مکانیسم بازیابی انرژی در باتری های لیتیومی چیست؟
نصب 2019 SEPTA همه چیز را در مورد جایی که ما با سیستم های احیا کننده هستیم به شما می گوید. آنها یک بانک یونی 1.5 مگاواتی لیتیوم{3}} را در یک ایستگاه پست انداختند که در سال اول تقریباً 500,000 دلار-نیمی از کاهش هزینه برق، نیمی از بازارهای تنظیم فرکانس (scientificamerican.com) به دست آوردند. نه به این دلیل که چیز جدیدی اختراع کردند. زیرا الکتروشیمی سرانجام به آنچه مهندسان حمل و نقل از دهه 1920 می خواستند رسید.
موتورهای الکتریکی به سمت عقب حرکت می کنند. همین است. هنگامی که EV شما کند می شود، موتور به یک ژنراتور تبدیل می شود. انرژی جنبشی به جریان تبدیل میشود، جریان به داخل بسته میرود، سلولها شارژ میشوند. ما آن را ترمز احیا کننده می نامیم، اما هیچ چیز عجیب و غریبی در مورد فیزیک وجود ندارد-فقط این است که فناوری باتری دهه ها بسیار کند، بسیار گران یا بسیار شکننده بوده است تا بتواند در مقیاس کار کند.

مشکل بهره وری که هیچ کس در مورد آن صحبت نمی کند
اینجاست که جالب می شود. موتور-از آنجایی که-راندمان ژنراتور 85-92% است، به سرعت و بار شما بستگی دارد. اینورتر یک برش دیگر انجام می دهد، اگر درست طراحی شده باشد، حدود 95٪. باتری خودش شارژ میشه؟ 90-95٪ در شرایط خوب. آن را به هم متصل کنید و در مجموع 60 تا 70 درصد بازده احیا کننده دارید.

تا زمانی که به یاد بیاورید وحشتناک به نظر می رسد، جایگزین این است که پدهای اصطکاکی همه چیز را به گرمای هدر می دهند. 60% چیزی بر 0% از هیچ چیز می غلبه می کند.
آنچه در واقع کل سیستم را محدود می کند پذیرش شارژ است. یون های لیتیوم باید از کاتد از طریق الکترولیت مهاجرت کنند و به آند گرافیت وارد شوند. این یک فرآیند انتشار{2}}محدود است. جریان اجباری را سریعتر از یونها وارد کنید و شما به جای درونسازی مناسب، رسوبات فلزی لیتیوم{4}}روی آند را وارد کنید. ظرفیت را از بین می برد، عمر چرخه زباله را هدر می دهد، در بدترین حالت شورت داخلی ایجاد می کند.
C-به شما میگوید یک سلول با چه سرعتی میتواند شارژ شود. 1C به معنای شارژ کامل در یک ساعت است. شیمی LFP بدون مشکل 1C را کنترل می کند. NMC مشابه، با محتوای نیکل متفاوت است. LTO دورافتاده-10C پایدار است، زیرا شیمی آند اساساً مسئله آبکاری را کنار گذاشته است. به همین دلیل است که شما LTO را در برنامه هایی با تقاضاهای بی رحمانه regen مشاهده می کنید، حتی اگر چگالی انرژی ضربه بخورد.
مدیریت باتری جایی است که پول زندگی می کند
BMS فقط نظارت نمیکند-بلکه تصمیمات چند بعدی را در مورد پذیرش و توزیع فعلی در بین گروههای سلولی میگیرد. بسته نزدیک به پر شدن؟ فضای سر برای جریان regen ناپدید می شود. اکثر سیستم ها شروع به محدود کردن 90-95٪ وضعیت شارژ می کنند و ولتاژ نزدیک به حداکثر را کاملاً غیرفعال می کنند. اگر یک خودروی الکتریکی رانندگی کردهاید، این را میدانید: مسیر خود را با باتری پر ترک کنید و Regen در چند مایل اول احساس ضعف میکند.
دما محدودیت دیگری است که هیچ کس نمی خواهد با آن مقابله کند. زیر 10 درجه، تحرک یونی در الکترولیت کاهش می یابد. سیستم ها جریان ریژن را برای جلوگیری از آبکاری محدود می کنند. به اندازه کافی سرد شوید و ریجن به طور کامل خاموش می شود تا زمانی که بسته گرم شود.
اپراتورهای آب و هوای سرد این را می دانند - 15 تا 20 دقیقه رانندگی قبل از بازگشت قابلیت بازسازی کامل. AIR6897 SAE جنبه هوافضا را پوشش می دهد، اما اصول کنترل شارژ و مدیریت حرارتی مستقیماً به وسایل نقلیه زمینی ترجمه می شود.
جایی که نرخ بازیابی در واقع اهمیت دارد
خودروهای برقی مسافربری شهری؟ 15-25٪ بهبودی. شایسته اتوبوس های برقی مسیرهای ثابت را انجام می دهند؟ اینجاست که واقعی می شود. اتوبوسهای BYD در اداره حملونقل دره آنتلوپ - 37.3 درصد بازیابی در مدلهای استاندارد 40 فوت، 40.2 درصد در 60 فوت مفصلدار. این چرخه وظیفه برای Regen عالی است: کاهش مکرر از سرعت های ثابت.

