Kāds ir litija bateriju enerģijas atgūšanas mehānisms?
SEPTA 2019. gada instalācija pastāstīs visu par to, kur mēs atrodamies ar reģeneratīvajām sistēmām. Viņi nometa 1,5 MW litija-jonu banku apakšstacijā, un pirmajā gadā ieguva gandrīz 500 000 $,{6}}pusi no samazinātām elektroenerģijas izmaksām, pusi no frekvenču regulēšanas tirgiem (scientificamerican.com). Ne tāpēc, ka viņi izgudroja kaut ko jaunu. Jo elektroķīmija beidzot panāca to, ko tranzīta inženieri ir vēlējušies kopš 20. gadsimta 20. gadiem.
Elektromotori darbojas atpakaļgaitā. Tas arī viss. Kad jūsu EV palēninās, motors kļūst par ģeneratoru. Kinētiskā enerģija pārvēršas strāvā, strāva ieplūst iepakojumā, šūnas uzlādējas. Mēs to saucam par reģeneratīvo bremzēšanu, taču fizikā nav nekā eksotiska-tikai tas, ka akumulatoru tehnoloģija pavadīja gadu desmitus, būdama pārāk lēna, pārāk dārga vai pārāk trausla, lai tā darbotos plašā mērogā.
Par efektivitātes problēmu neviens nerunā
Lūk, kur tas kļūst interesanti. Motora-kā-ģeneratora efektivitāte darbojas 85–92% apmērā atkarībā no jūsu ātruma un slodzes. Invertors veic vēl vienu griezumu, aptuveni 95%, ja tas ir pareizi izstrādāts. Akumulators pats uzlādējas? Labos apstākļos 90-95%. Savienojiet to kopā, un jūs sasniedzat 60–70% kopējo reģenerācijas efektivitāti.
Izklausās šausmīgi, līdz atceraties, ka alternatīva ir berzes spilventiņi, kas visu pārvērš atkritumu siltumā. 60% no kaut kā pārspēj 0% no nekā.
Tas, kas faktiski ierobežo visu sistēmu, ir maksas pieņemšana. Litija joniem ir jāmigrē no katoda caur elektrolītu un jāinterkalējas grafīta anodē. Tas ir difūzijas{2}}ierobežots process. Piespiediet strāvu ātrāk, nekā joni var savstarpējas, un uz anoda rodas litija pārklājums{4}}metāla nogulsnes, nevis pareiza interkalācija. Nogalina ietilpību, atkritumu cikls kalpo, sliktākajā gadījumā rada iekšējos šortus.
C{0}}norāda, cik ātri var uzlādēt šūnu. 1C nozīmē pilnu uzlādi vienas stundas laikā. LFP ķīmija iztur 1C bez problēmām. NMC ir līdzīgs, mainās atkarībā no niķeļa satura. LTO ir ārējais rādītājs-10C, jo anoda ķīmija būtiski novērš pārklājuma problēmu. Tāpēc jūs redzat LTO lietojumprogrammās ar brutālām reģenerācijas prasībām, lai gan enerģijas blīvums ietekmē.
Akumulatora pārvaldība ir vieta, kur dzīvo nauda
BMS ne tikai pārrauga,{0}}tā arī pieņem lēmumus par pašreizējo pieņemšanu un izplatīšanu šūnu grupās. Paka tuvojas pilnai? Pazūd telpas reģenerācijas strāvai. Lielākā daļa sistēmu sāk ierobežot aptuveni 90–95% uzlādes stāvokli, pilnībā atspējojot gandrīz maksimālo spriegumu. Ja esat braucis ar EV, jūs zināt to: atstājiet savu piebraucamo ceļu ar pilnu akumulatoru, un pirmajās jūdzēs regen jūtas vājš.
Temperatūra ir otrs ierobežojums, ar kuru neviens nevēlas tikt galā. Zem 10 grādiem jonu mobilitāte elektrolītā samazinās. Sistēmas ierobežo reģenerācijas strāvu, lai novērstu pārklājumu. Iet pietiekami auksti, un Regen pilnībā izslēdzas, līdz iepakojums sasilst.
Aukstā klimata operatori to zina — 15 līdz 20 minūšu braukšanas, pirms atgriežas pilnas reģenerācijas spējas. SAE AIR6897 attiecas uz aviācijas un kosmosa aspektu, taču principi, kas saistīti ar uzlādes kontroli un siltuma pārvaldību, attiecas tieši uz sauszemes transportlīdzekļiem.
Kur reģenerācijas rādītāji patiešām ir svarīgi
Pilsētas pasažieru EV? 15-25% atveseļošanās. Pieklājīgi. Elektriskie autobusi, kas kursē fiksētos maršrutos? Tur tas kļūst īsts. BYD autobusi Antelope Valley Transit Authority — 37,3% atgūšana standarta 40 pēdu modeļiem, 40,2% 60 pēdu šarnīrveida modeļiem. Šis darba cikls ir lieliski piemērots reģenerācijai: bieža ātruma samazināšana no nemainīga ātruma.
Rūpnieciskās lietojumprogrammas izmanto dažādu matemātiku. Iekrāvēji, kas veic nepārtrauktas pacelšanas{1}}nolaišanas ciklus, kalnrūpniecības kravas automašīnas, kas nolaižas no bedres malas līdz apstrādes zonai ar pilnu kravu. Šādos gadījumos potenciālā enerģijas pārveide var būt milzīga.
