Аккумуляторы на автомобилях с альтернативным приводом

По материалам сайта: www.autoexpert.in.ua

Электромобиль на базе SmartТребования к аккумуляторам

Аккумуляторы для автомобилей с альтернативным приводом очень сильно отличаются от знакомого нам свинцового аккумулятора. Это связано с тем, что свинцовый аккумулятор предназначен в основном для пуска двигателя и для поддержания работоспособности ограниченного количества электрических компонентов в тот момент, когда двигатель внутреннего сгорания выключен. Совсем другое дело, если аккумулятор нужно использовать в гибридном автомобиле, для поддержания топливных ячеек или в качестве единственного энергетического источника электромобиля.

В зависимости от функции аккумулятора в автомобиле к нему предъявляются разные требования:

  • в гибридных автомобилях аккумулятор должен обеспечивать высокую мощность
  • в автомобиле с топливными ячейками достаточно аккумулятора со средней мощностью и средней накопительной способностью
  • в электромобилях аккумулятор должен обладать высокой накопительной способностью

Рабочий цикл аккумулятора

Рабочий цикл аккумулятораСо временем любой аккумулятор разряжается и его необходимо снова зарядить. Процесс полной разрядки и зарядки называется циклом. Современный свинцовый аккумулятор в системе с двигателем внутреннего сгорания рассчитан в среднем на 1000 циклов. В автомобилях с гибридным приводом или с топливными ячейками аккумулятор начинает заряжаться даже при частичном разряде. К тому же это происходит очень часто, а значит, такой аккумулятор должен выдерживать значительно большее количество циклов.

Саморазряд аккумулятора

На электромобилях особое внимание необходимо обращать на так называемый саморазряд аккумулятора. Даже в то время, когда аккумулятор не используется, он теряет свой заряд из-за внутренних химических процессов. Саморазряд сильно зависит от типа используемого аккумулятора, но независимо от этого по мере старения батареи он постоянно увеличивается. Кроме того, саморазряд зависит от температуры - повышение на 10 градусов удваивает саморазряд. Если взять за основу 20 градусов, то показатели саморазряда для некторых типов аккумуляторов будут выглядеть следующим образом:

  • свинцовая батарея: 2% - 30%
  • никель-металлогидридный аккумулятор: 15% - 100%
  • литий-ионный аккумулятор: < 2%

Сравнение энергетической плотности Энергетическая плотность аккумулятора

Еще одной решающей характеристикой аккумуляторов является энергетическая плотность, которая указывается в Вт на 1 кг веса. Когда на первый план выходит объем батареи, то энергетическую плотность указывают в Вт. на куб. м. Очевидно, что чем выше энергетическая плотность аккумулятора, тем больше энергии он может накопить при одинаковом весе и тем дальше проедет на нем электромобиль. С другой стороны, чем выше энергетическая емкость, тем легче можно делать сам аккумулятор.

Следует признать, что энергетическая емкость современных аккумуляторов является очень низкой - от 30 Вт/кг у свинцового аккумулятора до 150 Вт/кг у литий-ионного. Для сравнения энергетическая емкость бензина составляет 1200 Вт/кг.

Преимущества и недостатки разных типов аккумуляторов

Устройство свинцового аккумулятораСвинцовый аккумулятор

На протяжении нескольких десятилетий этот тип аккумуляторов узаконился в автомобилях в качестве стартовой батареи для двигателя.

Его основные преимущества:
+ проверенность временем и надежность
+ недорогое производство

Среди недостатков обычно отмечают следующее:
- низкая энергетическая плотность
- механическая нестабильность при полном разряде (происходит сульфитация пластин, в результате чего они плохо заряжаются, становятся хрупки и могут осыпаться)

Существует новая разновидность свинцового аккумулятора - так называемый волоконный или AGM-аккумулятор. В нем между пластинами проложено волокно, пропитанное кислотой. Такая конструкция придает необходимую механическую стабильность. Кроме того, такой аккумулятор можно чаще разряжать и заряжать, что стало причиной его частого использования в микрогибридах.

Никель-металлогидридный  аккумуляторНикель-металлогидридный аккумулятор

Никель-металлогидридный аккумулятор, сокращенно называемый NiMH-батарея, может использоваться как буфферный акумулятор в гибридных автомобилях.

