Литий батареяларындағы энергияны қалпына келтіру механизмі дегеніміз не?
SEPTA-ның 2019 қондырғысы сізге регенеративті жүйелермен қай жерде екенімізді айтып береді. Олар қосалқы стансаға 1,5 МВт литий{3}}банкін тастап, бірінші жылы -жартысы электр қуатының құнын төмендетуден, жартысы жиілікті реттеу нарығынан 500 000 долларға жуық табыс тапты (scientificamerican.com). Олар жаңа нәрсе ойлап тапқандықтан емес. Өйткені электрохимия 1920 жылдардан бері транзиттік инженерлер қалаған нәрсеге жетті.
Электр қозғалтқыштары артқа қарай жұмыс істейді. Міне бітті. EV баяулағанда, қозғалтқыш генераторға айналады. Кинетикалық энергия токқа айналады, ток пакетке түседі, жасушалар қайта зарядталады. Біз оны регенеративті тежеу деп атаймыз, бірақ физикада экзотикалық ештеңе жоқ-бұл жай ғана батарея технологиясы ондаған жылдар бойы тым баяу, тым қымбат немесе оның ауқымды жұмыс істеуі үшін тым нәзік болған.
Тиімділік мәселесі туралы ешкім айтпайды
Міне, қызық болады. Мотордың -генераторының тиімділігі- 85-92% жұмыс істейді, бұл жылдамдық пен жүктемеге байланысты. Инвертор дұрыс жобаланған болса, 95% шамасында тағы бір үзіліс жасайды. Батарея өзін зарядтайды ма? Жақсы жағдайда 90-95%. Оны біріктіріңіз және сіз 60-70% жалпы қалпына келтіру тиімділігіне ие боласыз.
Үйкеліс жастықшалары барлығын бос жылуға айналдыратын бір нәрсенің . 60%-ы ештеңенің 0 пайызынан артық екенін есте сақтамайынша, қорқынышты естіледі.
Бүкіл жүйені шын мәнінде шектейтін нәрсе зарядты қабылдау болып табылады. Литий иондары катодтан электролит арқылы өтіп, графиттік анодқа интеркалациялануы керек. Бұл диффузия-шектеулі процесс. Ток иондардың интеркалациялануынан жылдамырақ күш береді және дұрыс интеркалацияның орнына анодта литиймен қапталған{4}}металл шөгінділерін аласыз. Сыйымдылықты өлтіреді, циклдің қызмет ету мерзімін жояды, ең нашар жағдайда ішкі шорттарды жасайды.
C-бағасы ұяшықтың қаншалықты жылдам зарядталатынын көрсетеді. 1C бір сағатта толық зарядталғанды білдіреді. LFP химиясы тұрақты 1С деңгейін еш қиындықсыз өңдейді. NMC ұқсас, никель мазмұнына байланысты өзгереді. LTO-ның шегі-10С тұрақты, өйткені анодтар химиясы қаптау мәселесін түбегейлі болдырмайды. Сондықтан энергияның тығыздығы соққыға ұшыраса да, қайта қалпына келтіру талаптары бар қолданбаларда LTO-ны көресіз.
Батареяны басқару - бұл ақша өмір сүретін жерде
BMS жай ғана бақылап қана қоймайды,-ол ағымдағы қабылдау және ұяшық топтары бойынша тарату{1}}екінші шешімдерді қабылдайды. Пакет толып жатыр ма? Регендік ток үшін бос орын жоғалады. Көптеген жүйелер шамамен 90-95% заряд күйін шектей бастайды, максималды кернеуге жақын жерде толығымен өшіреді. Егер сіз EV-ді жүргізген болсаңыз, сіз мынаны білесіз: жолды толық батареямен қалдырыңыз және алғашқы бірнеше мильде қалпына келтіру әлсіз болады.
Температура - бұл ешкім шешкісі келмейтін басқа шектеу. 10 градустан төмен электролиттегі иондық қозғалғыштық төмендейді. Жүйелер қаптауды болдырмау үшін регендік токты шектейді. Жеткілікті түрде салқындатыңыз және бума қызғанша реген толығымен өшеді.
Суық климат операторлары мұны толық қалпына келтіру мүмкіндігі қайтарылғанға дейін 15-20 минут жүргізуді біледі. SAE's AIR6897 осының аэроғарыштық жағын қамтиды, бірақ зарядты бақылау және жылуды басқаруға қатысты принциптер жердегі көліктерге тікелей аударылады.
Қайта қалпына келтіру мөлшерлемелері шынымен маңызды болған жерде
Қалалық жолаушылар электромобильдері? 15-25% қалпына келтіру. Лайықты. Тұрақты бағытта жүретін электр автобустары? Міне, ол шындыққа айналады. Antelope Valley Transit Authority-тегі BYD автобустары - стандартты 40 футтық үлгілерде 37,3% қалпына келтіру, 60 футтық буындарда 40,2%. Бұл жұмыс циклі қалпына келтіру үшін өте қолайлы: тұрақты жылдамдықтардан жиі баяулау.
Өнеркәсіптік қолданбалар әр түрлі математиканы орындайды. Үздіксіз көтеруді{1}}төмендететін жүк көтергіштер, карьер жиегінен өңдеу аймағына толық жүктерімен түсетін тау-кен машиналары. Мұндай жағдайларда потенциалдық энергияның түрленуі үлкен болуы мүмкін.
