ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ГИБРИДОМОБИЛЯ С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ НАКОПИТЕЛЕМ И КОНДЕНСАТОРОМ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ Дедов С. И. – студент группы ЭММ-63, Штанг А. А. – к.т.н., доцент РФ, Новосибирская область, г. Новосибирск, ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» Актуальность. На данном этапе технологического прогресса переход на экологичные виды транспортных средств (ТС) является одним из приоритетных. В ведущих странах мира снижается количество ТС, использующих бензиновое топливо в пользу электротранспорта, гибридных видов ТС, транспорта на топливных ячейках и др. Сложность применения автономных электротранспортных средств в России обуславливается суровым климатом. Для поддержания микроклимата в ТС и обогрева накопительного блока расходуется значительная часть энергии аккумулятора. Распространение получили гибридомобили, сочетающие в себе достоинства автомобиля и электромобиля. Предмет исследования. Энергетическая установка гибридомобиля. Цель исследования. Сравнение параметров энергетической установки гибридомобиля, использующей в качестве НЭ электрохимический накопитель (ЭХН) и конденсатор двойного электрического слоя (КДЭС). Основные положения исследовательской работы. Наиболее распространенным вариантом НЭ в гибридомобилях является литий-ионный аккумулятор, имеющий наилучшие характеристики среди ЭХН (таблица 1). ЛИА состоит из электродов, разделенных пористым сепаратором, пропитанным электролитом. Пакет электродов помещён в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъёмникам (рисунок 1). Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решётку других материалов (например, в графит, окислы и соли металлов) с образованием химической связи. Однако эксплуатация ЛИА вызывает затруднения – при падении температуры ниже 0 ºС происходит существенное падение мощности до 40-50 % [2]. Для сохранения дальности хода производители увеличивают объем накопительного блока, что отрицательно сказывается на массогабаритных показателях и на цене ТС в целом. Также ЛИА не приспособлен к частому процессу заряда-разряда. Принимая во внимание тот факт, что ТС в городской среде перемещается, совершая частые пуски и торможения, применение ЛИА нерационально. Рисунок 1 – Схема работы ЛИА Таблица 1 – Характеристики литий-ионных аккмуляторов
КДЭС отличается от обычных конденсаторов тем, что не содержит диэлектрик. Обычно в качестве твердого проводящего материала используется активированный уголь. Пространство между двумя электродами заполнено электролитом, и КДЭС заряжается и разряжается за счет адсорбции и десорбции ионов к поверхностям электродов и от них (рисунок 2). Рисунок 2 - Схема работы КДЭС КДЭС позволяет совершать частые пуски и торможения с рекуперированием энергии без ухудшения собственных характеристик НЭ в дальнейшем, не подвержены падению мощности при отрицательных температурах. Преимуществом также является быстрый заряд НЭ. Из недостатков следует отметить низкую удельную энергоемкость по сравнению с ЭХН, и более высокую цену. Характеристики КДЭС представлены в таблице 2. Таблица 2 – Характеристики конденсаторов двойного электрического слоя
Накопительный блок составляет значительную долю стоимости гибридомобиля. Для рентабельности гибридомобиля необходимо, что бы срок службы НЭ был не менее срока эксплуатации ТС. Двигаясь в городской среде, происходит частое реверсирование потока энергии в накопителе. Из представленных вариантов НЭ целесообразно применять КДЭС в виду значительного ресурса циклов заряда-разряда, а также сохранения динамических свойств и дальности хода ТС при отрицательной температуре. Заключение. С учетом условий эксплуатации и режимов работы гибридомобиля в городской среде, в качестве накопительного блока рациональнее использовать КДЭС. Список использованных источников:
|