Преимущества:
+ механическая надежность
+ высокая энергетическая плотность (около 80 Вт/кг)

Недостатки:
- высокий уровень саморазряда, особенно в полностью заряженном состоянии
- малое количество рабочих циклов после длительного разряда

Никель-кадмиевый аккумулятор

Предшественником никель-металлогидридного аккумулятора был никель-кадмиевый аккумулятор. У него похожие характеристики, но он более стойко переносит полный разряд, поэтому часто используется в электрокарах. Еще один существенный недостаток - эффект памяти - после частичного разряда такой аккумулятор на заряжается полностью. Так как для гибридных автомобилей это очень важный факт, использование такого аккумулятора не является полностью целесообразным.

Кадмий является ядовитым, поэтому использование такого аккумулятора в бытовых условиях в Европе запрещено.

Преимущества:
+ механическая надежность
+ сравнительно высокая энергетическая плотность (около 60 Вт/кг)
+ устойчивость против сильного разряда

Недостатки:
- высокий уровень саморазряда
- эффект памяти
- ядовитый кадмий

Высокотемпературный аккумулятор ZebraВысокотемпературный аккумулятор

Высокотемпературный аккумулятор, называемый также Zebra, имеет целый ряд замечательных свойств.

Преимущества:
+ высокая энергетическая плотность
+ большое количество рабочих циклов
+ низкий саморазряд
+ отсутствие ядовитых веществ
+ отсутствие дорогих составляющих

На первый взгляд такой аккумулятор мог бы идеально подходить для систем с альтернативным приводом, особенно для электромобилей, но и у этого аккумулятора есть свои недостатки.

Электроды в таком аккумуляторе выполнены из никеля и погружены в расплавленный натрий. Для того, чтобы такой аккумулятор вырабатывал электричество его ячейки необходимо разогреть до температуры 280 - 350 градусов.
Именно этот момент порождает ряд недостатков.

Недостатки:
- необходима термическая изоляция ячеек
- нужно обогревать ячейки
- после продолжительной остановки время прогрева аккумулятора является очень длительным (как вариант решения этой проблемы, аккумулятор может обогреваться на неработающем автомобиле от другого источника энергии, например, от домашней сети питания)

Из-за существующих недостатков использование такого аккумулятора рационально только на автомобилях, которые используются часто и регулярно.

Литий-ионный аккумуляторЛитий-ионный аккумулятор

Самым перспективным аккумулятором для гибридных автомобилей в настоящее время является литий-ионный. Он уже получил широкое распространение в электронной технике (мобильные телефоны, ноутбуки ...) благодаря своим преимуществам:

+ высокая энергетическая плотность (около 150 Вт/кг)
+ большое количество рабочих циклов
+ низкий саморазряд

Литий-ионные батареи получили в последнее время негативный имидж. Дело в том, что во время зарядки такой аккумулятор сильно нагревается, поэтому такой процесс необходимо контролировать и вовремя останавливать. Известны случаи, когда из-за неисправного зарядного устройства температура литий-полимерного аккумулятора повышалась настолько, что он загорался.

Использование такого типа аккумулятора в автомобиле обязывает производителей прибегать к дополнительным мерам безопасности: ячейки расположены в специальном геле для уменьшения последствий вибрации и удара, корпус аккумулятора выполнен из прочной стали. Такой аккумулятор контролируется электроникой и часто интегрируется в контур кондиционера для охлаждения. Если перегрев все же наступит, то специальный клапан в аккумуляторе сбросит избыточное давление в атмосферу.

Такой аккумулятор используется для гибридных автомобилей, в системах с топливными ячейками и в электромобилях.

Меры безопасности

Чтобы защитить владельца автомобиля от возможных неприятностей, производители упаковывают все высоковольтные кабели в надежный защитный кожух яркого оранжевого цвета. На протяжении всей длины кабель изолирован полностью без пробелов, а значит без возможности соприкосновения с ним.
В качестве дополнительной меры безопасности вся проводка отключается от аккумулятора после выключения зажигания. Электроника контролирует работоспособность системы и отключает ее в следующих случаях:
- короткое замыкание
- ошибка в системе
- авария автомобиля

Теги: аккумулятор, альтернативный привод, высокотемпературный аккумулятор, гибрид, литий-ионный аккумулятор, никель-кадмиевый аккумулятор, никель-металлогидридный аккумулятор, свинцовый аккумулятор, электромобиль

