Litium Batareyalarda Enerji Bərpa Mexanizmi Nədir?
SEPTA-nın 2019-cu il quraşdırması sizə regenerativ sistemlərlə harada olduğumuz haqqında hər şeyi izah edir. Onlar yarımstansiyada 1,5 MVt-lıq litium{3}}iyon bankını atdılar, birinci ildə təxminən 500.000 ABŞ dolları-aşağı elektrik enerjisi xərclərinin yarısından, yarısı tezlik tənzimləmə bazarlarından (scientificamerican.com) əldə etdilər. Ona görə yox ki, onlar yeni bir şey icad ediblər. Çünki elektrokimya nəhayət, 1920-ci illərdən bəri tranzit mühəndislərinin istədiklərinə çatdı.
Elektrik mühərrikləri geriyə doğru işləyir. bu qədər. EV yavaşladıqda, mühərrik generatora çevrilir. Kinetik enerji cərəyana çevrilir, cərəyan paketə axır, hüceyrələr doldurulur. Biz buna regenerativ əyləc deyirik, lakin fizikada ekzotik heç nə yoxdur-sadəcə, batareya texnologiyasının miqyasda işləməsi üçün onilliklər ərzində çox yavaş, çox bahalı və ya çox kövrək olmasıdır.
Heç kimin danışmadığı səmərəlilik problemi
Burada maraqlı olur. Generatorun səmərəliliyi 85-92% işlədiyindən-motor-sürətinizdən və yükünüzdən asılıdır. İnverter başqa bir kəsim götürür, əgər düzgün tərtib edilibsə, təxminən 95%. Batareyanın özü doldurulur? Yaxşı şəraitdə 90-95%. Onu birləşdirin və 60-70% ümumi bərpaedici effektivliyə sahibsiniz.
Alternativin hər şeyi tullantı istiliyə çevirən sürtünmə yastiqciqları olduğunu xatırlayana qədər dəhşətli səslənir. Bir şeyin . 60%-i heç bir şeyin 0%-ni keçmir.
Bütün sistemi həqiqətən məhdudlaşdıran şey ödəniş qəbuludur. Litium ionları katoddan elektrolit vasitəsilə miqrasiya etməli, qrafit anoduna interkalasiya etməlidir. Bu, diffuziya-məhdud bir prosesdir. Qüvvə cərəyanı ionların birləşə biləcəyindən daha sürətlidir və siz düzgün interkalasiya əvəzinə anodda litium örtük-metal çöküntüləri əldə edirsiniz. Tutumu öldürür, dövrün ömrünü zibilləyir, ən pis halda daxili şortlar yaradır.
C-hüceyrənin nə qədər sürətli doldura biləcəyini bildirir. 1C bir saat ərzində tam doldurulması deməkdir. LFP kimyası davamlı 1C-ni problemsiz idarə edir. NMC oxşar, nikel məzmunu ilə dəyişir. Anod kimyası örtük problemini əsaslı şəkildə aradan qaldırdığı üçün LTO-nun 10C-dən kənar göstəricisi davamlıdır. Buna görə də enerji sıxlığı zərbə vursa da, qəddar regen tələbləri olan tətbiqlərdə LTO görürsünüz.
Batareyanın idarə edilməsi pulun yaşadığı yerdir
BMS təkcə monitorinq etmir-o, cari qəbul və hüceyrə qrupları arasında paylama ilə bağlı-ikinci qərarlar verir. Paket dolmağa yaxınlaşır? Regen cərəyanı üçün boşluq yox olur. Əksər sistemlər təxminən 90-95% şarj vəziyyətini məhdudlaşdırmağa başlayır, maksimum gərginliyə yaxın tamamilə söndürülür. Əgər siz EV sürmüsünüzsə, bunu bilirsiniz: avtomobil yolunu tam batareya ilə tərk edin və regen ilk bir neçə mil ərzində zəif hiss edir.
Temperatur heç kimin öhdəsindən gəlmək istəmədiyi digər məhdudiyyətdir. 10 dərəcədən aşağı, elektrolitdə ion hərəkətliliyi azalır. Sistemlər örtülmənin qarşısını almaq üçün regen cərəyanını məhdudlaşdırır. Kifayət qədər soyuqlaşın və paket istilənənə qədər regen tamamilə bağlanır.
Soyuq iqlim operatorları bunu tam bərpa qabiliyyətinə qayıtmazdan əvvəl 15-20 dəqiqə sürməyi bilirlər. SAE-nin AIR6897 bunun aerokosmik tərəfini əhatə edir, lakin yükə nəzarət və istilik idarəetməsi ilə bağlı prinsiplər birbaşa yerüstü nəqliyyat vasitələrinə çevrilir.
Bərpa dərəcələrinin əslində vacib olduğu yer
Şəhər sərnişin elektrikli avtomobilləri? 15-25% bərpa. Layiqli. Sabit marşrutlarda işləyən elektrik avtobusları? Orada reallaşır. Antelope Valley Transit Authority-də BYD avtobusları - standart 40 futluq modellərdə 37,3% bərpa, 60 futluqda 40,2%. Bu vəzifə dövrü regen üçün mükəmməldir: ardıcıl sürətlərdən tez-tez yavaşlama.
Sənaye proqramları fərqli riyaziyyatla işləyir. Davamlı qaldırıcı{1}}dövlələri aşağı salan forkliftlər, tam yüklə çuxurun kənarından emal sahəsinə enən mədən yük maşınları. Bu hallarda potensial enerji çevrilməsi böyük ola bilər.
