Vaikiškų elektromobilių akumuliatoriai: išsami apžvalga ir technologijos

Vaikiški elektromobiliai vis labiau populiarėja kaip smagi ir praktiška transporto priemonė vaikams. Kad ši elektrinė mašinėlė veiktų sklandžiai, svarbiausias komponentas yra tinkamai parinktas akumuliatorius. Būtina suprasti, kokių tipų baterijos naudojamos ir kuo jos skiriasi. Elektromobilių akumuliatorius (EVB, taip pat žinomas kaip traukos akumuliatorius) yra baterija, naudojama elektros varikliams maitinti akumuliatorinis elektromobilis (BEV) arba hibridinis elektromobilis (HEV).

Akumuliatorių pasirinkimas vaikiškiems elektromobiliams

Akumuliatoriai vaikiškiems automobiliams - tai įkraunamos baterijos, naudojamos elektrinėse transporto priemonėse vaikams. Jos būna skirtingos įtampos (6V, 12V, 24V) ir talpos, priklausomai nuo modelio. Renkantis akumuliatorių vaikiškam elektromobiliui, svarbu žinoti, kokio tipo energijos šaltinis tinka jūsų turimai transporto priemonei.

• Geliniai akumuliatoriai - tai ilgaamžiai ir saugūs energijos šaltiniai, kurie nereikalauja priežiūros ir pasižymi dideliu atsparumu smūgiams.
• AGM akumuliatoriai - šie akumuliatoriai pasižymi dideliu įkrovimo greičiu ir aukšta galia. Jie tinkami elektromobilių akumuliatoriams, kuriems reikalingas didesnis našumas.

Talpa (Ah): kuo didesnė talpa, tuo ilgiau truks važiavimas. Sandėliuokite sausoje, vėsioje vietoje, bet ne šaltyje.

Elektromobilių akumuliatorių evoliucija ir bendrosios savybės

Prieš dešimtmetį rinkoje pasirodę elektromobiliai buvo pasitikti su trupučiu nepasitikėjimo dėl jų įveikiamo atstumo, kurį lėmė santykinai maži akumuliatoriai. Šiandienos technologijos leidžia pagaminti ir sumontuoti nepalyginamai didesnius elektros kaupimo elementus. Žvelgiant į šiuo metu rinkoje siūlomus elektromobilius, pasirinkimas ganėtinai didelis, kad sau tinkamą rastų bet kokio profilio vairuotojas. Didelė dalis modernių elektromobilių be didesnių problemų, net ir esant nepalankioms sąlygoms, viena įkrova gali nuvažiuoti bent 200 km, ir daugeliui vairuotojų tiek pakanka, ypač jei didžiąją laiko dalį keliaujama mieste.

Svorio ir talpos balanso iššūkiai

Vienas esminių uždavinių, kurį gamintojams reikia išspręsti ieškant optimalaus balanso tarp akumuliatoriaus dydžio ir įveikiamo atstumo, yra svoris. „Dėl dabartinių baterijų gamybos technologijų lengvojo automobilio kėbulo konstrukcijoje galima sumontuoti baterijas, kurios leistų elektromobiliui nuriedėti 800, 1 000 ar net daugiau kilometrų, tačiau pagrindinis klausimas: ar to reikia? Gerokai daugiau argumentų į šį klausimą galima išvardyti pasirinkus neigiamą atsakymą. Pirma - gerokai didesnė masė išpučia tas pačias energijos sąnaudas, taigi, turėdami daugiau kilometrų atsargos, juos greičiau ir išeikvojame. Didelės talpos baterija reiškia žymiai didesnę elektromobilio pirkimo kainą bei didesnį neigiamą poveikį aplinkai.

„Dažnu atveju didesnės talpos baterija netgi neleidžia nuvažiuoti atitinkamai didesnio atstumo, kai ji įmontuota į prabangesnį modelį, kuris, pagal dabartines automobilių gamybos tendencijas bei pirkėjų norus, dažnai būna padidinto pravažumo. „Ypač tai atsiskleidžia važiuojant miesto sąlygomis, kur mažesnis, o tai reiškia ir lengvesnis, elektromobilis lengviau pajudės ir greitės po dažnų sustojimų. „Pirmiausia aš vertinu laipteliais pagal sumas, nes, pavyzdžiui, „Hyundai Kona Electric“ turi 64 kWh talpos akumuliatorių, kurio yra kiek per daug, o „Volkswagen I.D.4“ ar „Škoda Enyaq“ modeliams tokia talpa yra menka. Tuo metu tokiems dideliems elektromobiliams kaip „Audi e-Tron“ ar „Mercedes-Benz EQC“ ir 95 kWh yra per mažai, nes jie dideli ir neefektyvūs“, - lygina D.