Читайте также:
Значения значков на приборной панели автомобиля, о которых вы всегда стеснялись спросить
09.09.2016
Значения значков на приборной панели автомобиля, о которых вы всегда стеснялись спросить
Этапы развития полного привода
12.06.2014
Этапы развития полного привода
Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль
16.12.2013
Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль
Что значит цвет дыма из выхлопной трубы?
19.07.2013
Что значит цвет дыма из выхлопной трубы?
Audi – ведущий бренд в технологиях освещения
06.02.2013
Audi – ведущий бренд в технологиях освещения
Немцы придумали руль будущего
25.01.2013
Немцы придумали руль будущего
Toyota и Audi покажут на CES 2013 самоуправляемые автомобили
05.01.2013
Toyota и Audi покажут на CES 2013 самоуправляемые автомобили
Google Maps и Places появятся в новых автомобилях Kia
04.01.2013
Google Maps и Places появятся в новых автомобилях Kia
Автомобили Hyundai можно будет открывать смартфоном
27.12.2012
Автомобили Hyundai можно будет открывать смартфоном
больше новостей »
Комментарии посетителей

Электромоторы в автомобилях: устройство и тенденции развития

Электромоторы в автомобилях: устройство и тенденции развития

Электромобили и гибриды делают нашу жизнь интереснее, а инженеров заставляют разрабатывать новые конструкции и выдвигать новые идеи. Autoexpert.in.ua решил разобраться в конструкциях электромоторов и разузнать последние тенденции в этой сфере.

Mercedes объявил европейские цены на свой дизельный гибрид E 300 Bluetec Hybrid

Mercedes объявил европейские цены на свой дизельный гибрид E 300 Bluetec Hybrid

Mercedes предлагает E-класс с гибридным приводом по цене 51 795 евро. Mercedes E 300 Bluetec Hybrid построен на базе модели E 250 CDI

Toyota RAV 4 EV: компактный внедорожник подключили к розетке

Toyota RAV 4 EV: компактный внедорожник подключили к розетке

Японцы разработали совместно с компанией Tesla электрический RAV4 EV

Toyota Prius: представляем 3-е поколение японского гибрида

Toyota Prius: представляем 3-е поколение японского гибрида

 Toyota начинает в Европе полевые испытания новой модели Prius.

Война цен: стоимость электромобиля Nissan Leaf шокирует конкурентов

Война цен: стоимость электромобиля Nissan Leaf шокирует конкурентов

Электромобиль по доступной цене: в США начались продажи Nissan Leaf, стоимость которого благодаря экологической скидке не превышает цену обычного автомобиля с бензиновым двигателем. Клиентов много, конкуренты в растерянности.

Honda Insight: новые времена

Honda Insight: новые времена

Спустя десять лет после дебюта первой модели Insight компания Honda представляет модернизированный гибридный автомобиль. Однозначный сигнал конкурентам о готовности вступить в схватку.

Audi A8 Hybrid: премиум-класс повышает эффективность

Audi A8 Hybrid: премиум-класс повышает эффективность

Audi, зарекомендовав себя в роли технологического лидера и соответствуя духу времени, разработала технологический концепт гибрида на базе Audi A8. Усилив A8 автомобиль электромотором, компания Ауди создала гибрид премиум-класса и представила его на Женевском Автосалоне.

BMW: концепт EfficientDynamics

BMW: концепт EfficientDynamics

С помощью концептуального автомобиля Vision EfficientDynamics  (концепт эффективной динамики) BMW представляет не только высокоэффективную технику приводного агрегата, но и показывает новые элементы дизайна будущих моделей, которые скоро могут пойти в серию.

Спортивный Jaguar C-X16 на автошоу в Лос-Анджелесе

Спортивный Jaguar C-X16 на автошоу в Лос-Анджелесе

Для автошоу в Лос-Анджелесе компания Jaguar актуализировала свой концепт C-X16.

Вас могут заинтересовать мотоспорт, автомобильный спорт на портале спортивные клубы, а также фитнес клубы Киева.
Использование материалов autoexpert.in.ua разрешается при условии ссылки (для интернет-изданий - гиперссылки) на www.autoexpert.in.ua. Материалы, отмеченные знаком "Реклама" публикуются на правах рекламы.
Разработка сайта