بطاريات
نماذج من 75 watt-hour/kilogram ايون الليثيوم بوليمر بطارية . ليثيوم ايون الخلايا يمكن أن توفر أحدث ما يصل الى 130 درجة غربا ح / كغ والأخير من خلال الآلاف من دورات الشحن.
المقال الرئيسي : بطارية السيارة الكهربائية
بطارية قابلة للشحن المواد المستخدمة في السيارات الكهربائية وتشمل حامض الرصاص ("غمر" و VRLA ) ، البلى , معدن النيكل هيدريد , ليثيوم ايون ، , البوليمر لى ايون ، وأقل شيوعا ، و الزنك في الهواء و الملح المصهور . و فوسفات الحديد بطارية ليثيوم يتم حاليا واحدة من أكثر واعدة بطارية السيارة الكهربائية المتغيرات بسبب وزنها الخفيف ، والكثافة العالية للطاقة ، وعدم وجود هارب الحرارية القضايا التي ابتليت الكمبيوتر المحمول ليثيوم ايون البطاريات. من الكهرباء المخزنة في البطاريات يتم قياس كمية في ساعات أمبير أو coulombs ، مع مجموع الطاقة تقاس غالبا في ساعات واط.
تاريخيا ، والمركبات الكهربائية بشيفس كان مشاكل مع بطارية تكاليف عالية ، وبين مجموعة محدودة شحن البطارية والشحن الوقت ، وعمر البطارية ، والتي حدت من اعتمادها على نطاق واسع. استمرار التقدم تكنولوجيا البطاريات وتناولت العديد من هذه المشاكل ، في الآونة الأخيرة العديد من النماذج ونموذج أولي ، وإنتاج النماذج قد تم وأعلن عدد قليل من المستقبل.
[تحرير ]الشحن
المادة الرئيسية : محطة الشحن
خفيفة للغاية من جانب التصميم IWK
محطة الشحن في ريو دي جانيرو , البرازيل . يتم تشغيل هذه المحطة من قبل شركة بتروبراس واستخدامات الطاقة الشمسية.
يجب أن يكون دوريا في شحن بطاريات BEVs (انظر إعادة تركيب أيضا ، أدناه). الاتهام الأكثر شيوعا BEVs من شبكة الكهرباء (في المنزل أو الشارع أو باستخدام محطة شحن متجر) ، والتي هي بدورها ولدت من مجموعة متنوعة من الموارد المحلية ، مثل الفحم , الطاقة الكهرمائية , النووية وغيرها. السلطة الرئيسية مثل سقف أعلى الضوئية لوحات الخلايا الشمسية ، الطاقة المائية الصغيرة أو الرياح يمكن أن تستخدم أيضا ويتم ترقية بسبب المخاوف بشأن ظاهرة الاحتباس الحراري.
الشحن الوقت محدود في المقام الأول عن طريق قدرة شبكة الاتصال. والعادية المنزلية منفذ ما بين 1.5 كيلو واط (في الولايات المتحدة وكندا واليابان ودول أخرى مع 110 فولت العرض) إلى 3 كيلو واط (في البلدان التي لديها امدادات 220/240V). الرئيسية للاتصال منزل قد تكون قادرة على تحمل 10 كيلو واط ، وتثبيت الأسلاك يمكن أن تكون خاصة لاستخدام هذه. في هذه السلطة مستوى أعلى الشحن ولو كان صغيرا ، و 7 كيلوواط · س (22-45 كم) حزمة ، وربما يتطلب ساعة واحدة. هذه هي صغيرة بالمقارنة مع معدل التنفيذ الفعال لأعمال السلطة في المتوسط البنزين مضخة ، حوالي 5،000 كيلو واط. وحتى لو امدادات الطاقة ويمكن زيادة ، ومعظم البطاريات لا تقبل في تهمة أكبر من معدل تهمة ("1 ج ") ، وذلك لأن معدلات عالية تهمة يكون لها أثر سلبي على قدرات أداء البطاريات. [42]ومع ذلك ، فإن وسائل الطاقة التقليدية لا تكفي لشحن البطاريات ليلة وضحاها.
