211service.com
Elektrinio aušinimo akumuliatoriaus bandymas
Vėliau šį mėnesį du nauji elektromobiliai – „GM Volt“ ir „Nissan Leaf“ – pradės pasirodyti aplinką tausojančiose JAV gatvėse.
Baterija įtraukta: Technikai įkelia akumuliatorių į priešgaminį Chevrolet Volt.
„Nissan Leaf“ žada nuvažiuoti 73 mylias už vieną elektros įkrovą, o „GM Volt“ – 35 mylias, nors jis taip pat turi atsarginį benzininį variklį ilgesnėms kelionėms. Tačiau GM ir Nissan taiko skirtingus metodus, siekdami užtikrinti, kad šių automobilių akumuliatoriai tarnautų ir išliktų saugūs. Tai, kaip šie akumuliatoriai veiks per ateinančius kelerius metus, parodys, kuris požiūris yra geresnis, ir gali suformuoti būsimų elektromobilių ir įkraunamų hibridų dizainą, ką pažadėjo visi pagrindiniai automobilių gamintojai. Kai kurie kritikai teigia, kad „Nissan“ baterijų paketo konstrukcija, kurioje naudojama gana paprasta aušinimo sistema, gali leisti akumuliatoriams perkaisti, sutrumpinti akumuliatoriaus tarnavimo laiką ir kelti susirūpinimą dėl saugos.
Tiek GM, tiek Nissan naudoja ličio jonų baterijas (technologiją, kuri jau seniai naudojama nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir mobiliuosiuose telefonuose), o ne nikelio-metalo hidrido baterijas, kurios pasirodė patikimos dujiniuose ir elektriniuose hibriduose, tokiuose kaip Toyota Prius, tačiau yra didelės apimties. ir sunkus.
Pasirinkdami ličio jonų, o ne nikelio-metalo hidrido, GM ir Nissan rizikuoja, nes tokios baterijos dar nepasirodė patikimos atliekant sudėtingą automobilio maitinimo vaidmenį. Automobilių akumuliatoriai turi atlaikyti ekstremalias temperatūras, stiprius smūgius ir nuolatinę kelio vibraciją ir gerai veikti maždaug dešimtmetį. Kai kuriais retais atvejais ličio jonų baterijos gali perkaisti ir užsidegti – dėl šios problemos reikėjo masiškai atšaukti kai kurias nešiojamųjų kompiuterių baterijas. Elektromobiliams reikalingos baterijos taip pat turi sukaupti daug daugiau energijos, todėl automobilių akumuliatorių sukeltas gaisras gali būti ypač pavojingas.
Kitas ličio jonų akumuliatorių naudojimo trūkumas yra tai, kad jie greitai praranda gebėjimą išlaikyti įkrovą. Po poros metų naudojimo nėra neįprasta, kad jie sukaupia perpus mažiau energijos nei būdami nauji. Automobilių gamintojai nori, kad automobilių akumuliatoriai tarnautų visą transporto priemonės tarnavimo laiką – maždaug nuo aštuonerių iki 15 metų.
Siekdami išspręsti šias problemas, GM ir Nissan padarė reikšmingų naudojamų ličio jonų akumuliatorių pakeitimų. Vietoj to, kad elektrodas būtų naudojamas ličio kobalto oksidas (medžiaga, kuri dėl didelio energijos tankio pageidaujama nešiojamų kompiuterių baterijose), o naudojamas ličio mangano oksidas, kuris kaupia palyginti daug energijos, bet yra stabilesnis, iš dalies dėl jo atomų išsidėstymas. Mangano oksido elektrode atomai sudaro trimatę struktūrą, kuri išlaiko savo formą net tada, kai ličio jonai juda į elektrodą ir iš jo, kai baterija įkraunama ir išsikrauna. Mažiau stabili įprastų akumuliatoriaus elektrodų medžiagų struktūra gali būti pažeista, kai ličio jonai juda ir išeina, o tai sutrumpina akumuliatoriaus naudojimo laiką.
