Как функционират батериите на електромобилите?


8
ян.
2020

В ерата на електрическата мобилност „обемът на резервоара“ бива определен от капацитет на акумулатора. Именно той в комбинация с разхода на ток на електрическото задвижване определя пробега на електромобила. Но как е изграден подобен акумулатора? AUTO BILD разкрива начина на функциониране на акумулаторите, като взима за пример тази при VW ID.3!

В автомобила няма просто „един акумулатор“. „Резервоарът за енергия“ се състои от много отделни модули, които са изградени от много на брой клетки. Клетката на батерията е най-малката единица в системата на батериите. Модерните системи се състоят от т.нар. Pouch-клетки, които наподобяват клетки при батериите на мобилните телефони. При ID.3 общо 24 подобни клетки съставят един модул на батерията. До 12 модула изграждат един от „акумулаторните пакети“ в електрическия VW. Възможно е обаче да има повече или по-малко модули, които да определят капацитета на акумулатора.

Чрез добавянето на модули се увеличава пробегът, а чрез намаляването на броя им той намалява. Базовата конструкция остава винаги една и съща: модулите на клетките са разположени в корпуса на акумулатора, който предпазва отделните модули от увреждания. Всички важни компоненти са разположение в масивна основна рама, която действа като Crash-рамка. При МЕВ (модуларната платформа за електрификация) на Volkswagen в пода е разположена и охладителната система за батериите. Всички компоненти са свързани посредством кабели под високо напрежение.

Управление

Батериите на електромобилите работят под високи напрежения. При ID.3 например напрежението е 408 волта, при Porsche Taycan – дори 800 волта. За да бъде контролиран енергийният поток при тези високи напрежения, е необходима специална управляваща електроника. Освен че се грижи за „енергийния мениджмънт“, тя действа и като инвертор, който преобразува запазения в акумулатор прав ток в променлив за електромотора. За класическата 12-волтова бордова мрежа се грижи правотоков преобразувател.

1 Клетки на акумулатора 2 Модули на акумулатора 3 Система на акумулатора
4 Батерия 5 Задвижване

Управляваща електроника

Понятието „управляваща електроника“ се среща все по-често във връзка с електромобили, но рядко бива описано. На практика то представлява „мозъка“ на електрическото задвижване. С помощта на интелигентно честотно и амплитудно управление (ограничаване на напрежението) инверторът регулира мощността на електромотора. Докато честотата на променливия ток регулира скоростта на електромобила, накрая амплитудата е определяща за мощността. Управляващата електроника в електромобила превръща запазения в батерията прав ток в променлив, който е необходим за конкретната ситуация на пътя.

Как в общи линии функционират акумулаторите

Акумулаторите съхраняват енергия и превръщат химичната енергия в електрическа. За разлика от класическите батерии, акумулаторите могат да правят това и в двете посоки. Те могат да приемат електрическа енергия и след това да я отдават отново.

Всеки акумулатор се състои от по два електрода, които се намират в електролит (проводима среда). Електролитът невинаги трябва да бъде течен, но в зависимост от типа батерия може да бъде също гел и твърдо вещество. Двата електрода (анод и катод) се разделят един от друг посредством пореста стена – сепаратор, един от друг. По този начин се предотвратява къси съединения. Докато при анода има излишък от електрони, върху катода има прекалено малко електрони. Именно тази разлика описва електрическото напрежение.

ID.3 е първият сериен модел на VW на новата платформа за електромобили MEB

Когато бъде включен консуматор, излишните електрони преминават от анода към катода – и протича ток. Модерните литиево-йонни батерии използват катоди от литиев метален оксид, докато анодът обикновено е от графит. Чрез „размяната“ на електрони между електродите се създават разлики в заряда на анода и катода. Те се изравняват посредством литиеви йони. Те биват пренесени от електролита посредством сепаратора. Когато акумулаторът се зарежда, принципът се обръща: токът за зареждане „бута“ пренесените електрони и йони обратно към анода. Литиево-йонните батерии се отличават с компактна форма при висок капацитет.

Още по темата

Card image cap
Mazda CX-8: впечатляващ SUV

25
юли
2017

Нов модел в SUV-гамата на Mazda: CX-8

Card image cap
„Неопетнен“ Ford GT си търси първи шофьор

15
апр.
2016

На 10 години и 8 км: фабрично нов Ford GT Heritage Edition е обект на аукцион във Флорида. В цената са включени и найлоните по седалките и волана...

Card image cap

В последния брой:

Архив >