في عام 1995 ، اتهم بعض محطات الشحن BEVs في ساعة واحدة. في نوفمبر 1997 ، اشترت فورد المسؤول نظام سريع تنتجها AeroVironment يسمى "PosiCharge" لاختبار أساطيلها من المركبات الكهربائية الحارس ، والتي اتهم بها وبطاريات الرصاص الحمضية في ما بين ستة وخمسة عشر دقيقة. في شباط / فبراير 1998 ، أعلن الأمين العام للسيارات إصدار لها " ماغني المسؤول النظام "التي يمكن إعادة شحن نيمه البطاريات في حوالي عشر دقائق ، وتقدم مجموعة من 60 الى 100 ميل (100 حتي 160 كم).[43]
في عام 2005 ، الجهاز المحمول بطارية التصاميم من قبل شركة توشيبا وادعت أن تكون قادرة على قبول 80 ٪ رسوم في اقل من 60 ثانية. [44]تحجيم هذه السلطة محددة تصل إلى نفس كيلوواط · س 7 إف حزمة ونتيجة مميزة في حاجة إلى الذروة من 340 كيلو واط من مصدر لتلك 60 ثانية. وليس من الواضح أن هذه البطاريات سوف تعمل مباشرة في شكل حرارة BEVs تراكم قد تجعلها غير آمنة.
Altairnano 'ق NanoSafe شحن البطاريات يمكن أن تكون في عدة دقائق ، مقابل الساعات المطلوبة للبطاريات القابلة لإعادة الشحن الأخرى. يمكن أن يكون اتهم وNanoSafe الخلية إلى حوالي 95 ٪ في القدرة على تهمة ما يقرب من 10 دقيقة.[45][46]
معظم الناس لا تتطلب عادة شحن سريع لأن لديهم ما يكفي من الوقت ، 30 دقيقة لمدة ست ساعات (اعتمادا على مستوى أداء) خلال يوم العمل أو في المنزل ليلة وضحاها لإعادة شحن. الشحن لا تتطلب اهتماما لذلك يستغرق سوى بضع ثوان من المالك الوقت لتوصيل وإلغاء توصيل مصدر الشحن. بيف السائقين يفضلون في كثير من الأحيان تغذى في المنزل ، وتجنب ازعاج من زيارة محطة الشحن. بعض أماكن وقوف السيارات توفير الخلجان خاصة لشحن السيارات الكهربائية مع المقدمة -- مدعوم من ألواح الطاقة الشمسية في بعض الأحيان. في المناطق الأكثر برودة مثل فنلندا والولايات المتحدة بعض دول شمال كندا ويوجد بالفعل بعض البنية التحتية لوسائل السلطة العامة ، وأماكن انتظار السيارات وقوف السيارات في متر ، قدمت أساسا للاستخدام من قبل كتلة سخانات ومع مجموعة قواطع الدوائر الكهربائية الحالية التي تحول دون توجه كبير لأخرى الاستخدامات.[47]
[عدل ]وصلات
يمكن أن يكون متصلا وفرض سلطة السيارة بطريقتين باستخدام ( اقتران الكهربائية ). الأول هو الاتصال المباشر الكهربائية المعروفة باسم اقتران موصل . هذا قد يكون بسيطا مثل أنابيب مانعة لتسرب الماء يؤدي إلى مقبس خاص من خلال الكابلات عالية السعة مع موصلات لحماية المستخدم من الجهد العالي ومعايير عدة ، مثل J1772 ش و اللجنة الانتخابية المستقلة 62196 ، التعايش. النهج الثاني هو معروف و الشحن الحثي . أ 'مجداف خاصة إدراج' هو في فتحة في السيارة. وقد إعتمد هو واحد من اختتام محول ، في حين أن الآخر هو في صلب السيارة. عندما يتم إدراجها مجداف يكمل الكهرومغناطيسي الذي ينص على حلبة السلطة للبطارية. في نظام واحد حثي الشحن ، ومرفق واحد لف لالسفلي من السيارة ، ويبقى الآخر على أرضية المرآب.[48]