برنامه های صنعتی ریاضی متفاوتی را اجرا می کنند. لیفتراکهایی که چرخههای پایینتر{1}}بالابر پیوسته انجام میدهند، کامیونهای معدنی که از لبه گودال به منطقه پردازش با بارهای کامل فرود میآیند. تبدیل انرژی پتانسیل در این موارد می تواند عظیم باشد.
Robin Zeng در CATL این را بهتر از اکثر موارد نشان می دهد: هزینه هر چرخه، نه قیمت اولیه (rolandberger.com). باتری چقدر انرژی حمل می کند، چقدر مسافت را طی می کند، چگونه در طول چرخه عمر کار می کند. این چیزی است که برای برنامههای regen مهم است-که آیا سلولها میتوانند پالسهای شارژ مکرر را بدون تخریب مدیریت کنند.


منحنی تخریب مردم را شگفت زده می کند
فکر میکنید- پالسهای ریژن با جریان بالا پیری را تسریع میکنند. دیتا چیز دیگری می گوید. شدت ترمز احیا کننده بالاتر در واقع با کاهش تخریب مرتبط است. مکانیزم عمق دشارژ است-زمانی که regen انرژی کاهش سرعت بیشتری را جذب میکند، باتری چرخههای کمعمقتری را اجرا میکند و چرخه عمیق کمتری دارد. از آنجایی که ظرفیت محرک تخلیه عمیق در سلولهای یونی لیتیوم{6}} محو میشود، regen تهاجمی میتواند عمر را افزایش دهد.
دما در طول ریجن هنوز مهم است. باتری سرد برابر است با کندی درونی، احتمال آبکاری بالاتر. باتری داغ واکنشهای جانبی در واسط الکترود-الکترولیت را تسریع میکند. مدلهای حرارتی BMS جریان مجاز Regen را بر اساس دمای پیشبینیشده سلول تنظیم میکنند، اما دقت مدل به شدت به جای سنسور و پیچیدگی الگوریتم بستگی دارد. اینجاست که تفاوت بین پیاده سازی های ارزان و خوب را می بینید.
انتخاب شیمی برای همه یک-اندازه-مناسب- نیست. LFP عمر چرخه و پایداری حرارتی عالی را با نرخ شارژ متوسط به شما می دهد-برنامه های ناوگان آن را دوست دارند. NMC مقداری از آن را با چگالی انرژی بالاتر که در آن وزن و حجم محدود می شود، مبادله می کند. LTO چگالی انرژی را به طور کامل قربانی می کند اما به شما امکان پذیرش شارژ را می دهد که هیچ چیز دیگری نمی تواند مطابقت داشته باشد. اتوبوسهای حملونقل شهری با توقفهای مکرر-با کاهش سرعت، وسایل نقلیه عملکردی با ترمز مسیری-روزانه{10}}که قلمرو LTO است.
یکپارچه سازی سیستم سخت تر از آن چیزی است که به نظر می رسد
کنترل کننده موتور، اینورتر، BMS، واحد کنترل خودرو{0}}همه باید هماهنگ شوند. راننده پدال گاز را بلند می کند که یک درخواست گشتاور ایجاد می کند. به فرمان جریان موتور ترجمه می شود. اینورتر جریان برق را از موتور به باتری مدیریت می کند. BMS تأیید می کند که باتری می تواند آن جریان را بدون نقض محدودیت های حفاظتی بپذیرد. هر جزء به یک محدودیت برخورد می کند و شما در حال ترکیب ترمز اصطکاکی برای حفظ نرخ کاهش سرعت هستید.

انتقال بین regen و اصطکاک از روی صندلی راننده یکپارچه است، اما الگوریتم های کنترل در پشت آن پیچیده هستند. همچنین باید تطابق ولتاژ را تماشا کنید-میزان جریان رجین به تفاوت بین ولتاژ عقب موتور-EMF و ولتاژ بسته باتری بستگی دارد. سرعت بالای وسیله نقلیه به معنای EMF بیشتر پشت-، بالقوه بیش از حداکثر ولتاژ شارژ باتری است. مرحله طراحی باید آن نقاط عملیاتی را در نظر بگیرد.
سیستم های ترمز ترکیبی اکنون در خودروهای تولیدی استاندارد هستند. تناسب خودکار بین Regen و اصطکاک، به حداکثر رساندن بازیابی در حالی که رفتار خودرو را قابل پیش بینی نگه می دارد. پیچیدگی در آنجا به طور قابل توجهی در دهه گذشته بهبود یافته است.
این عملا به چه معناست
پیشرفتها در بازده موتور، طراحی اینورتر، شیمی باتری، مدیریت حرارتی، الگوریتمهای کنترل{0}}هر یک از این موارد باعث میشود که اثربخشی کلی احیاء شود. عملکرد هماهنگ سیستم کامل چیزی است که بازیابی انرژی را ارائه می دهد.
رانندگی در بزرگراه؟ حداقل فرصت ریجن مسیرهایی با فرودهای طولانی یا توقف های مکرر؟ بازیابی انرژی قابل توجه اپراتورهای ناوگان همچنین می بینند که طول عمر اجزای ترمز سه تا پنج برابر در مقایسه با وسایل نقلیه معمولی-ترمزهای اصطکاکی در یک خودروی برقی خوب طراحی شده-که به سختی در رانندگی شهری استفاده می شود.
آنچه از دو دهه پیش به عنوان یک مزیت ثانویه آغاز شد، اکنون برای ارزش پیشنهادی اساسی است. فیزیک تغییر نکرده است فنآوری باتری مورد نیاز برای بهرهبرداری مؤثر از فیزیک به بلوغ رسیده است. این تفاوت است. SEPTA که سالانه نیم میلیون از یک ایستگاه فرعی تولید می کند-که در مورد نوآوری راه آهن نیست، بلکه سیستم های لیتیوم{5}} در نهایت به اندازه کافی خوب هستند تا آنچه همیشه وجود داشته را به تصویر بکشند.

