Batteries pour véhicules hybrides et électriques

Dans notre article précédent, nous avons parlé de la batterie en tant que source d'électricité, nécessaire principalement pour démarrer une voiture, ainsi que pour le fonctionnement à relativement court terme des équipements électriques. Cependant, des exigences complètement différentes sont imposées sur les propriétés des batteries utilisées dans le domaine de la propulsion de gros appareils mobiles, dans notre cas, les véhicules hybrides et les véhicules électriques. Une quantité beaucoup plus importante d'énergie stockée est nécessaire pour alimenter un véhicule et doit être stockée quelque part. Dans une voiture classique à moteur à combustion interne, il est stocké dans le réservoir sous forme d'essence, de diesel ou de GPL. Dans le cas d'un véhicule électrique ou d'un véhicule hybride, il est stocké dans des batteries, ce qui peut être décrit comme le problème principal d'un véhicule électrique.

Les accumulateurs actuels peuvent stocker peu d'énergie, alors qu'ils sont plutôt encombrants, lourds, et en même temps, il faut plusieurs heures pour les recharger à leur maximum (généralement 8 ou plus). En revanche, les véhicules conventionnels équipés de moteurs à combustion interne peuvent stocker une grande quantité d'énergie par rapport aux batteries dans un petit boîtier, à condition que cela ne prenne qu'une minute, peut-être deux, pour se recharger. Malheureusement, le problème du stockage de l'électricité afflige les véhicules électriques depuis leur origine, et malgré des progrès indéniables, leur densité énergétique nécessaire pour alimenter un véhicule est encore très faible. Dans les lignes suivantes, économiser l'e-mail Nous discuterons plus en détail de l'énergie et essaierons de rapprocher la réalité des voitures à propulsion purement électrique ou hybride. Il existe de nombreux mythes autour de ces "voitures électroniques", il ne fait donc pas de mal d'examiner de plus près les avantages ou les inconvénients de tels entraînements.

Malheureusement, les chiffres donnés par les constructeurs sont également très douteux et plutôt théoriques. Par exemple, la Kia Venga contient un moteur électrique d'une puissance de 80 kW et d'un couple de 280 Nm. L'alimentation est fournie par des batteries lithium-ion d'une capacité de 24 kWh, l'autonomie estimée de Kia Vengy EV selon le constructeur est de 180 km. La capacité des batteries nous dit que, complètement chargées, elles peuvent fournir une consommation moteur de 24 kW, ou alimenter une consommation de 48 kW en une demi-heure, etc. Un simple recalcul, et on ne pourra pas rouler 180 km . Si l'on voulait penser à une telle autonomie, il faudrait alors rouler en moyenne à 60 km/h pendant environ 3 heures, et la puissance du moteur ne serait qu'un dixième de la valeur nominale, soit 8 kW. En d'autres termes, avec une conduite très prudente (prudente), où vous utiliserez presque certainement le frein au travail, une telle conduite est théoriquement possible. Bien sûr, nous n'envisageons pas l'inclusion de divers accessoires électriques. Tout le monde peut déjà imaginer ce qu'est une abnégation par rapport à une voiture classique. En même temps, vous versez 40 litres de carburant diesel dans le Venga classique et parcourez des centaines et des centaines de kilomètres sans restrictions. Pourquoi en est-il ainsi ? Essayons de comparer la quantité de cette énergie et le poids qu'une voiture classique peut contenir dans le réservoir, et combien une voiture électrique peut contenir dans les batteries - en savoir plus ici ICI.

Quelques faits de chimie et de physique

• pouvoir calorifique de l'essence : 42,7 MJ/kg,
• pouvoir calorifique du gazole : 41,9 MJ/kg,
• densité de l'essence : 725 kg/m3,
• densité de l'huile : 840 kg/m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J/s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

L'énergie est la capacité à effectuer un travail, mesurée en joules (J), kilowattheures (kWh). Le travail (mécanique) se manifeste par un changement d'énergie lors du mouvement du corps, a les mêmes unités que l'énergie. La puissance exprime la quantité de travail effectué par unité de temps, l'unité de base étant le watt (W).