Įkrovimo greitis ir infrastruktūra

Vairuotojų troškimas turėti elektromobilį, kuris viena įkrova gali nuvažiuoti kuo didesnį atstumą, dažnai siejamas su ilgų nuotolių kelionėmis. „Pateiksiu pavyzdį iš savo patirties: važiuoju su „Hyundai Ioniq“, kuris turi gan mažą akumuliatorių, bet yra našus ir greitai pasikrauna, ir važiuoju su „Tesla Model S“. Iš dalies tai infrastruktūros klausimas, nes šiuo metu daugiausia įrengta 50 kW galios stotelių, todėl tiesiog negali greičiau įkrauti didesnio akumuliatoriaus. Kol kas Lietuvoje vis dar patogiau elektromobiliams su mažesniais akumuliatoriais“, - patirtimi dalijasi D. Kad mažesnis akumuliatorius, kaip „Peugeot e-2008“ ir panašiuose modeliuose, tikrai neriboja galimybių nukakti didelius atstumus, mano ir V. Žuraulis.

„Dabar montuojamos greitojo įkrovimo sistemos leidžia 80 proc. elektromobilio baterijos įkrauti per 20-30 min., o kartais ir dar sparčiau. Taigi, su vidutinio dydžio baterija galima ganėtinai komfortiškai įveikti kelių šimtų kilometrų atstumą, nes natūralu, kad stosime atsigerti kavos ar pasimankštinti, o per tą laiką baterija bus pakankamai įkrauta kelionei pratęsti“, - sako V.

Ekologijos ir rinkos tendencijos

ES užsibrėžė transporto priemonių išmetamo CO₂ kiekį iki 2030 m., palyginti su 2021 m., sumažinti 40 proc. Dėl to automobilių gamintojai priversti gaminti visai netaršias arba išmetančias ne daugiau kaip 50 g/km CO₂ transporto priemones. Vienoje įsikūręs išplėstinių studijų institutas (IHS) prognozuoja, kad jau 2025 m. trečdalį registruojamų naujų transporto priemonių sudarys elektromobiliai. Iki 2030 m. jau daugiau nei pusė Europoje registruojamų naujų transporto priemonių bus hibridiniai ir akumuliatoriniai elektromobiliai. Europos automobilių parke daugėjant elektrinių transporto priemonių, rinkoje nemažą dalį užima elektromobiliams skirtos VARTA produkcijos asortimentas, papildytas naujų tipų akumuliatoriais.

Elektromobilių akumuliatorių tipai ir jų ypatybės

Elektromobiliams skirtos baterijos pasižymi santykinai aukšta jų galios ir svorio santykio, specifinės energijos ir energijos tankio talpa. Pageidautina naudoti mažesnius, lengvesnius akumuliatorius, nes jie sumažina transporto priemonės svorį ir todėl pagerina jos veikimą. Palyginti su skystuoju kuru, dauguma dabartinių baterijų technologijų yra daug žemesnės specifinės energijos, ir tai dažnai turi įtakos maksimaliam visiškai elektriniam transporto priemonių nuotoliui. Šiuolaikiniame pasaulyje labiausiai paplitęs akumuliatoriaus tipas elektromobilių yra ličio jonų ir ličio polimeras, dėl didelio energijos tankio, palyginti su jų svoriu.

Nuo 1990-ųjų pabaigos ličio jonų baterijų technologijos pažangą lėmė nešiojamosios elektronikos, nešiojamųjų kompiuterių, mobiliųjų telefonų ir elektrinių įrankių poreikiai. BEV ir HEV rinka pasinaudojo šios pažangos pranašumais tiek našumo, tiek energijos tankio srityje. Skirtingai nuo ankstesnių akumuliatorių cheminių medžiagų, ypač nikelio-kadmio, ličio jonų baterijas galima iškrauti ir įkrauti kasdien ir esant bet kokiai įkrovimo būsenai. Baterijos paketas sudaro didelę BEV arba HEV kainą. 2019 m. gruodžio mėn. elektros transporto priemonių akumuliatorių kaina nuo 2010 m. sumažėjo 87 %, skaičiuojant už kilovatvalandę. Nuo 2018 m. transporto priemonės, turinčios daugiau nei 250 mylių (400 km) visiškai elektrinį atstumą, pvz., „Tesla Model S“, buvo parduodami ir dabar yra prieinami daugelyje transporto priemonių segmentų. Kalbant apie eksploatacines išlaidas, elektros kaina BEV eksploatuoti yra nedidelė dalis lygiaverčių vidaus degimo variklių kuro kainos, o tai rodo didesnį energijos vartojimo efektyvumą. Kiti įkraunamų baterijų tipai, naudojami elektrinėse transporto priemonėse, apima švino rūgštį, nikelio-kadmio, nikelio-metalo hidridą ir, rečiau, cinkas-oras, ir natrio nikelio chloridas ("zebra") baterijos.

