Rafbílarafhlöður vs. blendingarafhlöður: Lykilmunur
Þróun rafknúinna ökutækja hefur gert hugtökin „rafbíll“ (Battery Electric Vehicle/BEV) og „hybrid car“ (HEV, þar á meðal Plug-in Hybrid/PHEV) sífellt þekktari. Að baki mismunandi tækni er einn lykilþáttur sem ákvarðar hvernig hún virkar, skilvirkni hennar, kostnað og jafnvel akstursupplifun: rafhlaðan. Þó að báðar geymi raforku eru rafhlöður í rafmagnsbílum og rafhlöður í tvinnbílum hannaðar fyrir mismunandi tilgang, stærðir og notkunaraðferðir. Þessi grein fjallar skýrt og hagnýtt um helstu muninn á rafbílarafhlöðum og tvinnbílarafhlöðum.
1) Helsta hlutverk rafhlöðu í drifkerfi
Í hreinum rafbílum (e. pure electric vehicle, BEV) er rafhlaðan aðalorkugjafinn. Rafmagnið frá rafhlöðunni er notað til að knýja rafmótorinn stöðugt. Þess vegna verður rafhlaða í BEV að geta veitt mikla afköst fyrir nægilega drægni, en jafnframt að geta veitt mikið afl fyrir hröðun og hraða.
Í tvinnbílum virkar rafhlaðan sem aðstoðarvél bensín-/dísilvélarinnar. Hefðbundin vél er aðalaflgjafinn í flestum tilfellum, en rafhlaðan aðstoðar við hröðun, ræsingu, stöðvun og hægan akstur. Í hefðbundnum tvinnbílum (HEV) kemur hleðsla rafhlöðunnar almennt með endurnýjandi hemlun og vélinni. Í tengiltvinnbílum (PHEV) er einnig hægt að hlaða rafhlöðuna utanaðkomandi, sem gerir henni kleift að ferðast ákveðna vegalengd eingöngu á rafmagni áður en vélin byrjar að virka.
2) Rafhlöðugeta: Stór vs. Miðlungs/Lítil
Auðveldasti munurinn að sjá er afkastagetan.
– Rafhlöður rafknúinna ökutækja eru almennt á bilinu 40–100 kWh (sumar jafnvel meira), allt eftir gerð og markmiði.
– Hybridrafhlöður (HEV) eru yfirleitt mun minni, oft á bilinu 1–2 kWh (þó það sé mismunandi).
– Rafhlöður fyrir tengiltvinnbíla (PHEV) eru mitt á milli: um 8–25 kWh, þar sem þær eiga að veita nokkra tugi kílómetra drægni í „rafmagnsstillingu“.
Meiri afkastageta rafknúinna ökutækja gerir rafhlöðurnar þyngri og krefjast flóknari kæli- og verndarkerfa. Aftur á móti eru rafknúnar ökutækjar tiltölulega minni, léttari og almennt ekki hannaðar fyrir langar akstursdrægnir eingöngu með rafmagni.
3) Notkunarstefna (dýpt útskriftar) og endingartími
Rafhlöður rafbíla (BEV) eru notaðar til að knýja ökutækið daglega, sem þýðir að þær framleiða meiri orku (hleðsla og afhleðsla). Hins vegar eru rafbílar yfirleitt hannaðir með háþróuðum rafhlöðustjórnunarkerfum (BMS) til að viðhalda heilbrigði rafhlöðunnar, til dæmis með því að takmarka notkun við ákveðin efri og neðri mörk (buffer). Hitastýring er einnig mikilvæg, þar sem hitastig hefur mikil áhrif á niðurbrot rafhlöðunnar.
Í blendingabílum starfa rafhlöður oft innan þrengra „öryggisbils“. Hraðbílar viðhalda oft ákveðnu rafhlöðumagni (t.d. ekki of fullum eða of tómum) til að veita skjót aflgjafa og fá endurnýjanlega orku allan tímann. Vegna lítillar afkastagetu þeirra geta hringrásir komið fyrir oft en á grunnu dýpi. Þetta hjálpar til við að viðhalda líftíma rafhlöðunnar, þó það sé samt háð hönnun og gæðum rafhlöðunnar.
4) Hleðsla: Hleðsluinnviðir vs. endurnýjunarhleðsla og vél
Rafmagnsbílar reiða sig mjög á ytri hleðslu: heimahleðslu (AC) eða hraðhleðslu (DC). Hleðsluhraði er breytilegur, allt frá nokkrum klukkustundum heima upp í tugi mínútna við hraðhleðslutæki, allt eftir afli hleðslutækisins og getu ökutækisins.
Blendingsbílar (HEV) þurfa almennt ekki rafmagnsinnstungu. Rafhlaðan er hlaðin með:
– Endurnýjandi hemlun (hemlunarorka breytist í rafmagn)
– Vél (með rafal)
Tengiltvinnbíll (PHEV) sameinar þetta tvennt: hann er hægt að hlaða utanaðkomandi eins og rafmagnsbíl, en er samt með varaaflsvél. Þetta er tilvalið fyrir notendur sem vilja sveigjanleika: daglegar ferðir til og frá vinnu geta verið rafknúnar, en langar ferðir geta verið minna háðar hleðslutæki.
5) Tegund efnafræði rafhlöðu og hitakröfur
Bæði rafknúnir ökutæki og blendingarbílar geta notað svipaða efnasamsetningu rafhlöðu, en þróunin í notkun er mismunandi.
