, um carro elétrico (híbrido) também apresenta vantagens inegáveis. No trânsito urbano ou em distâncias mais curtas, é inegável o seu funcionamento mais econômico, apenas pelo princípio do armazenamento (recuperação) de energia durante a frenagem, quando em veículos convencionais ela é retirada durante a frenagem na forma de calor desperdiçado no ar, não para mencione a possibilidade de dirigir alguns quilômetros pela cidade para recarga barata de e-mail público. líquido. Se compararmos um carro elétrico puro e um carro clássico, então em um carro convencional existe um motor de combustão interna, que em si é um elemento mecânico bastante complexo. Sua potência deve ser transferida para as rodas de alguma forma, e isso é feito principalmente por meio de uma transmissão manual ou automática. Ainda há um ou mais diferenciais no caminho, às vezes também um eixo de transmissão e uma série de semieixos. Claro, o carro também precisa desacelerar, o motor precisa esfriar e essa energia térmica é perdida inutilmente para o meio ambiente como calor residual. Um carro elétrico é muito mais eficiente e simples - (não se aplica a um híbrido, que é muito complicado). O carro elétrico não contém caixas de câmbio, caixas de câmbio, cardans e semi-eixos, esqueça o motor na frente, atrás ou no meio. Ele não contém um radiador, ou seja, refrigerante e motor de partida. A vantagem de um carro elétrico é que ele pode instalar motores diretamente nas rodas. E de repente você tem o ATV perfeito que pode controlar cada roda independentemente das outras. Portanto, com um veículo elétrico, não será difícil controlar apenas uma roda, e também é possível selecionar e controlar a distribuição ideal de potência nas curvas. Cada um dos motores também pode ser um freio, novamente completamente independente das outras rodas, que converte pelo menos parte da energia cinética de volta em energia elétrica. Como resultado, os freios convencionais serão submetidos a muito menos esforço. Os motores podem produzir a potência máxima disponível quase a qualquer momento e sem demora. Sua eficiência na conversão da energia armazenada nas baterias em energia cinética é de cerca de 90%, cerca de três vezes a dos motores convencionais. Consequentemente, eles não geram tanto calor residual e não precisam ser difíceis de resfriar. Tudo o que você precisa para isso é um bom hardware, uma unidade de controle e um bom programador.

Suma sumárum. Se os carros elétricos ou híbridos estão ainda mais próximos dos carros clássicos com motores eficientes em termos de combustível, eles ainda têm um caminho muito difícil e difícil pela frente. Só espero que isso não seja confirmado por uma série de números enganosos ou. pressão exagerada de funcionários. Mas não vamos nos desesperar. O desenvolvimento da nanotecnologia está realmente avançando aos trancos e barrancos e, talvez, milagres estejam realmente reservados para nós em um futuro próximo.

Finalmente, acrescentarei mais uma coisa interessante. Já existe uma estação de reabastecimento solar.

A Toyota Industries Corp (TIC) desenvolveu uma estação de carregamento solar para veículos elétricos e híbridos. A estação também está conectada à rede elétrica, de modo que os painéis solares de 1,9 kW são provavelmente uma fonte adicional de energia. Usando uma fonte de alimentação independente (solar), a estação de carga pode fornecer uma potência máxima de 110 VAC / 1,5 kW, quando conectada à rede elétrica, ela oferece um máximo de 220 VAC / 3,2 kW.

A eletricidade não utilizada dos painéis solares é armazenada em baterias, que podem armazenar 8,4 kWh para uso posterior. Também é possível fornecer eletricidade para a rede de distribuição ou acessórios da estação de abastecimento. Os postos de carregamento usados ​​na estação possuem tecnologia de comunicação embutida capaz de identificar veículos, respectivamente. seus proprietários usando cartões inteligentes.

Termos importantes para baterias

• poder - indica a quantidade de carga elétrica (quantidade de energia) armazenada na bateria. É especificado em ampères-hora (Ah) ou, no caso de aparelhos pequenos, em miliamperes-hora (mAh). Uma bateria de 1 Ah (= 1000 mAh) é teoricamente capaz de fornecer 1 ampère por uma hora.
• Resistencia interna - indica a capacidade da bateria de fornecer mais ou menos corrente de descarga. Para ilustração, podem ser utilizados dois canisters, um com saída menor (alta resistência interna) e outro com maior (baixa resistência interna). Se decidirmos esvaziá-los, uma lata com um orifício de drenagem menor esvaziará mais lentamente.
• Tensão nominal da bateria - para baterias de níquel-cádmio e níquel-metal hidreto, é de 1,2 V, chumbo 2 V e lítio de 3,6 a 4,2 V. Durante a operação, essa tensão varia de 0,8 a 1,5 V para baterias de níquel-cádmio e níquel-metal hidreto, 1,7 - 2,3 V para chumbo e 3-4,2 e 3,5-4,9 para lítio.
• Corrente de carga, corrente de descarga – expressa em ampères (A) ou miliamperes (mA). Esta é uma informação importante para o uso prático da bateria em questão para um determinado dispositivo. Também determina as condições para o correto carregamento e descarregamento da bateria para que sua capacidade seja utilizada ao máximo e ao mesmo tempo não destruída.
• Carregamento acc. curva de descarga - exibe graficamente a mudança de tensão dependendo do tempo ao carregar ou descarregar a bateria. Quando uma bateria é descarregada, normalmente há uma pequena alteração na tensão por aproximadamente 90% do tempo de descarga. Portanto, é muito difícil determinar o estado atual da bateria a partir da tensão medida.
• Autodescarga, autodescarga – A bateria não pode manter a eletricidade o tempo todo. energia, já que a reação nos eletrodos é um processo reversível. Uma bateria carregada descarrega gradualmente por conta própria. Esse processo pode levar de várias semanas a meses. No caso de baterias de chumbo-ácido, isso é de 5-20% ao mês, para baterias de níquel-cádmio - cerca de 1% da carga elétrica por dia, no caso de baterias de níquel-hidreto metálico - cerca de 15-20% por mês, e o lítio perde cerca de 60%. capacidade por três meses. A auto-descarga depende da temperatura ambiente, bem como da resistência interna (baterias com maior resistência interna descarregam menos) e, claro, o design, os materiais utilizados e a mão-de-obra também são importantes.
•  Bateria (kits) – Somente em casos excepcionais as baterias são usadas individualmente. Normalmente são ligados em conjunto, quase sempre ligados em série. A corrente máxima de tal conjunto é igual à corrente máxima de uma célula individual, a tensão nominal é a soma das tensões nominais das células individuais.
•  Acúmulo de baterias.  Uma bateria nova ou não usada deve ser submetida a um, mas de preferência a vários (3-5) ciclos de carga completa e descarga lentos. Este processo lento define os parâmetros da bateria para o nível desejado.
•  Efeito de memória – Isso acontece quando a bateria é carregada e descarregada no mesmo nível com aproximadamente constante, não muita corrente, e não deve haver carga total ou descarga profunda da célula. Este efeito colateral afetou NiCd (minimamente também NiMH).