Išsamiau apie populiariausius elektromobilių akumuliatorių tipus

Švino rūgšties akumuliatoriai

Užtvindyti švino rūgšties akumuliatoriai yra seniausi, pigiausi ir anksčiau dažniausiai pasitaikantys transporto priemonių akumuliatoriai. Yra du pagrindiniai švino rūgšties akumuliatorių tipai: automobilių variklio starterio akumuliatoriai ir gilaus ciklo akumuliatoriai. Automobilių variklių starterio akumuliatoriai suprojektuoti taip, kad išnaudotų nedidelę savo talpos dalį, kad būtų užtikrintas didelis įkrovimas varikliui užvesti, o gilaus ciklo akumuliatoriai naudojami nuolatiniam elektros tiekimui elektrinėms transporto priemonėms, pvz., šakiniams krautuvams ar golfo vežimėliams, važiuoti. Giluminio ciklo akumuliatoriai taip pat naudojami kaip pagalbiniai pramoginių transporto priemonių akumuliatoriai, tačiau jiems reikalingas skirtingas, kelių pakopų įkrovimas.

Joks švino rūgšties akumuliatorius neturėtų išsikrauti mažiau nei 50 % savo talpos, nes tai sutrumpina akumuliatorių gyvavimo laiką. Užtvindžius akumuliatorius reikia tikrinti elektrolitų lygį ir retkarčiais pakeisti vandenį, kuris išsiskiria įprasto įkrovimo ciklo metu. Anksčiau dauguma elektromobilių naudojo švino rūgšties akumuliatorius dėl jų brandžios technologijos, didelio prieinamumo ir mažos kainos, išskyrus kai kuriuos ankstyvuosius BEV, pvz., „Detroito elektrinė“, kuri naudojo nikelio-geležies bateriją. Gilaus ciklo švino akumuliatoriai yra brangūs ir jų tarnavimo laikas trumpesnis nei pačios transporto priemonės, todėl paprastai juos reikia keisti kas 3 metus.

Švino rūgšties akumuliatoriai, naudojami elektromobiliuose, sudaro didelę (25-50 %) galutinės transporto priemonės masės dalį. Kaip ir visų baterijų, jų savitoji energija yra žymiai mažesnė nei naftos kuro - šiuo atveju 30-50 Wh/kg. Nors skirtumas nėra toks ekstremalus, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio dėl lengvesnės elektromobilio pavaros, net ir geriausi akumuliatoriai linkę padidinti masę, kai naudojami įprasto nuotolio transporto priemonėse. Dabartinės kartos įprastų gilaus ciklo švino rūgšties akumuliatorių efektyvumas (70-75 %) ir talpa mažėja esant žemesnei temperatūrai, o nukreipus galią kaitinimo gyvatui paleisti efektyvumas ir veikimo diapazonas sumažėja iki 40 %. Įkraunant ir naudojant baterijas paprastai išmeta vandenilis, deguonis ir sieros, kurie yra natūraliai atsirandantys ir paprastai nekenksmingi, jei tinkamai išvėdinami. Ankstyvi „Citicars“ savininkai išsiaiškino, kad netinkamai išvėdinus, į kabiną iškart po įkrovimo prasiskverbtų nemalonus sieros kvapas. Švino rūgšties baterijos maitino tokius ankstyvuosius modernius elektromobilius kaip originalios jų versijos EV1.

