Гибридные автомобили
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
арей и их возможных альтернатив, даже если аккумуляторные автомобили ждет только ограниченное будущее.[2]
. Аккумуляторная батарея
Единственная цель любой аккумуляторной батареи состоит в том, чтобы накапливать электроэнергию и отдавать ее по требованию.
Независимо оттого, практичны электромобили или нет, все транспортные средства нуждаются в некотором устройстве, чтобы хранить энергию. Даже обычный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания нуждается в аккумуляторе для запуска и для включения всех его электрических систем, независимо оттого, производит ли генератор переменного тока достаточно энергии в этот момент.
Гибридные автомобили и автомобили на топливных элементах скорее всего будут нуждаться в более мощном энергетическом буфере, или в аккумуляторной батарее или ее альтернативе, для того чтобы обеспечить работу их силовых установок с максимальной эффективностью в течение всего времени. Буфер будет заботиться о пиковых нагрузках, запасая энергию и отдавая ее по требованию. Аккумуляторные батареи будут иметь будущее, независимо от того, как будет развиваться автомобильная техника.
Для использования в автомобилях батарея, очевидно, должна быть перезаряжающейся, а не выбрасываемой, которые мы используем в портативных радиоприемниках и фонарях. Существует много химических составляющих, которые могут быть использованы как основа для перезаряжающихся батарей.
Некоторые накапливают больше энергии (по отношению к весу и размерам), чем другие, но многие высокоэффективные комбинации требуют экзотических и дорогих материалов, а есть такие, которые потенциально опасны или по отдельности, или в комбинации. Лучшими энергетическими показателями на сегодняшний день обладает батарея, которую можно получить соединением водорода и фтора, но никто из тех, у кого есть чувство самосохранения, не попробовал создать ее.
Давайте рассмотрим работу по накапливанию энергии на примере бензина и свинцово-кислотного аккумулятора. Энергия, получаемая при сгорании 1 кг бензина, эквивалентна примерно 12 кВт/ч, из которой 4,5 кВт/ч переходит в механическую энергию в двигателе внутреннего сгорания стандартной эффективности. Стандартный автомобильный 12-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор емкостью 50 ампер/часов накапливает энергии 0,6 кВт/ч, а весит приблизительно 20 кг.
Таким образом, банк свинцово-кислотных аккумуляторов с запасом 4,8 кВт/ч, учитывая небольшие потери энергии при ее преобразовании, весит около 160 кг. Тщательно оптимизированная конструкция банка и его компонентов, возможно, уменьшит его вес до 100 кг.
Другими словами, чтобы хранить заданное количество энергии, батарея весит в 100 раз больше эквивалентного количества бензина, и автомобиль должен нести этот вес на себе, еще больше снижая эффективность. Серьезно исследовались концепции создания более совершенных аккумуляторов, и они дали возможность улучшить характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов в четыре раза, а это значит, что они будут весить в 25 раз больше, чем весит эквивалентный им бензин в баке.
Однако, поскольку борьба за сохранение окружающей среды стала серьезной силой в 70-е годы, разработке таких аккумуляторов были посвящены интенсивные исследования.
Результаты не были поражающими. В одном обзоре в конце 1990 года сообщалось, что число концептуальных автомобильных аккумуляторов, серьезно изучавшихся с конца 70-х, сократилось до шести вариантов, имеющих перспективу использования в обозримом будущем. Они включали в себя хорошо зарекомендовавшие себя свинцово-кислотные аккумуляторы и никель-кадмиевые аккумуляторы.
Оставшиеся четыре типа включали в себя никель-металлические гидриды, содо-никелевые хлориды, литий-углеродные и литий-полимерные (литий-ионные). Несмотря на то что показатели этих аккумуляторов значительно лучше, чем у свинцово-кислотных, стоимость всех этих аккумуляторов, без исключения, намного больше, хотя на это можно возразить, что часть их стоимости компенсируется более долгим сроком службы.
На практике большинство производителей автомобилей оборудовали свои демонстрационные электромобили, гибридные и автомобили с топливными элементами никель-металлическими гибридами и литий-ионными аккумуляторами. Эти два типа сегодня хорошо разработаны технически, но остаются очень дорогими, по сравнению со свинцово-кислотными, которые пока производятся в больших объемах.
Одной из возможных альтернатив аккумуляторной батарее является конденсатор, который лучше накапливает энергию и имеет лучшие показатели отдачи энергии (аккумуляторы перегреваются, если энергию забирать от них слишком быстро). Конденсаторы наиболее известны как очень маленькие детали электрических цепей, в которых они накапливают энергию вместо того, чтобы пропускать электрический ток. Батареи из больших конденсаторов способны накапливать значительные количества электроэнергии.
Вместе с тем конденсаторы не подходят для долговременного хранения энергии, они эффективны при кратковременном хранении - например, для накапливания энергии при торможении, перед тем, как отдать ее при разгоне. В 1997 году Honda продемонстрировала автомобиль с батареей конденсаторов, которая могла накапливать достаточно энергии, чтобы снабжать ею электродвигатель в 10 кВт в течение 12 секунд, времени достаточного для разгона на автостраде или для совершения обгона.
Некоторые японские исследовательские группы предполагают использовать к?/p>