Акумулятары для электрамабіляў супраць гібрыдных акумулятараў: ключавыя адрозненні
Развіццё электрамабіляў зрабіла тэрміны «электрамабіль» (Battery Electric Vehicle/BEV) і «гібрыдны аўтамабіль» (HEV, у тым ліку падключаемы да сеткі гібрыд/PHEV) усё больш вядомымі. За рознымі тэхналогіямі стаіць адзін ключавы кампанент, які вызначае тое, як яны працуюць, іх эфектыўнасць, кошт і нават уражанні ад кіравання: акумулятар. Нягледзячы на тое, што абедзве тэхналогіі захоўваюць электрычную энергію, акумулятары ў электрамабілях і акумулятары ў гібрыдных аўтамабілях прызначаны для розных мэтаў, памераў і стратэгій выкарыстання. У гэтым артыкуле выразна і практычна абмяркоўваюцца асноўныя адрозненні паміж акумулятарамі электрамабіляў і гібрыднымі акумулятарамі.
1) Асноўная функцыя акумулятара ў сістэме прывада
У чыста электрычным транспартным сродку (BEV) акумулятар з'яўляецца асноўнай крыніцай энергіі. Электрычная энергія ад акумулятара выкарыстоўваецца для пастаяннага харчавання электрарухавіка. Такім чынам, акумулятар BEV павінен быць здольны забяспечваць вялікую ёмістасць для дастатковага запасу ходу, а таксама забяспечваць высокую магутнасць для паскарэння і хуткасці.
У гібрыдных аўтамабілях акумулятар выступае ў якасці дапаўнення да бензінавага/дызельнага рухавіка. Звычайны рухавік застаецца асноўнай крыніцай энергіі ў большасці сітуацый, у той час як акумулятар дапамагае падчас паскарэння, запуску, прыпынку і павольнай язды. У звычайных гібрыдах (HEV) зарадка акумулятара звычайна адбываецца за кошт рэкуператыўнага тармажэння і рухавіка. У падключаемых гібрыдах (PHEV) акумулятар таксама можа зараджацца звонку, што дазваляе яму праехаць пэўную адлегласць толькі на электрычнасці, перш чым рухавік пачне працаваць.
2) Ёмістасць акумулятара: вялікая супраць сярэдняй/малой
Найпрасцей за ўсё заўважыць розніцу — гэта ёмістасць.
– Акумулятары электрамабіляў (BEV) звычайна маюць ёмістасць ад 40 да 100 кВт·г (некаторыя нават больш) у залежнасці ад мадэлі і мэтавага дыяпазону.
– Гібрыдныя (HEV) акумулятары звычайна значна меншыя, часта ў дыяпазоне 1–2 кВт·г (хаця гэтая ёмістасць можа адрознівацца).
– Акумулятары падключаемых гібрыдных аўтамабіляў (PHEV) знаходзяцца пасярэдзіне: каля 8–25 кВт·г, бо яны прызначаны для забеспячэння запасу ходу ў некалькі дзясяткаў кіламетраў у «электрычным рэжыме».
Большая ёмістасць электрамабіляў робіць акумулятары цяжэйшымі і патрабуе больш складаных сістэм астуджэння і абароны. У адрозненне ад гэтага, акумулятары гіганцкіх электрамабіляў адносна меншыя, лягчэйшыя і, як правіла, не прызначаныя для працяглых прабегаў толькі на электрычнасці.
3) Стратэгія выкарыстання (глыбіня разраду) і тэрмін службы
Акумулятары BEV выкарыстоўваюцца для штодзённага харчавання транспартнага сродку, гэта значыць, яны выпрацоўваюць больш энергіі (пры зарадцы і разрадцы). Аднак BEV звычайна распрацоўваюцца са складанымі сістэмамі кіравання акумулятарамі (BMS) для падтрымання іх спраўнасці, напрыклад, шляхам абмежавання выкарыстання пэўнымі верхнімі і ніжнімі межамі (буферамі). Кантроль тэмпературы таксама мае вырашальнае значэнне, бо дэградацыя акумулятара моцна залежыць ад тэмпературы.