Nikelio metalo hidrido (NiMH) akumuliatoriai

Nikelio-metalo hidrido baterijos dabar laikomos santykinai brandžios technologijos. Nors įkrovimo ir iškrovimo efektyvumas (60-70 %) mažesnis nei švino rūgšties, jų savitoji energija yra 30-80 Wh/kg, daug didesnė nei švino rūgšties. Tinkamai naudojant, nikelio-metalo hidrido baterijos gali tarnauti ypač ilgai, kaip buvo įrodyta naudojant hibridinius automobilius ir išlikusiame pirmosios kartos NiMH „Toyota RAV4 EV“, kurie vis dar gerai veikia po 100 000 mylių (160 000 km) ir daugiau nei dešimtmetį. Trūkumai yra prastas efektyvumas, didelis savaiminis išsikrovimas, labai sudėtingi įkrovimo ciklai ir prastas veikimas šaltu oru. GM Ovonic pagamino NiMH bateriją, naudojamą antrosios kartos EV-1, o Cobasys gamina beveik identišką bateriją (dešimt 1,2 V 85 Ah NiMH elementų nuosekliai, priešingai nei vienuolika Ovonic akumuliatoriaus elementų). Tai labai gerai veikė EV-1. Patento suvaržymas pastaraisiais metais apribojo šių baterijų naudojimą.

„Zebra“ (natrio nikelio chlorido) akumuliatoriai

Natrio nikelio chloridas arba "Zebra" baterija naudoja išlydytą natrio chloroaliuminato (NaAlCl4) druską kaip elektrolitą. Gana subrendusi technologija, „Zebra“ akumuliatoriaus savitoji energija yra 120 Wh/kg. Kadangi akumuliatorius turi būti šildomas, šaltas oras neturi didelės įtakos jo veikimui, išskyrus didėjančias šildymo išlaidas. Jie buvo naudojami keliuose EV, pvz., „Modec“ komercinė transporto priemonė. „Zebra“ akumuliatoriai gali veikti kelis tūkstančius įkrovimo ciklų ir yra netoksiški. „Zebra“ akumuliatoriaus trūkumai yra maža specifinė galia (< 300 W/kg) ir reikalavimas pašildyti elektrolitą iki maždaug 270 °C (518 °F), o tai eikvoja šiek tiek energijos, todėl kyla sunkumų ilgalaikis įkrovos saugojimas ir gali kelti pavojų.

Ličio jonų akumuliatoriai

Ličio jonų (ir mechaniškai panašios ličio polimero) baterijos iš pradžių buvo sukurtos ir parduodamos naudoti nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir plataus vartojimo elektronikoje. Dėl didelio energijos tankio ir ilgo veikimo laiko jie tapo pirmaujančiu elektromobiliuose naudojamų akumuliatorių tipu. Pirmoji komercializuota ličio jonų chemija buvo ličio kobalto oksido katodas ir grafito anodas, pirmą kartą pademonstruotas N. Godshall 1979 m. ir John Goodenoughas, ir Akira Yoshino netrukus po to.

Tradicinių ličio jonų baterijų trūkumai yra jautrumas temperatūrai, žemos temperatūros galios efektyvumas ir veikimo prastėjimas su amžiumi. Dėl organinių elektrolitų lakumo, labai oksiduotų metalų oksidų ir anodo terminio nestabilumo SEI sluoksnio, tradicinės ličio jonų baterijos kelia priešgaisrinės saugos pavojų, jei pradurtos arba netinkamai įkraunamos. Šie ankstyvieji elementai nepriimdavo arba nepateikdavo įkrovimo, kai labai šalta, todėl kai kuriose klimato sąlygose gali prireikti šildytuvų, kad juos sušildytų. Šios technologijos branda yra vidutinė. „Tesla Roadster“ (2008 m.) ir kituose įmonės gaminamuose automobiliuose naudota modifikuota tradicinė ličio jonų "nešiojamojo kompiuterio baterija" ląstelės.

Naujausiuose elektromobiliuose naudojami nauji ličio jonų chemijos variantai, kurie paaukoja specifinę energiją ir specifinę galią, kad būtų atsparūs ugniai, ekologiški, greitai įkraunami (per kelias minutes) ir ilgesniam tarnavimo laikui. Įrodyta, kad šie variantai (fosfatai, titanatai, špineliai ir kt.) tarnauja daug ilgiau. A123 naudojami tipai ličio geležies fosfatas, trunkantis mažiausiai 10 metų ir daugiau nei 7000 įkrovimo/iškrovimo ciklų, o LG Chem tikisi, kad jų ličio-mangano špinelio baterijos tarnaus iki 40 metų. Laboratorijoje daug dirbama su ličio jonų akumuliatoriais. Ličio vanadžio oksidas jau pateko į „Subaru“ prototipą G4e, padvigubinant energijos tankį. Silicio nanolaideliai, silicio nanodalelės ir alavo nanodalelės kelis kartus padidina energijos tankį anode, o kompozitiniai ir supergardelės katodai taip pat žada reikšmingus tankio patobulinimus. Nauji duomenys parodė, kad karščio poveikis ir greito įkrovimo naudojimas skatina ličio jonų baterijų gedimą labiau nei jų amžius ir faktinis naudojimas, o vidutinė elektromobilio baterija išlaikys 90 % pradinės talpos po 6 metų ir 6 mėnesių paslaugų.