والميزة الرئيسية لهذا النهج الاستقرائي هي ان يكون هناك أي إمكانية ل صدمة كهربائية كما ان هناك تعريض أي الموصلات ، على الرغم من تشابك ، الروابط الخاصة و تجمعين كونغوليين (للكشف عن خطأ الأرض) يمكن أن اقتران موصل ما يقرب من آمن بها. استقرائي من دعاة فرض تويوتا اعتبر ان في عام 1998 أن التكلفة الإجمالية الاختلافات كانت ضئيلة ، في حين أن فرض رسوم مؤيد موصل من فورد واعتبر أن فرض رسوم التوصيل كان أكثر فعالية من حيث التكلفة.[49]
[عدل ]السفر نطاق قبل إعادة شحنها
مجموعة من السيارات الكهربائية يعتمد على عدد ونوع من البطاريات المستعملة. وزن ونوع من المركبات ، ومتطلبات الأداء من برنامج التشغيل ، أيضا أن يكون له تأثير تماما كما يفعلون على مجموعة من السيارات التقليدية . مجموعة ل تحويل السيارات الكهربائية يعتمد على نوع البطارية :
بطاريات الرصاص الحمضية لا تزال النموذج الأكثر استخداما للطاقة بالنسبة لمعظم السيارات الكهربائية المستخدمة اليوم. على سبيل المثال بالمقارنة مع بطاريات ليثيوم أيون ، فهي تصل إلى 3x أرخص. تكاليف البناء الأولية هي أقل بكثير من بطارية لأنواع أخرى ، وعلى الرغم من انتاج الطاقة في الوزن هو أفقر من التصميمات الأخرى ، ومدى وقوة يمكن أن تضاف بسهولة عن طريق زيادة عدد البطاريات.[50]
المصنعين لا تستخدم هذه البطاريات في تصاميم جديدة بسبب زيادة تكاليف الصيانة مقارنة مع بطاريات الصلبة والوزن والجزء الأكبر مما يؤثر على معالجة والفضاء للمركبة.
فهي النموذج الرئيسي للبطارية في الطريق غير الذهاب السيارات الكهربائية مثل دراجات التنقل والرافعات الشوكية الكهربائية.
معظم التحويلات غير التجارية بصفة عامة مجموعة من 30 الى 80 كم (20 إلى 50 ميل). انتاج المركبات الكهربائية مع بطاريات الرصاص الحمضية هي قادرة على ما يصل الى 130 كيلومترا (80 ميلا) لكل تهمة.
نيمه البطاريات وأعلى كثافة الطاقة ، ويمكن تقديم ما يصل الى 200 كيلومتر (120 ميل) من النطاق.
و بطارية ايون الليثيوم في ميلانو tzero الدفع يوفر 400 الى 500 كيلومتر (200 إلى 300 ميل) من مجموعة لكل تهمة. [51]القائمة سعر هذه السيارة عندما صدر كان عليه في عام 2003 كان 220،000 $.[52]
الليثيوم هو أيضا أقل تكلفة من النيكل.[53]
إيجاد التوازن الاقتصادي للطائفة ضد الأداء ، وقدرة البطارية مقابل الوزن ، ونوع البطارية مقابل تكلفة كل التحديات الصانع إف.
[تحرير ]استبدال
بديلا للشحن السريع هو ببساطة لتبادل استنزاف بطاريات أو استنزفت تقريبا (أو مجموعة وحدات الموسع البطارية ) مع بطاريات مشحونة بالكامل ، وليس كما الحنطور الخيول تم تغييرها في النزل التدريب . يمكن أن تكون بطاريات المؤجرة أو المستأجرة بدلا من اشترى ، ومن ثم تأجيل أعمال الصيانة لتأجير أو استئجار الشركة ، ويضمن توافر (انظر فكر الشمال ). في عام 1947 ، في أول نيسان السيارة الكهربائية ، والبطاريات كانت قابلة للإزالة ، حتى أنها يمكن أن تكون محل في محطات الوقود بأخرى مشحونة بالكامل. الشركة مكان أفضل لاعب واحد هو المحتملة في هذه السوق -- ولكن هم الإيجار ولا تأجير البطاريات ، واستخدامها كوسيلة لوضع حد لبيع كم / ميل للعملاء لديهم عقد مع. أعلنت شركة رينو في معرض فرانكفورت للسيارات 2009 ان لديهم برعاية شبكة من محطات الشحن والمكونات في المكونات خارج مراكز مبادلة البطارية. [1]صانعي السيارات وشركات أخرى تجري تحقيقا حول هذا الاحتمال.