CATL-дегі Робин Зенг мұны көпшілікке қарағанда жақсырақ көрсетеді: бастапқы баға емес, бір цикл құны (rolandberger.com). Батарея қанша энергия тасымалдайды, ол қаншалықты алыс жүреді, өмірлік циклде қалай жұмыс істейді. Қайта қалпына келтіру қолданбалары үшін-ұяшықтардың жиі зарядтау импульстарын нашарлатпай өңдей алатыны маңызды.
Деградация қисығы адамдарды таң қалдырады
Ағымдағы жоғары-регендік импульстар қартаюды тездетеді деп ойлайсыз. Деректер басқаша айтады. Жоғары регенеративті тежеу қарқындылығы шын мәнінде төмендетілген деградациямен байланысты. Механизм разрядтың тереңдігі-болған кезде, реген көбірек баяулау энергиясын жинайды, батарея таяз циклдармен жұмыс істейді, ал тереңірек циклі азырақ. Терең разрядтық жетектердің сыйымдылығы литий{6}}иондық жасушаларда әлсірегендіктен, агрессивті регендік қызмет мерзімін ұзартуы мүмкін.
Қайта қалпына келтіру кезіндегі температура әлі де маңызды. Суық аккумулятор баяу интеркалацияға, жоғары жабу ықтималдығына тең. Ыстық батарея электрод-электролит интерфейсіндегі жанама реакцияларды жылдамдатады. BMS жылу үлгілері болжанған ұяшық температурасына негізделген рұқсат етілген регендік токты реттейді, бірақ үлгі дәлдігі сенсордың орналасуына және алгоритмнің күрделілігіне қатты байланысты. Міне, сіз арзан енгізулер мен жақсылардың арасындағы айырмашылықты көресіз.
Химия таңдауы бір-өлшемге-барлық{2}}сәйкес келмейді. LFP қалыпты зарядтау жылдамдығымен тамаша цикл мерзімі мен термиялық тұрақтылықты береді-парк қолданбалары оны ұнатады. NMC салмағы мен көлемі шектелген жоғары энергия тығыздығы үшін оның бір бөлігін сатады. LTO энергия тығыздығын толығымен жоғалтады, бірақ басқа ештеңе сәйкес келмейтін зарядты қабылдауға мүмкіндік береді. Жиі жоғары-баяулауы бар қалалық транзиттік автобустар, жол-күндік тежеу- бар өнімді көліктер, бұл LTO аумағы.
Жүйені біріктіру көрінгеннен қиынырақ
Мотор контроллері, инвертор, BMS, көлік құралын басқару блогы-олардың барлығы үйлестірілуі керек. Жүргізуші момент сұранысын тудыратын үдеткішті көтереді. Мотордың ағымдағы пәрменіне аударылады. Инвертор қозғалтқыштан батареяға қуат ағынын басқарады. BMS батареяның қорғаныс шектеулерін бұзбай осы токты қабылдай алатынын растайды. Кез келген құрамдас шектеуге жетеді және сіз баяулау жылдамдығын сақтау үшін үйкеліс тежеуін араластырасыз.
Реген мен үйкеліс арасындағы ауысу жүргізуші орнынан біркелкі емес, бірақ оның артындағы басқару алгоритмдері күрделі. Сондай-ақ, кернеудің сәйкестігін -қайта алатын ток шамасы қозғалтқыштың артқы-ЭМӨ және батарея жинағының кернеуі арасындағы айырмашылыққа байланысты болуын қадағалау керек. Көліктің жоғары жылдамдығы артқа -EMF жоғарырақ, бұл батареяның максималды зарядтау кернеуінен асуы мүмкін. Жобалау кезеңі осы жұмыс нүктелерін есепке алуы керек.
Аралас тежеу жүйелері қазір өндірістік көліктерде стандартты болып табылады. Автоматты түрде қалпына келтіру мен үйкеліс арасындағы пропорция, көліктің әрекетін болжау мүмкіндігін сақтай отырып, қалпына келтіруді барынша арттырыңыз. Соңғы онжылдықта ондағы күрделілік айтарлықтай жақсарды.
Бұл іс жүзінде нені білдіреді
Қозғалтқыш тиімділігі, инвертор дизайны, батарея химиясы, жылуды басқару, басқару алгоритмдері-оның кез келгені инені жалпы қалпына келтіру тиімділігіне жылжытады. Толық жүйенің үйлесімді жұмысы энергияны қалпына келтіруді қамтамасыз етеді.
Тас жолда жүргізу ме? Ең аз қалпына келтіру мүмкіндігі. Ұзартылған түсуі немесе жиі аялдамасы бар маршруттар? Энергияны айтарлықтай қалпына келтіру. Сондай-ақ флот операторлары тежегіш бөліктерінің қызмет ету мерзімі кәдімгі көліктермен салыстырғанда 3-5 есе ұзартылатынын көреді.
Екі онжылдық бұрын қайталама пайда ретінде басталған нәрсе қазір құндылық ұсынысының негізі болып табылады. Физика өзгерген жоқ. Бұл физиканы тиімді пайдалану үшін қажет батарея технологиясы жетілді. Бұл айырмашылық. SEPTA бір қосалқы станция қондырғысынан жыл сайын жарты миллион өндіреді-бұл рельстік инновациялар туралы емес, бұл литий-иондық жүйелердің-соңында әрқашан болған нәрсені түсіру үшін жеткілікті жақсы болуы туралы.