Puissance spécifique des sources d'énergie

Ressource énergétique	Pouvoir calorifique / kg densité	Pouvoir calorifique / l Énergie / l	Énergie / kg
Essence	42,7 MJ/kg 725 kg/m3	30,96 MJ/l 8,60 kWh/l	11,86 kWh/kg
Huile	41,9 MJ/kg 840 kg/m3	35,20 MJ/l 9,78 kWh/l	11,64 kWh/kg
Batterie Li-ion (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh/kg

D'après ce qui précède, il ressort clairement que, par exemple, avec un pouvoir calorifique de 42,7 MJ/kg et une densité de 725 kg/m3, l'essence offre une énergie de 8,60 kWh par litre ou 11,86 kWh par kilogramme. Si nous construisons les batteries actuelles qui sont désormais installées dans les véhicules électriques, par exemple au lithium-ion, leur capacité est inférieure à 0,1 kWh par kilogramme (pour simplifier, nous considérerons 0,1 kWh). Les carburants conventionnels fournissent plus de cent fois plus d'énergie pour le même poids. Vous comprendrez que c'est une énorme différence. Si nous le décomposons en petits, par exemple, la Chevrolet Cruze avec une batterie de 31 kWh transporte une énergie qui peut contenir moins de 2,6 kg d'essence ou, si vous voulez, environ 3,5 litres d'essence.

Vous pouvez dire comment il est possible qu'une voiture électrique démarre, et non qu'elle ait encore plus de 100 km d'énergie. La raison est simple. Le moteur électrique est beaucoup plus efficace en termes de conversion d'énergie stockée en énergie mécanique. Typiquement, il devrait avoir un rendement de 90 %, alors que le rendement d'un moteur à combustion interne est d'environ 30 % pour un moteur à essence et de 35 % pour un moteur diesel. Par conséquent, pour fournir la même puissance au moteur électrique, il suffit avec une réserve d'énergie beaucoup plus faible.

Facilité d'utilisation des entraînements individuels

Après évaluation du calcul simplifié, on suppose que nous pouvons obtenir environ 2,58 kWh d'énergie mécanique à partir d'un litre d'essence, 3,42 kWh à partir d'un litre de carburant diesel et 0,09 kWh à partir d'un kilogramme de batterie lithium-ion. Ainsi, la différence n'est pas supérieure à cent fois, mais seulement environ trente fois. C'est le meilleur numéro, mais toujours pas vraiment rose. Prenons par exemple la sportive Audi R8. Ses batteries entièrement chargées, pesant 470 kg, ont une énergie équivalente à 16,3 litres d'essence ou seulement 12,3 litres de carburant diesel. Ou, si nous avions une Audi A4 3,0 TDI avec une capacité de réservoir de 62 litres de carburant diesel et que nous voulions avoir la même autonomie sur une batterie pure, nous aurions besoin d'environ 2350 2 kg de batteries. Jusqu'à présent, ce fait ne donne pas à la voiture électrique un avenir très brillant. Cependant, il n'est pas nécessaire de jeter un fusil de chasse sur le seigle, car la pression pour développer de telles "voitures électriques" sera relâchée par le lobby vert impitoyable, donc que les constructeurs automobiles le veuillent ou non, ils doivent produire quelque chose de "vert" . “. Les soi-disant hybrides, qui combinent un moteur à combustion interne avec un moteur électrique, remplacent définitivement un entraînement purement électrique. Actuellement, les plus connues sont, par exemple, la Toyota Prius (Auris HSD avec la même technologie hybride) ou la Honda Inside. Cependant, leur portée purement électrique est toujours risible. Dans le premier cas, environ 20 km (dans la dernière version de Plug In, il est porté «à» 1 km), et dans le second, Honda ne frappe même pas sur un entraînement purement électrique. Jusqu'à présent, l'efficacité qui en résulte dans la pratique n'est pas aussi miraculeuse que le suggère la publicité de masse. La réalité a montré qu'ils peuvent les colorer avec n'importe quel mouvement bleu (économie) principalement avec la technologie conventionnelle. L'avantage de la centrale électrique hybride réside principalement dans l'économie de carburant lors de la conduite en ville. Audi a récemment déclaré qu'actuellement, il suffit de réduire le poids corporel pour atteindre, en moyenne, la même économie de carburant que certaines marques obtiennent en installant un système hybride dans une voiture. Les nouveaux modèles de certaines voitures prouvent également qu'il ne s'agit pas d'un cri dans le noir. Par exemple, la Volkswagen Golf de septième génération récemment introduite utilise des composants plus légers pour apprendre et, dans la pratique, utilise en fait moins de carburant qu'auparavant. Le constructeur automobile japonais Mazda a pris une direction similaire. Malgré ces affirmations, le développement d'une propulsion hybride « longue portée » se poursuit. A titre d'exemple, je citerai l'Opel Ampera et, paradoxalement, le modèle de l'Audi AXNUMX e-tron.

