Гибридный энергоблок для электромобиля
Как окончательно угробить автопром – бросить всё усердие на создание электрокаров на основе китайских литий-ионных батарей и комплектующих.
Как занять лидирующие позиции в технологиях и производстве – рассмотрим гибридную архитектуру накопителей энергии, объединим энергоёмкость натрий-ионного аккумулятора и мощность суперконденсатора..
Натриевая батарея обеспечивает запас хода, работает в спокойном режиме, не любит резкие токи, при щадящей нагрузке служит долго и сохраняет емкость при отрицательных температурах.
Суперконденсатор - отдаёт и принимает огромные токи, идеален для разгона и рекуперации, выдерживает миллионы циклов.
Батарея питает «среднюю нагрузку», суперконденсатор — пики мощности, это снижает износ батареи и повышает эффективность.
Применим схему активной гибридной системы, состоящей из батарейного контура и суперконденсаторного контуров, управляемый интеллектуальным контроллером распределяет потоки в реальном времени: прогнозирует нагрузку, минимизирует деградацию батареи, оптимизирует КПД.
Натриевые батареи хуже переносят высокие токи, имеют меньшую плотность энергии, дешевле литиевых. Суперконденсатор компенсирует их слабые места - снижая стресс, повышая эффективность рекуперации. В городском цикле это может дать 10–25% экономии энергии.
Прикинем результат применения для реального городского электромобиля..
Исходные данные:
- масса: 1400 кг
- городская езда с частыми разгонами
- целевой запас хода: 250 км
-средний расход: ~14 кВт⋅ч / 100 км
Энергия на 250 км
E = 14 кВт⋅ч * 2.5 = 35 кВт⋅ч
С учётом резерва ставим 40 кВт⋅ч
Для типичного городского разгона - 0 → 50 км/ч за 6 секунд, пиковая мощность составит 30–40 кВт.
Суперконденсатор покрывает пики 30–40 кВт , принимает рекуперацию, работает 5–10
Энергия одного разгона составит ≈ 0.04 кВт⋅ч, для 5 последовательных разгонов потребуется 0.2 кВт⋅ч, а ёмкость. суперконденсаторного блока примем 0.2–0.3 кВт⋅ч.
Натриевая батарея имеет энергоплотность ≈ 120 Вт⋅ч/кг, масса составит ≈ 330 кг
Суперконденсатор – плотность примерно 10 Вт⋅ч/кг, вес - 30 кг
Итого масса энергоблока составит 360 кг.
Общие выводы:
- - В городском цикле можно улавливать до 70% тормозной энергии, это 10–15% экономии энергии
- - С гибридной системой снижение пиковых токов составит 40–60%, что увеличит ресурс батареи в 1.5–2 раза.
- - Гибридный блок обеспечит хорошую динамику в городском цикле.
- - Важнейший фактор – устойчивочть к отрицательным температурам
В итоге – данная система будет иметь несомненные преимущество в отношении применения литий-ионных батарей.