(بما في ذلك الحافلات والشاحنات) ويمكن أيضا استخدام BEVs مقطورات المولد و تاجر مخدرات مقطورات لتوسيع نطاقها دون وزنا إضافيا خلال استخدام قصير المدى العادي. مقطورة يمكن استبداله المفرغة التي وضعتها تلك البطارية مشحونة على طول الطريق.
BEVs يمكن أن تصبح هذه السيارات الهجينة اعتمادا على المقطورة وأنواع السيارات والطاقة وتوليد القوة.
تم استبدال البطاريات المستخدمة في الحافلات الكهربائية في الألعاب الأولمبية الصيفية 2008.[54]
[عدل ]إعادة تعبئة
البروم تدفق البطاريات والزنك أو بطاريات الأكسدة الفاناديوم يمكن تعبئتها ، بدلا من إعادة شحنها ، وتوفير الوقت. ويمكن إعادة شحنها بالكهرباء المنضب ويكون عند نقطة التبادل ، أو اقتيدوا الى مركز بعيد.
[عدل ]المركبات إلى الشبكة : تحميل وشبكة التخزين المؤقت
المقال الرئيسي : المركبات إلى الشبكة
انظر أيضا : الاقتصاد 7 و تحميل موازنة (الطاقة الكهربائية)
و الشبكة الذكية يسمح BEVs لتوفير الطاقة إلى الشبكة ، وعلى وجه التحديد :
خلال فترات ذروة التحميل فترات ، عندما تكلفة الكهرباء يمكن أن تكون عالية جدا. ويمكن بعد هذه المركبات يمكن إعادة شحنها خلال خارج أوقات الذروة ساعات بأسعار أقل في الوقت الذي تساعد على امتصاص فائض جيل الليل. هنا البطاريات في المركبات تكون بمثابة نظام التخزين الموزعة على العازلة السلطة.
خلال انقطاع التيار الكهربائي ، وإمدادات الطوارئ الاحتياطية.
الفرضية الأساسية هنا هي مشابهة ل 7 الاقتصاد في المملكة المتحدة : حوافز لنشر مزيد من تحميل بالتساوي على مدار اليوم يقلل من الحاجة إلى ذروة الطلب مكلفة ، وبالتالي الحاجة إلى بناء محطات توليد الكهرباء التي يمكن أن العرض على الطلب.
[عدل ]فترة الحياة
ترتيب عادة فردية وبطاريات كبيرة في حزم بطارية من مختلف الجهد و أمبير ساعة المنتجات القدرة على إعطاء المطلوب قدرة الطاقة . يعتبر عمر البطارية يجب عند حساب تكلفة تمديد الملكية ، حيث أن جميع البطاريات تستهلك في النهاية ويجب استبداله. والمعدل الذي تنتهي يعتمد على عدد من العوامل.
و عمق التصريف (وزارة الدفاع) هو نسبة أوصت لتخزين الطاقة المتاحة لمجموع تلك البطارية التي سوف تحقق تصنيفا دوراتها. عميق دورة بطاريات الرصاص الحمضية وينبغي بصفة عامة لا يمكن تصريفها بأقل من طاقتها بنسبة 80 ٪. يمكن البقاء على قيد الحياة أكثر الصيغ الحديثة دورات أعمق.
في استخدام العالم الحقيقي ، بعض أسطول تويوتا RAV4 المركبات الكهربائية ، وذلك باستخدام نيمه البطاريات سوف تتجاوز 160 000 كم (100،000 ميل) ، وكان لتدهور كبير في نطاقها يوميا. [55]نقلا عن ذلك التقرير الختامية التقييم :
في اختبار للمركبات هو خمسة يدل على متانة طويلة الأجل من معدن النيكل هيدريد والقطارات محرك كهربائي. وقد لاحظ تم تدهور طفيف فقط أداء حتى الآن في أربع من أصل خمس سيارات.... بيانات الاختبار EVTC تقديم أدلة قوية على أن جميع المركبات الخمس سوف تتجاوز 100،000 ميل (160،000 كم) علامة. جنة الخبراء 'ق نقاط التجربة الإيجابية إلى احتمال قوي جدا من 130،000 إلى 150 ،000 ميل (210،000 إلى 240،000 كلم) النيكل المعدنية هيدريد بطارية ومحرك قطار العمر التشغيلي. ولذلك يمكن أن المركبات الكهربائية مباراة أو يتجاوز ميلا دورة حياة مماثلة مركبات محرك الاحتراق الداخلي.