У гібрыдах акумулятары, як правіла, працуюць у вузейшым «дыяпазоне бяспекі». Гібрыдныя электрамабілі часта падтрымліваюць пэўны ўзровень зарада акумулятара (напрыклад, не занадта поўны і не занадта пусты), каб забяспечыць хуткую падтрымку і атрымліваць рэгенератыўную энергію ў любы час. З-за іх невялікай ёмістасці цыклы могуць адбывацца часта, але на невялікай глыбіні. Гэта дапамагае падоўжыць тэрмін службы, хоць усё яшчэ залежыць ад канструкцыі і якасці элементаў.
4) Зарадка: зарадная інфраструктура супраць рэгенератыўнай і рухавіка
Электрамабілі (BEV) у значнай ступені залежаць ад знешняй зарадкі: хатняй зарадкі (пераменнага току) або хуткай зарадкі (пастаяннага току). Хуткасць зарадкі вар'іруецца ад некалькіх гадзін дома да дзясяткаў хвілін на хуткай зараднай прыладзе, у залежнасці ад магутнасці зараднай прылады і магчымасцей аўтамабіля.
Гібрыдным (HEV) аўтамабілям звычайна не патрабуецца разетка. Акумулятар зараджаецца:
– Рэкуператыўнае тармажэнне (энергія тармажэння пераўтвараецца ў электрычнасць)
– Рухавік (праз генератар)
Падключаемы гібрыд (PHEV) спалучае ў сабе дзве функцыі: яго можна зараджаць звонку, як электрамабіль, але пры гэтым ён мае рэзервовы рухавік. Гэта ідэальна падыходзіць для карыстальнікаў, якія жадаюць гнуткасці: штодзённыя паездкі на працу могуць забяспечвацца электрычнасцю, а доўгія паездкі менш залежаць ад зараднай прылады.
5) Тып хімічнага складу акумулятара і патрабаванні да яго тэмпературы
Як электрамабілі, так і гібрыды могуць выкарыстоўваць падобныя хімічныя склады акумулятараў, але тэндэнцыі іх укаранення адрозніваюцца.
– У электрамабілях часта выкарыстоўваюцца літый-іённыя акумулятары з хімічнымі варыяцыямі, такімі як NMC/NCA (высокая энергія) або LFP (больш цеплаўстойлівыя, больш працяглы тэрмін службы, больш нізкі кошт, але меншая шчыльнасць энергіі).
– Гібрыды таксама выкарыстоўваюць літый-іённыя акумулятары, але некаторыя мадэлі (асабліва старэйшых пакаленняў) выкарыстоўваюць NiMH (нікель-металгідрыдныя), бо яны вядомыя сваёй трываласцю, бяспекай і падыходзяць для хуткіх цыклаў зарадкі-разрадкі.
Што тычыцца астуджэння, то ў электрамабілях звычайна выкарыстоўваюцца больш складаныя цеплавыя сістэмы (часта вадкасныя), бо іх акумулятары вялікія і патрабуюць падтрымання аптымальнай тэмпературы, асабліва падчас хуткай зарадкі. Гібрыды сапраўды патрабуюць астуджэння, але іх канструкцыя можа быць прасцейшай з-за невялікай ёмістасці і рэдкага выкарыстання «звышхуткіх зарадных нагрузак», такіх як хуткая зарадка пастаянным токам.
6) Прадукцыйнасць, эфектыўнасць і роля батарэі
У электрамабілях BEV прадукцыйнасць цесна звязана з акумулятарам: здольнасць да паскарэння, хуткасць зарадкі і стабільнасць харчавання пры нізкім узроўні зарада акумулятара залежаць ад канструкцыі акумулятара, сістэмы кіравання акумулятарнымі батарэямі (BMS) і хуткасці разраду.
У гібрыдах акумулятар выступае хутчэй у якасці «ўзмацняльніка» і стабілізатара эфектыўнасці. Напрыклад:
– Калі аўтамабіль затрымаўся ў корку, ён можа рухацца павольна з дапамогай электрарухавіка, таму рухавіку даводзіцца ўключацца радзей.
– Падчас разгону электрарухавік дапамагае рухавіку, каб знізіць расход паліва.