12V AGM akumuliatorių svarba elektromobiliuose

Kodėl elektromobiliuose reikia naudoti 12 V AGM tipo akumuliatorių? Elektromobilių galios agregatai maitinami iš 12 V aukštosios įtampos akumuliatoriaus. Prie jo prijungta 12 V vidaus elektros sistema, kurią sudaro patogumo ir saugos įranga. Šis įrenginys užtikrina, kad elektromobilio funkcijos veiktų ne tik važiuojant, bet ir stovint, kai aukštosios įtampos akumuliatorius nenaudojamas. Pavyzdžiui, jei nebūtų 12 V akumuliatoriaus, pastatę automobilį negalėtume jo užrakinti ir atrakinti, neveiktų signalizacijos sistema ir būtų neįmanoma belaidžiu ryšiu atnaujinti automobilio programinės įrangos. Važiuojant šis akumuliatorius užtikrina, kad žibintai, stabdžiai ir vairas veiktų tinkamai, net jei aukštosios įtampos sistema staiga sugestų ir automobilį tektų saugiai sustabdyti.

Minėtoms funkcijoms atlikti elektromobiliuose turi būti patikimas ir pajėgus 12 V akumuliatorius, kurio neveiktų nuolatiniai įkrovos ir iškrovos ciklai. „Parinktas netinkamo tipo akumuliatorius gali nepajėgti patenkinti transporto priemonės energijos poreikio, todėl iškils pirmalaikių gedimų rizika, - įspėja VARTA akumuliatorius gaminančios bendrovės „Clarios“ techninės pagalbos ir klientų aptarnavimo vyr. specialistas Manuelis Hammermannas. - Dėl to gamykloje sumontuotą akumuliatorių būtina keisti tokius pat reikalavimus atitinkančiu gaminiu.“

AGM tipo VARTA elektromobilių akumuliatoriai, kurie specialiai sukurti elektrinėms transporto priemonėms, atitinka jų gamintojų keliamus reikalavimus. Bendrovė „Clarios“, kuriai priklauso prekių ženklas VARTA, yra pirmaujanti pasaulyje akumuliatorių gamintoja ir stambiausia tiekėja, aprūpinanti produkcija pagrindinius lengvųjų automobilių ir komercinių transporto priemonių gamintojus, tokius kaip „Mercedes-Benz“, „Volkswagen Group“ ir „BMW“. Europoje šešiose iš aštuonių transporto priemonių įmontuotas „Clarios“ akumuliatorius. Patvarios konstrukcijos AGM tipo VARTA elektromobilių akumuliatoriai tenkina ne tik šiandien gaminamų elektrinių ir hibridinių transporto priemonių energijos poreikį - reikalavimus jie atitiks ir ateityje. VARTA AGM tipo akumuliatoriai, skirti naudoti ypač sunkiomis sąlygomis. Be elektromobiliams skirtų AGM tipo akumuliatorių, „Clarios“ turi ir įvairų žemosios įtampos produkcijos asortimentą, įskaitant ličio jonų akumuliatorius, skirtus naudoti ypač sunkiomis sąlygomis. Šie akumuliatoriai gali tiekti energiją įvairiai galingai elektros įrangai ir tenkinti intensyvaus naudojimo poreikį. Jiems būdingos ypač geros įkraunamumo, ciklinio veikimo ir ilgaamžiškumo savybės, todėl jie efektyviau atlieka energijos tiekimo funkciją. Mūsų žemosios įtampos gaminiai tinkami naudoti pažangiose variklio automatinio išjungimo ir paleidimo sistemose, padedančiose sutaupyti iki 8 % degalų, ir hibridiniuose galios agregatuose su pagalbiniu elektros varikliu, kurie, palyginti su įprastiniais automobiliais, veikia efektyviau daugiau nei 15 %. Itin įvairus elektromobiliams skirtų VARTA akumuliatorių asortimentas skirtas 97 % šio segmento transporto priemonių, be to, jį planuojame plėsti atsižvelgdami į rinkos poreikius ir kuriamas naujoves.

tags: #vaikisku #elektromobiliu #akumuliatoriai #super #premium

• Šarūno Nedzinsko karjera
• Motociklų dalys
• Jarmalavičių giminės pėdsakai Lietuvoje
• modernios pagalbinio apvaisinimo galimybės
• Apie Visagino socialinės globos namus