Elektromobily

ELEKTROMOBILY
Porovnanie elektromobilu a automobilu:
-
Výhody elektromobilu:
-
- vysoká účinnosť až 90% /ak neuvažujeme účinnosť nabíjania/
-
- žiadne exhaláty /ak neuvažujeme exhaláty pri výrobe elektrickej energie/
-
- rekuperácia /možnosť získať energiu pri brzdení/
-
- lacná elektrická energia
-
- jednoduchá konštrukcia
-
- vysoká spoľahlivosť a prakticky žiadna údržba
-
- nízka hlučnosť
-
- lacná infraštruktúra /elektrická energia je všade/
-
Nevýhody elektromobilu:
-
- vysoká cena
-
- akumulátor /veľký objem, hmotnosť/
-
- malý dojazd
-
- dlhý čas nabíjania
-
- malý počet dobíjacích staníc
-
Konštrukcia elektromobilu:
Elektromobil je automobil, ktorý používa pre svoj pohon elektrickú energiu, získava z akumulátorov. Tie sa musia dobíjať z externého zdroja a dojazd elektromobilu závisí od ich kapacity.
Konštrukcia elektromobilu:
Autobatéria- klasický olovený akumulátor na napájanie 12V siete automobilu
Konvertor DC/DC- na dobíjanie 12V akumulátora
Invertor DC/AC- mení jednosmerný prúd na striedavý
Podvozok a elektromotory elektromobilu:
Podvozok:
1. Prestavba klasického automobilu na elektromobil
+ nie je nutný vývoj podvozkovej platformy
- podvozok nie je optimalizovaný pre elektromobil
2. Vývoj elektromobilu od základu
+ podvozok je optimalizovaný pre elektromobil
- vysoké náklady na vývoj
3. Univerzálna podvozková platforma
+ rozdelenie nákladov na vývoj
+ - podvozok je čiastočne optimalizovaný pre elektromobil
Elektromotory:
1. Jednosmerné
+ jednoduchosť, nižšia cena, ľubovolné otáčky
- nižšia životnosť, údržba
2. Striedavé asynchrónne / napr. Tesla/
+ životnosť, preťažitelnosť
- vyššia hmotnosť
3. Striedavé synchrónne / napr. Nissan Leaf/
+ vyššia účinnosť pri trvalom zaťažení
- vyššia cena
Vo vývoji sú elektromotory použité v každom hnacom kolese so samostatnou reguláciou otáčok. Výhodou bude že odpadnú mechanické časti/hnacie hriadele, diferenciál, prevodovka, možno riadenie, brzdy/, ale nevýhodou vysoká hmotnosť kolies/neodpružené časti/ a horšie jazdné vlastnosti.
Akumulátory- druhy:
Akumulátory sú najdôležitejšou časťou elektromobilu. V klasickom automobile máme energiu uskladnenú v nádrži vo forme paliva. Orientačne v 1 kg benzínu/nafty/ máme uložené takmer 12 KWh. V 1 kg súčasných akumulátorov je uložených asi 0,09 KWh čo je viac ako 100x menej. Elektromotor je asi 3x účinnejší ako spaľovací motor, takže rozdiel v premene na mechanickú prácu je už len 30 násobný. Ale aj tak sú akumulátory objemné, ťažké a navyše ich naplnenie/dobitie/ trvá dlho. Vývojom sa však tieto nedostatky rýchle zmenšujú.
Druhy akumulátorov:
1. Olovený
- najstarší, lacný, ťažký, malá kapacita, v súčasnosti ako štartovacie akumulátory
2. Nikel- kadmiové/NiCd/ a nikel- metal- hydridové/NiMH/
- väčšia kapacita, samovybíjanie, menší počet pracovných cyklov, v súčasnosti v mobilných telefónoch, ručnom náradí, pomocný akumulátor v hybridoch
3. Lítium- iónové a lítium- polymérové
- v elektromobiloch najpoužívanejšie, majú väčšiu kapacitu ale sú drahšie
Akumulátory- vlastnosti:
Kapacita- udáva vlastne množstvo energie uloženej v akumulátore. V súčasnosti je to v elektromobiloch asi 25-50 KWh. Keď že lítiový akumulátor má kapacitu asi 3 Ah, čiže pri vybíjacom napätí 3V to je asi 10 Wh, je nutné spájať články akumulátorov do série.
Menovité napätie- u olovených akumulátorov je 2V, u NiCd a NiMH 1,2V a u lítiových 3-5V podľa typu. Z dôvodu zmenšenia strát vo vodičoch, meničoch a vinutí elektromotorov sa používa napätie 200-500V.V palubnej sieti/osvetlenie, elektrické spotrebiče, riadiaca jednotka atď./ ostáva 12V z ekonomických a bezbečnostných dôvodov. Preto ostáva i 12V olovený akumulátor.
Nabíjací/vybíjací/prúd- udáva sa v ampéroch/A/. Je to dôležitý údaj pre správne dobíjanie a vybíjanie, aby sme maximálne využili kapacitu akumulátora a zároveň ho nezničili. Lítiové články majú maximálnu hodnotu dobíjacieho napätia 4,20V na článok. Na 80% kapacity akumulátora sa dá dobiť asi za 30 minút. Potom sa musí dobíjací prúd zmenšovať a dobíjanie na plnú kapacitu sa predlžuje na niekoľko hodín. Pre dlhú životnosť akumulátorov treba dodržať tieto pravidlá:- akumulátor neprebíjať ani úplne nevybíjať
- udržiavať rovnakú úroveň dobitia všetkých článkov
Toto zabezpečuje riadiaca jednotka.
Akumulátory sa dobíjajú z verejných rýchlo- nabíjačkách, v domácich nabíjačkách, alebo i z domácej 220V elektrickej siete.
Samovoľné vybíjanie - akumulátor nie je schopný trvalo udržiavať el. energiu, keďže reakcia na elektródach je vratný proces. Nabitý akumulátor sa postupne samovoľne vybíja. Tento proces môže trvať týždne až mesiace v závislosti na type akumulátora a teploty.
|