Robins Zengs no CATL to nosaka labāk nekā lielākā daļa: maksa par ciklu, nevis sākotnējā cena (rolandberger.com). Cik daudz enerģijas akumulators nes, cik tālu tas nobrauc, kā tas darbojas visā dzīves ciklā. Reģenerācijas lietojumprogrammām ir svarīgi,{3}}vai šūnas spēj izturēt biežus uzlādes impulsus, nepasliktinot.
Degradācijas līkne pārsteidz cilvēkus
Jūs domājat, ka augsti{0}}strāvas reģenerācijas impulsi paātrinās novecošanu. Dati saka pretējo. Lielāka reģeneratīvās bremzēšanas intensitāte faktiski korelē ar samazinātu degradāciju. Mehānisms ir izlādes dziļums,{4}}kad reģenerācija uztver vairāk palēninājuma enerģijas, akumulators darbojas seklākus ciklus, mazāk dziļi. Tā kā litija-jonu šūnās samazinās dziļās izlādes piedziņas jauda, agresīvs reģenerators var pagarināt kalpošanas laiku.
Temperatūrai reģenerācijas laikā joprojām ir nozīme. Auksts akumulators ir vienāds ar gausu interkalāciju, lielāka pārklājuma iespējamība. Karsts akumulators paātrina blakusreakcijas elektroda{2}}elektrolīta saskarnē. BMS termiskie modeļi pielāgo pieļaujamo reģenerācijas strāvu, pamatojoties uz prognozētajām šūnu temperatūrām, taču modeļa precizitāte lielā mērā ir atkarīga no sensora izvietojuma un algoritma sarežģītības. Šeit jūs redzat atšķirību starp lētām un labām implementācijām.
Ķīmijas izvēle nav-viena izmēra-piemērota-visiem. LFP nodrošina izcilu cikla kalpošanas laiku un termisko stabilitāti ar mērenu uzlādes līmeni-autoparka lietojumprogrammām tas patīk. NMC tirgo daļu no tā, lai iegūtu lielāku enerģijas blīvumu, ja svars un tilpums ir ierobežots. LTO pilnībā upurē enerģijas blīvumu, bet sniedz jums lādiņu pieņemšanu, kam nekas cits nevar līdzināties. Pilsētas tranzīta autobusi ar biežām pieturām ar lielu{8}}palēninājumu, jaudīgi transportlīdzekļi ar sliežu-dienas bremzēšanu-tā ir LTO teritorija.
Sistēmas integrācija ir grūtāka, nekā izskatās
Motora kontrolieris, invertors, BMS, transportlīdzekļa vadības bloks{0}}tie visi ir jāsaskaņo. Vadītājs paceļ akseleratoru, kas ģenerē griezes momenta pieprasījumu. Tiek tulkots kā motora strāvas komanda. Invertors pārvalda jaudas plūsmu no motora uz akumulatoru. BMS apstiprina, ka akumulators var pieņemt šo strāvu, nepārkāpjot aizsardzības ierobežojumus. Jebkurš komponents saskaras ar ierobežojumu, un jūs sajaucat berzes bremzēšanu, lai saglabātu palēninājuma līmeni.
Pāreja starp reģenerāciju un berzi notiek nemanāmi no vadītāja sēdekļa, taču aiz tā esošie vadības algoritmi ir izsmalcināti. Jāskatās arī sprieguma atbilstība-reģenerācijas strāvas lielums ir atkarīgs no atšķirības starp motora aizmugures-EMF un akumulatora bloka spriegumu. Liels transportlīdzekļa ātrums nozīmē lielāku atpakaļ-EMF, kas, iespējams, pārsniedz akumulatora maksimālo uzlādes spriegumu. Projektēšanas posmā ir jāņem vērā šie darbības punkti.
Jauktās bremžu sistēmas tagad ir sērijveida transportlīdzekļu standarts. Automātiski samēro starp reģenerāciju un berzi, palieliniet atjaunošanos, vienlaikus saglabājot paredzamu transportlīdzekļa uzvedību. Pēdējo desmit gadu laikā tur ir ievērojami uzlabojusies sarežģītība.
Ko tas nozīmē praktiski
Uzlabojumi motora efektivitātes, invertora dizaina, akumulatora ķīmijas, termiskās pārvaldības, kontroles algoritmu jomā{0}}jebkura no šīm jomām ietekmē vispārējo reģenerācijas efektivitāti. Pilnas sistēmas koordinēta darbība nodrošina enerģijas atgūšanu.
Braukšana pa šoseju? Minimāla reģenerācijas iespēja. Maršruti ar gariem nobraucieniem vai biežām pieturām? Būtiska enerģijas atgūšana. Autoparku operatori arī redz, ka bremžu detaļu kalpošanas laiks pagarinās trīs līdz piecas reizes, salīdzinot ar parastajiem transportlīdzekļiem,-berzes bremzes labi izstrādātā EV{3}}gan tikko izmanto braukšanai pilsētā.
Tas, kas sākās kā sekundārs ieguvums pirms divām desmitgadēm, tagad ir būtisks vērtības piedāvājumam. Fizika nav mainījusies. Akumulatora tehnoloģija, kas nepieciešama šīs fizikas efektīvai izmantošanai, ir nobriedusi. Tāda ir atšķirība. SEPTA ik gadu ģenerē pusmiljonu no vienas apakšstacijas iekārtas,-tas nav par dzelzceļa inovāciju, bet gan par to, ka litija{5}}jonu sistēmas beidzot ir pietiekami labas, lai fiksētu to, kas vienmēr bija.