Facilité d'utilisation des entraînements individuels

Ressource énergétique	Efficacité du moteur	Énergie efficace / l	Énergie efficace / kg
Essence	0,30	2,58 kWh/l	3,56 kWh/kg
Huile	0,35	3,42 kWh/l	4,07 kWh/kg
Batteries lithium-ion	0,90	-	D'ACCORD. 0,1 kWh/kg

Opel Ampera

Bien que l'Opel Ampera soit souvent présentée comme une voiture électrique, il s'agit en réalité d'une voiture hybride. En plus du moteur électrique, l'Ampère utilise également un moteur à combustion interne de 1,4 litre de 63 kW. Cependant, ce moteur à essence n'entraîne pas directement les roues, mais agit comme un générateur au cas où les batteries seraient à court d'électricité. énergie. La partie électrique est représentée par un moteur électrique d'une puissance de 111 kW (150 ch) et d'un couple de 370 Nm. L'alimentation est alimentée par 220 piles au lithium en forme de T. Elles ont une puissance totale de 16 kWh et pèsent 180 kg. Cette voiture électrique peut parcourir 40 à 80 km en mode purement électrique. Cette distance est souvent suffisante pour une conduite en ville toute la journée et réduit considérablement les coûts d'exploitation car la circulation en ville nécessite une consommation de carburant importante dans le cas des moteurs à combustion. Les batteries peuvent également être rechargées à partir d'une prise standard, et lorsqu'elles sont combinées à un moteur à combustion interne, l'autonomie de l'Ampera s'étend à un très respectable cinq cents kilomètres.

Audi e-électron A1

Audi, qui préfère une conduite classique avec une technologie plus avancée qu'une conduite hybride techniquement très exigeante, a présenté il y a plus de deux ans une intéressante voiture hybride A1 e-tron. Les batteries lithium-ion d'une capacité de 12 kWh et d'un poids de 150 kg sont chargées par un moteur Wankel dans le cadre d'un générateur qui utilise l'énergie sous forme d'essence stockée dans un réservoir de 254 litres. Le moteur a un volume de 15 mètres cubes. cm et génère 45 kW / h el. énergie. Le moteur électrique a une puissance de 75 kW et peut produire jusqu'à 0 kW de puissance en peu de temps. L'accélération de 100 à 10 est d'environ 130 secondes et une vitesse de pointe d'environ 50 km / h.La voiture peut parcourir environ 12 km autour de la ville avec un entraînement purement électrique. Après l'épuisement de e. l'énergie est discrètement activée par le moteur rotatif à combustion interne et recharge l'électricité. énergie pour les batteries. L'autonomie totale avec des batteries complètement chargées et 250 litres d'essence est d'environ 1,9 km avec une consommation moyenne de 100 litres aux 1450 km. Le poids opérationnel du véhicule est de 12 kg. Jetons un coup d'œil à une conversion simple pour voir en comparaison directe la quantité d'énergie cachée dans un réservoir de 30 litres. En supposant un rendement du moteur Wankel moderne de 70%, alors 9 kg de celui-ci, avec 12 kg (31 L) d'essence, équivaut à 79 kWh d'énergie stockée dans les batteries. Donc 387,5 kg de moteur et de réservoir = 1 kg de batteries (calculé en poids Audi A9 e-Tron). Si nous voulions augmenter le réservoir de carburant de 62 litres, nous aurions déjà XNUMX kWh d'énergie disponible pour alimenter la voiture. Nous pourrions donc continuer. Mais il doit avoir un hic. Ce ne sera plus une voiture "verte". Ainsi, même ici, on voit clairement que la propulsion électrique est considérablement limitée par la densité de puissance de l'énergie stockée dans les batteries.

En particulier, le prix plus élevé, ainsi que le poids élevé, ont conduit au fait que la propulsion hybride d'Audi s'est progressivement estompée. Pour autant, cela ne veut pas dire que le développement des voitures hybrides et des véhicules électriques chez Audi s'est complètement déprécié. Des informations sur la nouvelle version du modèle A1 e-tron sont apparues récemment. Par rapport au précédent, le moteur/alternateur rotatif a été remplacé par un moteur trois cylindres turbocompressé de 1,5 litre de 94 kW. L'utilisation de l'unité à combustion interne classique a été imposée par Audi principalement en raison des difficultés liées à cette transmission, et le nouveau moteur à trois cylindres est conçu non seulement pour charger les batteries, mais également pour fonctionner directement avec les roues motrices. Les batteries Sanyo ont une puissance identique de 12 kWh, et l'autonomie de la propulsion purement électrique a été légèrement augmentée à environ 80 km. Audi affirme que l'A1 e-tron amélioré devrait en moyenne un litre aux cent kilomètres. Malheureusement, cette dépense a un hic. Pour les véhicules hybrides à autonomie électrique pure étendue. drive utilise une technique intéressante pour calculer le débit final. La soi-disant consommation est ignorée. faire le plein de le réseau de charge de la batterie, ainsi que la consommation finale l/100 km, ne prend en compte que la consommation d'essence des 20 derniers km de conduite, lorsqu'il y a de l'électricité. charge de la batterie. Par un calcul très simple, on peut calculer cela si les batteries ont été convenablement déchargées. nous avons roulé après la coupure de courant. l'énergie provenant de batteries purement à essence, en conséquence, la consommation sera multipliée par cinq, soit 5 litres d'essence aux 100 km.