GM ir Nissan taip pat pakeitė cilindrinę baterijų formą (baterijų elementai tipiniuose nešiojamųjų kompiuterių paketuose atrodo kaip didelės AA baterijos) į plokščią stačiakampę formą, kuri taupo erdvę ir leidžia geriau išeiti šilumai. Perkaitimas gali sugadinti baterijas, sumažinti jų gebėjimą kaupti įkrovą, o kai kuriais atvejais gali sukelti reiškinį, vadinamą terminiu bėgimu, kai aukštesnėje temperatūroje vyksta cheminės reakcijos, dėl kurių įkaista dar daugiau, o galiausiai gali kilti gaisras.
Tačiau dideli skirtumai išryškėja pažvelgus į tai, kaip GM ir Nissan sukūrė savo akumuliatorių paketus – akumuliatorių elementų rinkinį, elektroniką ir temperatūros valdiklius, sudarančius visą akumuliatorių. Didžiausias skirtumas yra tai, kaip įmonės pasirenka pakuočių temperatūrą. „Nissan“ pasirinko paprastą dizainą, naudodamas ventiliatorių akumuliatoriams aušinti. Jame rašoma, kad dėl plokščios akumuliatoriaus elementų formos papildomo aušinimo nereikia. GM dizainas yra sudėtingesnis. Skystas aušinimo skystis teka skystį per kiekvienos pakuotės elemento paviršių ir į nedidelį radiatorių, esantį už pakuotės.
Skysčio aušinimo sistemos gali greičiau nunešti šilumą iš akumuliatoriaus elementų nei aušinant oru. Be to, skystas aušinimas yra daug kompaktiškesnis, sako Billas Wallace'as, GM pasaulinių baterijų sistemų direktorius. Galite perkelti daug daugiau šilumos ir perkelti ją daug tolygiau.
Wallace'as teigia, kad aušinimas skysčiu buvo pasirinktas siekiant užtikrinti, kad visos pakuotės ląstelės būtų dviejų °C atstumu viena nuo kitos. Jis sako, kad kartu su apsauga nuo perkrovimo, temperatūros valdymas yra svarbiausia rankenėlė, kurią galite pasukti siekiant pagerinti akumuliatoriaus veikimo laiką.
Aušinimas skysčiu – tai metodas, kurį pasirinko „Tesla Motors“, gamindama elektrinį sportinį automobilį, naudodama ličio jonų akumuliatoriaus elementus, kurie iš pradžių buvo sukurti kitoms reikmėms. Aušinimo metodas užtikrina, kad net jei kai kurios ląstelės perkaistų ir užsidegtų, kitos ne. Neseniai vykusiame pokalbyje su investuotojais Elonas Muskas, „Tesla Motors“ generalinis direktorius, kritikavo „Nissan“ dizainą, sakydamas, kad dėl to visur gali pakilti temperatūra, o tai gali pabloginti akumuliatoriaus veikimą.
Kadangi šaltas oras gali apriboti akumuliatoriaus įkrovos kiekį ir sugadinti akumuliatorių, GM paketas taip pat turi 1800 vatų varžinį šildytuvą, kad akumuliatorius nebūtų per šaltas. „Nissan“ rekomenduoja šalto oro paketą, kuriame yra akumuliatoriaus šildytuvas, tačiau tai nėra standartinė. Taip pat nėra galimybės, kad nuo surinkimo linijos nuliptų pirmieji „Leafs“, ir vėliau jos nebus galima pridėti prie automobilio. Jei lapų paketas tampa per šaltas arba per karštas, jis pereina į ribotos galios režimą, kuris apriboja pagreitį ir didžiausią greitį.
„Volt“ taip pat suprojektuotas taip, kad išlaikytų tam tikrą įkrovos kiekį atsargoje, kai automobilis yra naujas, kad būtų išlaikytas akumuliatoriaus veikimo laikas. Akumuliatoriui senstant dalis šios rezervinės talpos atsilaisvins, o tai padės automobiliui išlaikyti savo elektrinį atstumą laikui bėgant. GM tikisi, kad akumuliatoriaus talpa per automobilio eksploatavimo laiką (apie 8–10 metų) sumažės 10–30 procentų. „Nissan“ nesakė, ar naudos panašų metodą, tačiau teigė, kad „Leaf“ akumuliatoriaus talpa per 10 metų sumažės 30 procentų. Ji taip pat pažymėjo, kad esant aukštai temperatūrai, akumuliatoriaus talpa gali sumažėti greičiau.