في يونيو 2003 RAV4 من المركبات الكهربائية المستخدمة لجنة الخبراء الدائمة أسطول كانت 320 متر في المقام الأول من قبل القراء ، ومديري الخدمات ، والممثلين الميدانيين والمخططين ومعالجات خدمة البريد ، والدوريات الأمنية وcarpools. في خمس سنوات من العمل ، وكان الأسطول RAV4 إف للتسجيل أكثر من 6.9 مليون ميل ، والقضاء على نحو 830 طن من ملوثات الهواء ، ومنع أكثر من 3،700 طن من عوادم ثاني أكسيد الكربون 2من الانبعاثات. ونظرا لنجاح تشغيل المركبات الكهربائية لها حتى الآن ، لجنة الخبراء الدائمة يعتزم مواصلة استخدامها بشكل جيد بعد ان سجل كل 100،000 ميل (160،000 كم).
جاي لينو ق '1909 بيكر الكهربائية لا تزال تعمل على الأصلي الخلايا اديسون . من تكاليف استبدال البطارية BEVs قد يكون جزئيا أو تعويض كامل من القضاء على بعض أعمال الصيانة العادية ، مثل النفط و فلتر التغييرات المطلوبة لICEVs ، وزيادة موثوقية BEVs نظرا لعدد أقل من الأجزاء المتحركة الخاصة بهم. وأيضا التخلص من أجزاء أخرى كثيرة تتطلب عادة في خدمة وصيانة السيارات العادية ، ومثل في علبة التروس ، والتبريد ، وضبط المحرك. والبطاريات الوقت بحاجة أخيرا استبدال نهائي ، ويمكن استبدالها بأخرى جيل لاحق والتي قد تقدم أداء أفضل الخصائص ، بنفس الطريقة التي يمكن للمرء أن يحل محل الكمبيوتر المحمول القديمة أو بطارية الهاتف المحمول.
[عدل ]السلامة
وإلى حد كبير من BEVs التعامل مع قضايا السلامة وفق المعايير الدولية الايزو 6469. وتنقسم هذه الوثيقة في ثلاثة أجزاء تتناول قضايا محددة هي :
على متن تخزين الطاقة الكهربائية ، أي بطارية
وسائل السلامة الوظيفية والحماية من الفشل
حماية الأشخاص من المخاطر الكهربائية.
رجال الاطفاء وعمال الانقاذ على تدريب خاص للتعامل مع ارتفاع الفولتية والمواد الكيميائية التي تصادف في الكهربائية والهجينة حوادث المركبات الكهربائية. في حين أن الحوادث بيف قد تثير مشاكل غير عادية ، مثل الحرائق والأدخنة الناتجة عن تفريغ البطارية السريع ، وهناك على ما يبدو ليس لديه معلومات متاحة بشأن ما إذا كانت هي ، بطبيعتها ، أكثر أو أقل خطورة من البنزين أو الديزل سيارات الاحتراق الداخلي التي تحمل الوقود القابلة للاشتعال. [عدل]
بطاريات ايون الليثيوم ويمكن نتيجة لارتفاع درجة حرارة الدائرة قصيرة أو تحطم الضرر. في كل 60،000 سيارة كهربائية يمكن أن تواجه مشكلة واحدة بسبب وجود خلية ليثيوم ايون المحموم. فشل من خلية واحدة يمكن أن تنتشر إلى خلايا أخرى داخل البطارية. وحتى لو كانت حرائق بطارية لا تزيد على نطاق واسع من الحرائق التي رافقت سيارات البنزين ، والصور السلبية في وسائل الإعلام قد يكون ضارا للانتقال إلى السيارات الكهربائية.[56]
[عدل ]المستقبل
[تحرير ]البطارية التكنولوجيا
المقال الرئيسي : بطارية السيارة الكهربائية