Audi A1 e-tron II. génération

Problèmes de stockage d'électricité

La question du stockage de l'énergie est aussi ancienne que l'électrotechnique elle-même. Les premières sources d'électricité étaient les cellules galvaniques. Peu de temps après, la possibilité d'un processus réversible d'accumulation d'électricité dans les cellules secondaires galvaniques - batteries a été découverte. Les premières batteries utilisées furent des batteries au plomb, après un court laps de temps nickel-fer et un peu plus tard nickel-cadmium, et leur utilisation pratique dura plus de cent ans. Il convient également d'ajouter que, malgré des recherches mondiales intensives dans ce domaine, leur conception de base n'a pas beaucoup changé. En utilisant de nouvelles technologies de fabrication, en améliorant les propriétés des matériaux de base et en utilisant de nouveaux matériaux pour les séparateurs de cellules et de cuves, il a été possible de réduire légèrement la gravité spécifique, de réduire l'autodécharge des cellules et d'augmenter le confort et la sécurité de l'opérateur, mais c'est à peu près tout. L'inconvénient le plus important, à savoir. Un rapport très défavorable entre la quantité d'énergie stockée et le poids et le volume des batteries est resté. Par conséquent, ces batteries étaient principalement utilisées dans des applications statiques (alimentations de secours en cas de panne de l'alimentation principale, etc.). Les batteries étaient utilisées comme source d'énergie pour les systèmes de traction, en particulier sur les voies ferrées (chariots de transport), où le poids élevé et les dimensions importantes n'interféraient pas non plus trop.

Progrès du stockage d'énergie

Cependant, le besoin de développer des cellules de petites capacités et dimensions en ampères-heures s'est accru. Ainsi, des piles primaires alcalines et des versions scellées de batteries nickel-cadmium (NiCd) puis nickel-hydrure métallique (NiMH) ont été formées. Pour l'encapsulation des cellules, les mêmes formes et tailles de manchons ont été choisies que pour les cellules au chlorure de zinc primaire jusqu'alors classiques. En particulier, les paramètres atteints des batteries nickel-hydrure métallique permettent de les utiliser, notamment, dans les téléphones portables, ordinateurs portables, commandes manuelles d'outils, etc. La technologie de fabrication de ces cellules diffère des technologies utilisées pour les cellules avec un grande capacité en ampères-heures. La disposition lamellaire du système d'électrodes à grande cellule est remplacée par la technologie de conversion du système d'électrodes, y compris les séparateurs, en une bobine cylindrique, qui est insérée et mise en contact avec des cellules de forme régulière dans les tailles AAA, AA, C et D, resp. multiples de leur taille. Pour certaines applications spéciales, des cellules plates spéciales sont produites.

L'avantage des cellules hermétiques avec des électrodes en spirale est une capacité plusieurs fois supérieure à charger et à décharger avec des courants élevés et le rapport de la densité d'énergie relative au poids et au volume de la cellule par rapport à la conception classique des grandes cellules. L'inconvénient est plus d'auto-décharge et moins de cycles de travail. La capacité maximale d'une seule cellule NiMH est d'environ 10 Ah. Mais, comme avec d'autres cylindres de plus grand diamètre, ils ne permettent pas de charger des courants trop élevés en raison d'une dissipation thermique problématique, ce qui réduit considérablement l'utilisation dans les véhicules électriques, et donc cette source n'est utilisée que comme batterie auxiliaire dans un système hybride (Toyota Prius 1,3 kWh).

Une avancée significative dans le domaine du stockage de l'énergie a été le développement de batteries au lithium sûres. Le lithium est un élément à potentiel électrochimique élevé, mais il est également extrêmement réactif au sens oxydatif, ce qui pose également des problèmes lors de l'utilisation du lithium métal dans la pratique. Lorsque le lithium entre en contact avec l'oxygène atmosphérique, il se produit une combustion qui, selon les propriétés de l'environnement, peut avoir le caractère d'une explosion. Cette propriété désagréable peut être éliminée soit en protégeant soigneusement la surface, soit en utilisant des composés de lithium moins actifs. Actuellement, les batteries lithium-ion et lithium-polymère les plus courantes ont une capacité de 2 à 4 Ah en ampères-heures. Leur utilisation est similaire à celle des NiMh, et à une tension de décharge moyenne de 3,2 V, 6 à 13 Wh d'énergie sont disponibles. Par rapport aux batteries nickel-hydrure métallique, les batteries au lithium peuvent stocker deux à quatre fois plus d'énergie pour le même volume. Les batteries lithium-ion (polymère) ont un électrolyte sous forme de gel ou solide et peuvent être fabriquées dans des cellules plates aussi minces que quelques dixièmes de millimètre dans pratiquement n'importe quelle forme pour répondre aux besoins de l'application respective.