– Rafmagnsbílar nota oft litíumjónarafhlöður með efnafræðilegum frávikum eins og NMC/NCA (orka) eða LFP (hitaþolnari, lengri líftími, lægri kostnaður en minni orkuþéttleiki).
– Blendingar nota einnig litíum-jón rafhlöður, en sumar gerðir (sérstaklega eldri kynslóðir) nota NiMH (nikkel-málmhýdríð) vegna þess að það er þekkt fyrir að vera sterkt, öruggt og hentugt fyrir hraðar hleðslu- og afhleðslulotur.
Hvað varðar kælingu nota rafknúnir rafbílar almennt flóknari hitakerfi (oft fljótandi) vegna þess að rafhlöðurnar þeirra eru stórar og þarf að halda þeim við kjörhita, sérstaklega við hraðhleðslu. Blendingar þurfa kælingu, en hönnun þeirra getur verið einfaldari vegna lítillar afkastagetu og sjaldgæfrar notkunar á „ofurhröðum hleðslutækjum“ eins og jafnstraumshleðslu.
6) Afköst, skilvirkni og hlutverk rafhlöðu
Í rafknúnum ökutækjum er afköstin nátengd rafhlöðunni: hröðunargeta, hleðsluhraði og stöðugleiki afls þegar rafhlaðan er tóm fer eftir hönnun pakkans, BMS og útskriftarhraða.
Í blendingabílum virkar rafhlaðan frekar sem „hvatamaður“ og skilvirknijafnari. Til dæmis:
– Þegar bíllinn festist í umferð getur hann ekið hægt með rafmótornum þannig að vélin þarf sjaldnar að snúast.
– Við hröðun aðstoðar rafmótorinn vélina svo að hægt sé að draga úr eldsneytisnotkun.
– Við hemlun skilar orka sem venjulega tapast sem hiti sér aftur til rafhlöðunnar.
Þar af leiðandi skila blendingar ekki alltaf „alrafmagns“ tilfinningunni, en þeir skara oft fram úr í eldsneytisnýtingu við akstursþröng.
7) Kostnaður, flækjustig og áhætta meðferðar
Almennt séð eru rafgeymar fyrir rafbíla dýrari vegna stærðar og afkastagetu. Hins vegar eru rafbílar með einfaldari vélrænni drifrás (engin brunahreyfill), sem leiðir til lægri viðhaldskostnaðar (engin vélarolía, kerti o.s.frv.).
Blendingarbílar eru í einstakri stöðu: rafhlöðurnar eru minni (sem getur lækkað kostnað við rafhlöður), en blendingarbílar eru með tvær drifrásir (vél og rafmagn). Þessi flækjustig getur haft áhrif á viðhaldskostnað og hugsanlegar viðgerðir til lengri tíma litið, þó að í reynd séu margir blendingarbílar þekktir fyrir langlífi vegna þroskuðra kerfa sinna.
Fyrir hleðslutæki (PHEV) eykst flækjustigið þar sem þau eru með stærri rafhlöðu en hleðslutæki, hleðslutengi, en samt vél. Ef notendur hlaða oft og hámarka rafmagnsstillingu geta hleðslutæki (PHEV) verið mjög skilvirk. Hins vegar, ef þau eru hlaðin sjaldan, getur aukaþyngd rafhlöðunnar gert eldsneytisnotkunina minni en ákjósanlegasta neyðartilvikið samanborið við hleðslutæki.
8) Áhrif á farþegarými og hönnun ökutækis
Rafhlöður fyrir rafknúna ökutæki eru yfirleitt settar á gólfið (hjólabrettapall). Þetta veitir lágan og stöðugan þyngdarpunkt en bætir við heildarþyngd ökutækisins.
Í tvinnbílum er minni rafgeymirinn oft staðsettur undir aftursætinu eða í skottinu. Þetta minnkar venjulega rými í farþegarýminu, en í sumum gerðum getur skottrýmið verið minna samanborið við útgáfur sem eru ekki tvinnbílar.
Niðurstaða
Helstu munurinn á rafhlöðum rafbíla og tvinnbíla liggur í hlutverki þeirra, afkastagetu, hleðsluaðferð og notkunarstefnu. Rafhlöður rafbíla eru „hjartað“ í ökutækinu: stórar, hannaðar fyrir mikla drægni og afköst og mjög háðar utanaðkomandi hleðslu. Tvinnbílar eru minni og þjóna sem félagi við vélina, auka skilvirkni og nýta hemlunarorku; í tvinnbílum brúar rafhlaðan bilið á milli upplifunar rafbíls og sveigjanleika hefðbundinnar vél.
Ef þú ert að leita að rafknúinni akstursupplifun og ert tilbúinn að halda hleðsluvenjum gangandi, þá bjóða rafknúnir ökutæki upp á einfaldleika og mögulega lágan rekstrarkostnað. Ef þú vilt skilvirkni án þess að reiða þig mikið á hleðslukerfi, þá eru tvinnbílar hagnýtur kostur. Á sama tíma henta hleðslutæki fyrir þá sem vilja „báða heima“: rafknúna til daglegrar notkunar og vél fyrir langar ferðir.
Ef þú vilt get ég bætt við samanburðartöflu (afkastageta, hleðslumynstur, kostnaður, kostir og gallar) eða aðlagað þessa grein að indónesísku samhengi (gerðir hleðslutækja, ferðavenjur og atriði varðandi rafmagnskostnað samanborið við eldsneytiskostnað).