مستقبل بطارية السيارات الكهربائية يعتمد في المقام الأول على التكلفة وتوفر بطاريات ذات الكثافة العالية للطاقة ، وكثافة الطاقة ، والتهمة في وقت قصير والعمر الطويل ، وجميع الجوانب الأخرى مثل المحركات والسيارات وحدات التحكم ، وأجهزة الشحن وناضجة إلى حد ما وتكلفة تنافسية مع مكونات محرك الاحتراق الداخلي. لى ايون , لي بولي و الهواء بطاريات الزنك أظهرت كثافة الطاقة مرتفعة بما يكفي لتوفير نطاق وأوقات التغذية مقارنة السيارات التقليدية. [عدل ]وبحلول عام 2020 ، ما يقدر ب 30 ٪ من السيارات التي تسير على الطريق سوف تكون بطارية كهربائية أو تعمل بالكهرباء.[57]
بولور الفرنسية ، مجموعة شركات الخدمات اللوجستية المتقدمة ، ومفهوم السيارة ، ودعا Bluecar ، وذلك باستخدام بطاريات أيون ليثيوم بوليمر التي وضعتها شركة تابعة ، Batscap. وكانت مجموعة من 250 كيلومترا (160 ميل) وسرعة قصوى تبلغ 125 كلم / ساعة (80 ميلا في الساعة).[58]
مصنوعة كاثودات من بطاريات الليثيوم ايون أوائل عام 2007 من أكسيد فلز الليثيوم والكوبالت. هذه المواد باهظة الثمن ، ويمكن أن يطلق الأكسجين إذا المفرطه في الخلية. إذا كان يتم استبدال الكوبالت مع الفوسفات والحديد ، فإن الخلايا لا يحرق أو إطلاق الأكسجين تحت أية تهمة. قسط ثمن الهجينة أوائل عام 2007 حوالي 5000 دولار أمريكي ، وبعض من 3000 دولار للحزم الذي هو على بطارية نيكل ميتال هايدريد. في أوائل عام 2007 البنزين وأسعار الكهرباء ، التي من شأنها كسر حتى بعد ست إلى عشر سنوات من العمل. ويمكن للقسط الهجين الخريف الى 2000 دولار في خمس سنوات ، مع 1200 دولار أو أكثر من تلك التكلفة يجري من بطاريات ليثيوم أيون ، وكسر حتى بعد ثلاث سنوات.[59]
[عدل ]وسائل أخرى لتخزين الطاقة
التجريبية supercapacitors و دولاب الموازنة تخزين الطاقة أجهزة العرض مقارنة سعة التخزين ، وأسرع الشحن ، وانخفاض التقلبات. لديهم القدرة على تجاوز البطاريات القابلة لإعادة الشحن والتخزين ويفضل عن المركبات الكهربائية. [60]و الاتحاد الدولي للسيارات وشملت استخدامها في الرياضية لائحته لنظم الطاقة ل فورمولا واحد سباق السيارات في عام 2007 (على سبيل supercapacitors) و 2009 (على أجهزة تخزين الطاقة دولاب الموازنة).
EEStor يدعي قد وضعت supercapacitor لتخزين الكهرباء. وهذه الوحدات هي تيتانات مغلفة أكسيد الألومنيوم والزجاج لتحقيق مستوى من السعة وادعى أن يكون أعلى بكثير من تلك المتاحة حاليا في السوق. كثافة الطاقة المطالب به هو 1.0 إم جي / كيلوغرام في حين supercapacitors التجارية القائمة وعادة ما يكون في كثافة الطاقة بنحو 0.01 إم جي / كيلوغرام ، في حين بطاريات أيونات الليثيوم لديها كثافة الطاقة بنحو 0.59 إم جي / كغ إلى 0.95 إم جي / كيلوغرام). مطالبات EEStor أن تهمة لمدة دقيقة 5 يجب ان نعطي supercapacitor ما يكفي من الطاقة لإعطاء السيارة مجموعة من 400 كيلومتر (250 ميل).[61]
[عدل ]سيارات الطاقة الشمسية
المواد الرئيسية : سيارات الأجرة للطاقة الشمسية و طاقة شمسية مركبة
سيارات الطاقة الشمسية هي السيارات الكهربائية التي تستمد معظم أو كل من الكهرباء الخاصة بهم من بني في الألواح الشمسية. بعد عام 2005 التحدي العالمي للطاقة الشمسية التي أنشئت سباق السيارات الشمسية يمكن أن تتجاوز السرعات العالية والمواصفات والتي تم تغييرها لتوفير المركبات التي تستخدم مع الكثير مما يمكن تعديل ويمكن لوسائل النقل.
[عدل ]