La propulsion électrique d'une voiture de tourisme peut être la principale et la seule (voiture électrique) ou combinée, la propulsion électrique pouvant être à la fois la source de traction dominante et auxiliaire (propulsion hybride). Selon la variante utilisée, les besoins en énergie pour le fonctionnement du véhicule et donc la capacité des batteries diffèrent. Dans les véhicules électriques, la capacité de la batterie est comprise entre 25 et 50 kWh, et avec une propulsion hybride, elle est naturellement plus faible et oscille entre 1 et 10 kWh. D'après les valeurs données, on peut voir qu'à une tension d'une cellule (au lithium) de 3,6 V, il est nécessaire de connecter les cellules en série. Afin de réduire les pertes dans les conducteurs de distribution, les onduleurs et les enroulements du moteur, il est recommandé de sélectionner une tension plus élevée que d'habitude dans le réseau de bord (12 V) pour les variateurs - les valeurs couramment utilisées vont de 250 à 500 V. De aujourd'hui, les cellules au lithium sont évidemment le type le plus approprié. Certes, elles sont encore très chères, surtout si on les compare aux batteries plomb-acide. Cependant, ils sont beaucoup plus difficiles.

La tension nominale des cellules de batterie au lithium conventionnelles est de 3,6 V. Cette valeur est différente de celle des cellules nickel-hydrure métallique conventionnelles, respectivement. NiCd, qui ont une tension nominale de 1,2 V (ou plomb - 2 V), ce qui, s'il est utilisé dans la pratique, ne permet pas l'interchangeabilité des deux types. La charge de ces batteries au lithium se caractérise par la nécessité de maintenir très précisément la valeur de la tension de charge maximale, ce qui nécessite un type de chargeur particulier et, en particulier, ne permet pas l'utilisation de systèmes de charge conçus pour d'autres types de cellules.

Principales caractéristiques des batteries au lithium

Les principales caractéristiques des batteries pour véhicules électriques et hybrides peuvent être considérées comme leurs caractéristiques de charge et de décharge.

Caractéristique de charge 

Le processus de charge nécessite une régulation du courant de charge, le contrôle de la tension de la cellule et le contrôle de la température actuelle ne peuvent pas être ignorés. Pour les cellules au lithium utilisées aujourd'hui qui utilisent LiCoO2 comme électrode cathodique, la limite de tension de charge maximale est de 4,20 à 4,22 V par cellule. Le dépassement de cette valeur entraîne une dégradation des propriétés de la cellule et, à l'inverse, le non-respect de cette valeur entraîne la non-utilisation de la capacité nominale de la cellule. Pour la charge, la caractéristique IU habituelle est utilisée, c'est-à-dire que dans la première phase, elle est chargée avec un courant constant jusqu'à ce qu'une tension de 4,20 V / cellule soit atteinte. Le courant de charge est limité à la valeur maximale admissible spécifiée par le fabricant de la cellule, respectivement. options de chargeur. Le temps de charge à la première étape varie de quelques dizaines de minutes à plusieurs heures, selon l'amplitude du courant de charge. La tension de la cellule augmente progressivement jusqu'à max. valeurs de 4,2 V. Comme déjà mentionné, cette tension ne doit pas être dépassée en raison du risque d'endommagement de la cellule. Dans la première phase de charge, 70 à 80% de l'énergie est stockée dans les cellules, dans la seconde phase le reste. Dans la deuxième phase, la tension de charge est maintenue à la valeur maximale admissible et le courant de charge diminue progressivement. La charge est terminée lorsque le courant est tombé à environ 2 à 3 % du courant de décharge nominal de la cellule. Etant donné que la valeur maximale des courants de charge dans le cas de cellules plus petites est également plusieurs fois supérieure au courant de décharge, une partie importante de l'électricité peut être économisée dans la première phase de charge. d'énergie en un temps relativement très court (environ ½ et 1 heure). Ainsi, en cas d'urgence, il est possible de recharger les batteries d'un véhicule électrique à une capacité suffisante en un temps relativement court. Même dans le cas des piles au lithium, l'électricité accumulée diminue après une certaine période de stockage. Cependant, cela ne se produit qu'après environ 3 mois d'arrêt.