CATL-də Robin Zeng bunu əksəriyyətdən daha yaxşı təsvir edir: ilkin qiymət deyil, dövr başına xərc (rolandberger.com). Batareyanın nə qədər enerji daşıdığı, nə qədər məsafə qət etdiyi, həyat dövrü ərzində necə işləməsi. Yenidənqurma tətbiqləri üçün-hüceyrələrin tez-tez yüklənmə impulslarını deqradasiya etmədən idarə edib-etməməsi vacibdir.
Deqradasiya əyrisi insanları təəccübləndirir
Yüksək-cari regen impulslarının qocalmanı sürətləndirəcəyini düşünürsünüz. Data başqa cür deyir. Daha yüksək regenerativ əyləc intensivliyi əslində azalmış deqradasiya ilə əlaqələndirilir. Mexanizm boşalma dərinliyidir-regen daha çox yavaşlama enerjisi tutduqda, batareya daha dayaz dövrlər, daha az dərin dövrə vurur. Litium{6}}hüceyrələrində dərin boşalma qabiliyyətini itirdiyindən, aqressiv regenin ömrü uzada bilər.
Regen zamanı temperatur hələ də vacibdir. Soyuq batareya ləng interkalasiyaya, daha yüksək örtük ehtimalına bərabərdir. İsti batareya elektrod-elektrolit interfeysində yan reaksiyaları sürətləndirir. BMS termal modelləri proqnozlaşdırılan hüceyrə temperaturlarına əsasən icazə verilən regen cərəyanını tənzimləyir, lakin modelin dəqiqliyi sensorun yerləşdirilməsi və alqoritmin mürəkkəbliyindən çox asılıdır. Ucuz tətbiqlərlə yaxşı olanlar arasındakı fərqi burada görürsünüz.
Kimya seçimi hamıya-bir ölçü-uyğun- deyil. LFP sizə mükəmməl dövriyyə müddəti və orta doldurma dərəcələrində termal sabitlik verir-donanma tətbiqləri onu sevir. NMC bunun bir hissəsini çəki və həcmin məhdudlaşdırıldığı daha yüksək enerji sıxlığı üçün ticarət edir. LTO enerji sıxlığını tamamilə qurban verir, lakin başqa heç bir şeyin uyğun ola bilməyəcəyi yükü qəbul etməyə imkan verir. Tez-tez yüksək -yavaşlayan dayanacaqları olan şəhər tranzit avtobusları, tras-gündəlik əyləcli- performanslı avtomobillər, bu, LTO ərazisidir.
Sistem inteqrasiyası göründüyündən daha çətindir
Motor kontrolleri, çevirici, BMS, avtomobil idarəetmə bloku-hamısı koordinasiya etməlidir. Sürücü sürətləndiricini qaldırır, bu da fırlanma anı tələb edir. Motor cari əmrinə tərcümə olunur. İnverter mühərrikdən batareyaya enerji axını idarə edir. BMS batareyanın qorunma məhdudiyyətlərini pozmadan həmin cərəyanı qəbul edə biləcəyini təsdiqləyir. İstənilən komponent məhdudiyyətə çatır və siz yavaşlama sürətini saxlamaq üçün sürtünmə əyləcini qarışdırırsınız.
Regen və sürtünmə arasında keçid sürücü oturacağından problemsizdir, lakin bunun arxasındakı idarəetmə alqoritmləri mürəkkəbdir. Siz həmçinin -regen cərəyanının miqyası mühərrikin arxa tərəfi-EMF və batareya paketi gərginliyi arasındakı fərqdən asılıdır. Avtomobilin yüksək sürəti daha yüksək arxa -EMF deməkdir, potensial olaraq akkumulyatorun maksimum doldurulma gərginliyini aşar. Dizayn mərhələsi bu əməliyyat nöqtələrini nəzərə almalıdır.
Qarışıq əyləc sistemləri indi istehsal olunan avtomobillərdə standartdır. Regen və sürtünmə arasında avtomatik nisbət, avtomobilin davranışını proqnozlaşdırıla bilən saxlamaqla bərpanı maksimuma çatdırın. Son onillikdə orada incəlik xeyli yaxşılaşmışdır.
Bu praktik olaraq nə deməkdir
Mühərrikin səmərəliliyi, çevirici dizaynı, batareya kimyası, istilik idarəetməsi, nəzarət alqoritmlərindəki irəliləyişlər-bunlardan hər hansı biri iynəni ümumi regenerativ effektivliyə doğru hərəkət etdirir. Tam sistemin koordinasiyalı işləməsi enerjinin bərpasını təmin edir.
Magistral yolda sürmək? Minimum regenerasiya imkanı. Uzadılmış enişli və ya tez-tez dayanan marşrutlar? Əhəmiyyətli enerji bərpası. Donanma operatorları həmçinin əyləc komponentlərinin istifadə müddətinin adi avtomobillərlə müqayisədə 3-5 dəfə uzadıldığını görürlər-quyu dizaynlı EV-də sürtünmə əyləcləri-şəhər sürməkdə çətinliklə istifadə olunur.
İyirmi il əvvəl ikinci dərəcəli fayda kimi başlayan şey indi dəyər təklifi üçün əsasdır. Fizika dəyişməyib. Bu fizikadan səmərəli şəkildə istifadə etmək üçün tələb olunan batareya texnologiyası yetişdi. Fərq budur. SEPTA tək yarımstansiya qurğusundan hər il yarım milyon gəlir-bu, dəmir yolu innovasiyası ilə bağlı deyil, litium{5}}ison sistemlərinin nəhayət həmişə orada olanı tutmaq üçün kifayət qədər yaxşı olması ilə bağlıdır.
