swel

Ноу-хау технологии

Восстановление аккумулятора

Эффективное использование

Электротранспорт

В гибридных автомобилях чаще всего применяется последовательная схема силовой установки. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) используется в качестве привода электрогенератора, который, в свою очередь, нагружен на тяговый электродвигатель постоянного тока. ДВС работает в наиболее оптимальном режиме на постоянных оборотах, благодаря чему потребление топлива минимально. Часть энергии, вырабатываемой электрогенератором, поступает на зарядку буферного накопителя энергии (как правило, выполненного на основе электрохимических суперконденсаторов). Буферный накопитель используется для кратковременного (на 10–20 секунд) увеличения выходной мощности электродвигателя в момент набора скорости при трогании автомобиля с места или при обгоне и должен обеспечивать большой разрядный ток, малое время зарядки и большой рабочий ресурс (сотни тысяч циклов зарядки-разрядки).

Не меньшее значение имеют массогабаритные характеристики накопителя и его цена. Так, масса батареи суперконденсаторов легкового гибридного автомобиля, рассчитанного на использование в городском цикле, составляет 150–180 кг, объём до 90 л, а стоимость – около 180 тыс. руб. (эти характеристики можно найти на сайте одного из крупнейших российских производителей суперконденсаторов – фирмы «Элтон»). Замена суперконденсатора на батарею литий-ионных аккумуляторов позволяет существенно улучшить массогабаритные характеристики накопителя, однако при этом его стоимость возрастает до $12000 и более.

Включение в цепь разрядки суперконденсатора электронного сепаратора СВЭЛ-ЭС позволяет существенно снизить внутреннее сопротивление химического источника тока, за счёт уменьшения поляризационной составляющей этого сопротивления (точнее, активационной её части). Благодаря этому, обеспечивается более равномерный и эффективный съём энергии как в рабочем «окне» напряжений (U0–½U0), так и при более глубокой разрядке суперконденсатора. Такое включение электронного сепаратора может быть реализовано довольно просто, поскольку не требует сколько-нибудь значительных изменений в электрической схеме гибридного автомобиля. Эффективность использования электронного сепаратора в накопителе энергии электромобиля в различных режимах его работы составляет 115–150% (для литий-ионных батарей – до 135%); соответственно, массогабаритные и стоимостные характеристики накопителя могут быть снижены в 1.3 и более раз.

Весьма перспективным представляется использование электронного сепаратора СВЭЛ-ЭС в комплекте с батареей свинцово-кислотных или никель-кадмиевых (никель-металгидридных) аккумуляторов. Преимуществом таких аккумуляторов является намного большая, по сравнению с электрохимическими суперконденсаторами, удельная энергоёмкость, что позволяет существенно уменьшить массу и габариты накопителя. Что же касается литий-ионных аккумуляторных батарей, то их очень хорошие массогабаритные характеристики в значительной степени "нивелируются" высокой стоимостью (так, стоимость 1 Вт∙ч запасаемой энергии для Ni-Cd аккумулятора составляет 0.5 $, а для литий-ионного — на порядок больше).

Основной недостаток аккумуляторов с водным электролитом - это малый рабочий ресурс (менее 2000 циклов зарядки-разрядки). Этим, казалось бы, исключается их использование в качестве буферных накопителей энергии в гибридных и электромобилях. Однако хорошо известно, что в режиме циклической неполной разрядки аккумулятора его ресурс резко увеличивается (для Ni-Cd аккумулятора при разрядке не более чем на 5% от номинальной ёмкости он достигает 100000 и более циклов). Кроме того, заряжая аккумулятор не до максимального напряжения, а до уровня, соответствующего примерно 80% номинальной ёмкости, можно практически полностью исключить газообразование в ходе его зарядки (этот процесс, связанный с разложением молекул воды с последующим выбросом газообразных кислорода и водорода через клапан в атмосферу, ведёт к постепенному высыханию электролита и снижению рабочей ёмкости аккумулятора).

Использование электронного сепаратора обеспечивает как более быструю и эффективную зарядку аккумулятора, так и значительно (до 1.5 раз) более эффективный съём энергии при его разрядке. Таким образом, появляется возможность реализации необслуживаемого буферного накопителя энергии на базе аккумуляторов с водным электролитом. Такой накопитель мощностью до 50 кВт для легкового гибридного автомобиля ориентировочно обладал бы следующими характеристиками: масса (с учётом электронного сепаратора СВЭЛ-ЭС) до 120 кг, стоимость менее 100 тыс. руб., ресурс до 200 тыс. циклов.

Аналогичным образом, применение электронного сепаратора СВЭЛ-ЭС позволяет существенно повысить эффективность работы и улучшить массогабаритные и стоимостные характеристики буферных и тяговых аккумуляторных батарей для электромобилей и общественного электротранспорта. Суммарный выигрыш, в зависимости от типа применяемого химического источника тока, может составить 20–50% по массе и до 2 раз по цене.

 

Внесите свой вклад в защиту окружающей среды. Поделитесь с друзьями ссылкой на эту страницу.


ООО «СВЭЛ энержи»
+7-495979-07-09