Caractéristiques de décharge

La tension chute d'abord rapidement à 3,6-3,0 V (selon l'amplitude du courant de décharge) et reste presque constante tout au long de la décharge. Après l'épuisement de la fourniture de courrier électronique. l'énergie abaisse également la tension de la cellule très rapidement. Par conséquent, la décharge doit être terminée au plus tard à la tension de décharge spécifiée par le fabricant de 2,7 à 3,0 V.

Sinon, la structure du produit pourrait être endommagée. Le processus de déchargement est relativement facile à contrôler. Elle n'est limitée que par la valeur du courant et s'arrête lorsque la valeur de la tension de décharge finale est atteinte. Le seul problème est que les propriétés des cellules individuelles dans un arrangement séquentiel ne sont jamais les mêmes. Par conséquent, il faut veiller à ce que la tension d'une cellule ne tombe pas en dessous de la tension de décharge finale, car cela peut l'endommager et ainsi provoquer un dysfonctionnement de l'ensemble de la batterie. La même chose doit être considérée lors de la charge de la batterie.

Le type mentionné de piles au lithium avec un matériau de cathode différent, dans lequel l'oxyde de cobalt, de nickel ou de manganèse est remplacé par le phosphure Li3V2 (PO4) 3, élimine les risques mentionnés d'endommagement de la pile en cas de non-conformité. une capacité plus élevée. On déclare également leur durée de vie déclarée d'environ 2 cycles de charge (à 000% de décharge) et surtout le fait que lorsque la cellule est complètement déchargée, elle ne sera pas endommagée. L'avantage est également une tension nominale plus élevée d'environ 80 lors de la charge jusqu'à 4,2 V.

De la description ci-dessus, il peut être clairement indiqué que les batteries au lithium sont actuellement la seule alternative telle que le stockage d'énergie pour conduire une voiture par rapport à l'énergie stockée dans un combustible fossile dans un réservoir de carburant. Toute augmentation de la capacité spécifique de la batterie augmentera la compétitivité de ce lecteur respectueux de l'environnement. On ne peut qu'espérer que le développement ne ralentira pas, mais au contraire avancera de plusieurs milles.

Exemples de véhicules utilisant des batteries hybrides et électriques

La Toyota Prius est un hybride classique avec une faible réserve de marche sur l'électrique pur. conduire

La Toyota Prius utilise une batterie NiMH de 1,3 kWh, qui est principalement utilisée comme source d'alimentation pour l'accélération et permet d'utiliser un entraînement électrique séparé sur une distance d'environ 2 km au maximum. vitesse de 50 km / h. La version Plug-In utilise déjà des batteries lithium-ion d'une capacité de 5,4 kWh, ce qui vous permet de rouler exclusivement sur un entraînement électrique sur une distance de 14 à 20 km à une vitesse maximale. vitesse 100 km/h.

Opel Ampere-hybride avec réserve de marche augmentée sur e-mail pur. conduire

Le véhicule électrique à autonomie étendue (40-80 km), comme Opel appelle l'Amper quatre places cinq portes, est propulsé par un moteur électrique de 111 kW (150 ch) et 370 Nm de couple. L'alimentation est alimentée par 220 piles au lithium en forme de T. Elles ont une puissance totale de 16 kWh et pèsent 180 kg. Le générateur est un moteur à essence de 1,4 litre avec une puissance de 63 kW.

Mitsubishi et MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. voitures

Les batteries lithium-ion d'une capacité de 16 kWh permettent au véhicule de parcourir jusqu'à 150 km sans recharge, mesurée selon la norme NEDC (New European Driving Cycle). Les batteries haute tension (330 V) sont situées à l'intérieur du sol et sont également protégées par le cadre du berceau contre les dommages en cas de choc. Il s'agit d'un produit de Lithium Energy Japan, une coentreprise entre Mitsubishi et GS Yuasa Corporation. Il y a 88 articles au total. L'électricité pour l'entraînement est fournie par une batterie lithium-ion de 330 V, composée de 88 cellules de 50 Ah d'une capacité totale de 16 kWh. La batterie sera rechargée depuis une prise domestique dans les six heures, à l'aide d'un chargeur rapide externe (125 A, 400 V), la batterie sera chargée à 80% en une demi-heure.