– Пры тармажэнні энергія, якая звычайна губляецца ў выглядзе цяпла, вяртаецца ў акумулятар.
У выніку гібрыды не заўсёды даюць адчуванне "цалкам электрычнасці", але яны часта пераўзыходзяць па эканоміі паліва ў умовах частых прыпынкаў і стартаў.
7) Кошт, складанасць і рызыка лячэння
У цэлым, акумулятары для электрамабіляў BEV даражэйшыя з-за сваіх вялікіх памераў і ёмістасці. Аднак электрамабілі BEV маюць больш просты механічны прывад (няма рухавіка ўнутранага згарання), што прыводзіць да меншых выдаткаў на рэгулярнае тэхнічнае абслугоўванне (няма маторнага алею, свечак запальвання і г.д.).
Гібрыды знаходзяцца ў унікальным становішчы: іх акумулятары меншыя (што можа знізіць іх кошт), але гібрыдныя аўтамабілі маюць два прывады (рухавік і электрычны). Гэтая складанасць можа паўплываць на выдаткі на абслугоўванне і магчымы рамонт у доўгатэрміновай перспектыве, хоць на практыцы многія гібрыды вядомыя сваёй даўгавечнасцю дзякуючы сваім сталым сістэмам.
Для гібрыдных аўтамабіляў (PHEV) складанасць павялічваецца, бо яны маюць большы акумулятар, чым гібрыдныя электрамабілі, порт зарадкі, але ўсё яшчэ маюць рухавік. Калі карыстальнікі часта зараджаюць і максімальна выкарыстоўваюць рэжым электрамабіля, гібрыдныя электрамабілі могуць быць вельмі эфектыўнымі. Аднак, калі зараджаць рэдка, дадатковая вага акумулятара можа зрабіць расход паліва меншым за аптымальны ў параўнанні з гібрыднымі электрамабілямі.
8) Уплыў на прастору салона і канструкцыю аўтамабіля
Акумулятары BEV звычайна размяшчаюцца на падлозе (платформе для скейтборда). Гэта забяспечвае нізкі і стабільны цэнтр цяжару, але павялічвае агульную вагу транспартнага сродку.
У гібрыдах меншы акумулятар часта размяшчаецца пад заднім сядзеннем або ў багажніку. Звычайна гэта памяншае прастору салона, але ў некаторых мадэлях ёмістасць багажніка можа быць меншай у параўнанні з негібрыднымі версіямі.
Выснова
Асноўныя адрозненні паміж акумулятарамі электрамабіляў і гібрыднымі акумулятарамі заключаюцца ў іх ролі, ёмістасці, спосабе зарадкі і стратэгіі выкарыстання. Акумулятары BEV — гэта «сэрца» транспартнага сродку: вялікія, прызначаныя для вялікага запасу ходу і магутнасці, і вельмі залежаць ад знешняй зарадкі. Гібрыдныя акумулятары меншыя па памеры і служаць дадаткам да рухавіка, павялічваючы эфектыўнасць і выкарыстоўваючы энергію тармажэння; у гібрыдных аўтамабілях акумулятар пераадольвае разрыў паміж вопытам электрамабіля і гнуткасцю звычайнага рухавіка.
Калі вы шукаеце цалкам электрычны аўтамабіль і гатовыя рэгулярна зараджаць яго, электрамабілі BEV прапануюць прастату і патэнцыйна нізкія эксплуатацыйныя выдаткі. Калі вы хочаце эфектыўнасці без моцнай залежнасці ад зараднай інфраструктуры, гібрыды — практычны выбар. Тым часам гібрыды з падключаным рухавіком падыходзяць для тых, хто хоча мець «абодва свету»: электрычнасць для штодзённага выкарыстання і рухавік для доўгіх паездак.
Калі жадаеце, я магу дадаць параўнальную табліцу (ёмістасць, схемы зарадкі, кошт, плюсы і мінусы) або адаптаваць гэты артыкул да інданезійскага кантэксту (тыпы зарадных прылад, звычкі падарожжаў і меркаванні адносна кошту электрычнасці ў параўнанні з коштам паліва).