Je suis moi-même un grand amateur de véhicules électriques et je surveille en permanence ce qui se passe dans ce domaine, mais la réalité du moment n'est pas si optimiste. Ceci est également confirmé par les informations ci-dessus, qui montrent que la vie des véhicules électriques et hybrides purs n'est pas facile, et souvent seul un jeu de chiffres prétend l'être. Leur production est encore très exigeante et coûteuse, et leur efficacité est maintes fois discutable. Le principal inconvénient des véhicules électriques (hybrides) est la très faible capacité spécifique de l'énergie stockée dans les batteries par rapport à l'énergie stockée dans les carburants conventionnels (diesel, essence, gaz de pétrole liquéfié, gaz naturel comprimé). Pour vraiment rapprocher la puissance des véhicules électriques des voitures conventionnelles, les batteries devraient réduire leur poids d'au moins un dixième. Cela signifie que l'Audi R8 e-tron mentionnée devait stocker 42 kWh non pas dans 470 kg, mais dans 47 kg. De plus, le temps de charge devrait être considérablement réduit. Environ une heure à 70-80% de capacité, c'est encore beaucoup, et je ne parle pas de 6-8 heures en moyenne sur une charge complète. Il n'est pas non plus nécessaire de croire aux conneries sur la production zéro de véhicules électriques au CO2. Notons immédiatement le fait que L'énergie de nos prises est également générée par des centrales thermiques, et elles ne produisent pas seulement suffisamment de CO2. Sans parler de la production plus complexe d'une telle voiture, où le besoin en CO2 pour la production est bien plus important que dans une voiture classique. Il ne faut pas oublier le nombre de composants contenant des matières lourdes et toxiques et leur élimination ultérieure problématique.

Avec tous les inconvénients mentionnés et non mentionnés, une voiture électrique (hybride) présente également des avantages indéniables. En circulation urbaine ou sur des distances plus courtes, leur fonctionnement plus économique est indéniable, uniquement en raison du principe de stockage (récupération) d'énergie lors du freinage, alors que dans les véhicules conventionnels, elle est évacuée lors du freinage sous forme de chaleur perdue dans l'air, pour ne pas mentionnez la possibilité de quelques kilomètres en voiture autour de la ville pour une recharge bon marché à partir du courrier électronique public. filet. Si nous comparons une voiture électrique pure et une voiture classique, alors dans une voiture conventionnelle, il y a un moteur à combustion interne, qui est en soi un élément mécanique assez complexe. Sa puissance doit être transférée aux roues d'une manière ou d'une autre, et cela se fait principalement par une transmission manuelle ou automatique. Il y a encore un ou plusieurs différentiels sur le chemin, parfois aussi un arbre de transmission et une série d'arbres d'essieux. Bien sûr, la voiture doit également ralentir, le moteur doit refroidir et cette énergie thermique est inutilement perdue dans l'environnement sous forme de chaleur résiduelle. Une voiture électrique est beaucoup plus efficace et plus simple - (ne s'applique pas à une propulsion hybride, qui est très compliquée). La voiture électrique ne contient pas de boîtes de vitesses, de boîtes de vitesses, de cardans et de demi-arbres, oubliez le moteur à l'avant, à l'arrière ou au milieu. Il ne contient pas de radiateur, c'est-à-dire de liquide de refroidissement et de démarreur. L'avantage d'une voiture électrique est qu'elle peut installer des moteurs directement dans les roues. Et tout à coup, vous avez le VTT parfait qui peut contrôler chaque roue indépendamment des autres. Par conséquent, avec un véhicule électrique, il ne sera pas difficile de contrôler une seule roue, et il est également possible de sélectionner et de contrôler la répartition optimale de la puissance pour les virages. Chacun des moteurs peut également être un frein, encore une fois complètement indépendant des autres roues, qui reconvertit au moins une partie de l'énergie cinétique en énergie électrique. En conséquence, les freins conventionnels seront soumis à beaucoup moins de contraintes. Les moteurs peuvent produire la puissance maximale disponible presque à tout moment et sans délai. Leur efficacité à convertir l'énergie stockée dans les batteries en énergie cinétique est d'environ 90 %, soit environ trois fois celle des moteurs conventionnels. Par conséquent, ils ne génèrent pas autant de chaleur résiduelle et n'ont pas besoin d'être difficiles à refroidir. Tout ce dont vous avez besoin pour cela est un bon matériel, une unité de contrôle et un bon programmeur.

Suma sumárum. Si les voitures électriques ou hybrides sont encore plus proches des voitures classiques dotées de moteurs économes en carburant, elles ont encore un chemin très difficile et difficile devant elles. J'espère juste que cela n'est pas confirmé par un certain nombre de chiffres trompeurs ou. pression exagérée des fonctionnaires. Mais ne désespérons pas. Le développement de la nanotechnologie avance à pas de géant et, peut-être, des miracles nous attendent vraiment dans un avenir proche.

Enfin, j'ajouterai une autre chose intéressante. Il y a déjà une station de ravitaillement solaire.

Toyota Industries Corp (TIC) a développé une station de recharge solaire pour véhicules électriques et hybrides. La station est également connectée au réseau électrique, de sorte que les panneaux solaires de 1,9 kW sont plus probablement une source d'énergie supplémentaire. Utilisant une source d'alimentation autonome (solaire), la station de charge peut fournir une puissance maximale de 110 VAC / 1,5 kW, lorsqu'elle est connectée au secteur, elle offre un maximum de 220 VAC / 3,2 kW.

L'électricité non utilisée des panneaux solaires est stockée dans des batteries, qui peuvent stocker 8,4 kWh pour une utilisation ultérieure. Il est également possible d'alimenter en électricité le réseau de distribution ou les accessoires de la station d'alimentation. Les bornes de recharge utilisées à la station disposent d'une technologie de communication intégrée capable d'identifier les véhicules en conséquence. leurs propriétaires utilisant des cartes à puce.

Termes importants pour les batteries

• puissance - indique la quantité de charge électrique (quantité d'énergie) stockée dans la batterie. Elle est indiquée en ampères-heures (Ah) ou, dans le cas de petits appareils, en milliampères-heures (mAh). Une batterie de 1 Ah (= 1000 mAh) est théoriquement capable de délivrer 1 ampère pendant une heure.
• Résistance interne - indique la capacité de la batterie à fournir plus ou moins de courant de décharge. A titre d'illustration, deux canisters peuvent être utilisés, l'un avec une sortie plus petite (haute résistance interne) et l'autre avec une plus grande (faible résistance interne). Si nous décidons de les vider, une cartouche avec un trou de vidange plus petit se videra plus lentement.
• Tension nominale de la batterie - pour les batteries nickel-cadmium et nickel-métal hydrure, elle est de 1,2 V, plomb 2 V et lithium de 3,6 à 4,2 V. En fonctionnement, cette tension varie entre 0,8 - 1,5 V pour les batteries nickel-cadmium et nickel-métal hydrure, 1,7 - 2,3 V pour le plomb et 3-4,2 et 3,5-4,9 pour le lithium.
• Courant de charge, courant de décharge – exprimée en ampères (A) ou milliampères (mA). Il s'agit d'informations importantes pour l'utilisation pratique de la batterie en question pour un appareil particulier. Il détermine également les conditions de charge et de décharge correctes de la batterie afin que sa capacité soit utilisée au maximum et en même temps non détruite.
• Charge acc. courbe de décharge - affiche graphiquement l'évolution de la tension en fonction du temps de charge ou de décharge de la batterie. Lorsqu'une batterie est déchargée, il y a généralement un petit changement de tension pendant environ 90 % du temps de décharge. Par conséquent, il est très difficile de déterminer l'état actuel de la batterie à partir de la tension mesurée.
• Auto-décharge, auto-décharge – La batterie ne peut pas maintenir l'électricité tout le temps. l'énergie, car la réaction aux électrodes est un processus réversible. Une batterie chargée se décharge progressivement d'elle-même. Ce processus peut prendre de plusieurs semaines à plusieurs mois. Dans le cas des batteries au plomb, il s'agit de 5 à 20 % par mois, pour les batteries au nickel-cadmium - environ 1 % de la charge électrique par jour, dans le cas des batteries au nickel-hydrure métallique - environ 15 à 20 % par mois, et le lithium en perd environ 60 %. capacité pendant trois mois. L'autodécharge dépend de la température ambiante ainsi que de la résistance interne (les batteries avec une résistance interne plus élevée déchargent moins) et bien sûr la conception, les matériaux utilisés et la fabrication sont également importants.
•  Batterie (kits) – Ce n'est que dans des cas exceptionnels que les piles sont utilisées individuellement. Habituellement, ils sont connectés dans un ensemble, presque toujours connectés en série. Le courant maximal d'un tel ensemble est égal au courant maximal d'une cellule individuelle, la tension nominale est la somme des tensions nominales des cellules individuelles.
•  Accumulation de piles.  Une batterie neuve ou inutilisée doit être soumise à un mais de préférence plusieurs (3-5) cycles de charge complète lente et de décharge lente. Ce processus lent règle les paramètres de la batterie au niveau souhaité.
•  Effet mémoire - Cela se produit lorsque la batterie est chargée et déchargée au même niveau avec un courant à peu près constant, pas trop, et il ne devrait pas y avoir de charge complète ou de décharge profonde de la cellule. Cet effet secondaire a affecté NiCd (minimum aussi NiMH).