Второй аккумулятор в машине — Мобильные Электросистемы

Второй аккумулятор устанавливают в машину для питания холодильника, отопителя, инвертора и другого дополнительного оборудования. Работая на стоянках, эти устройства разряжают аккумуляторную батарею и ее приходится периодически подзаряжать. Поскольку подключится к стационарной электрической сети в поездке удается не всегда, то единственным источником зарядки второго аккумулятора становится генератор автомобиля. Насколько хорошо он подходит для этой задачи? Как подключить второй аккумулятор, чтобы автомобильный генератор мог быстро зарядить его?

Содержание статьи

Автомобильная система зарядки

Система зарядки автомобиля состоит из генератора, выпрямителя, регулятора напряжения и аккумулятора. Генератор преобразует механическую энергию двигателя в электрическую. Диодный выпрямитель превращает переменное выходное напряжение генератора в постоянное, а регулятор поддерживает его стабильном уровне при изменении нагрузки или частоты вращения двигателя. Аккумулятор запускает двигатель, сглаживает скачки напряжения генератора и служит источником энергии тогда, когда двигатель не работает.

Автомобильные системы зарядки можно условно разделить на два типа — основанные на контроле напряжения и на контроле тока. В первой группе напряжение генератора поддерживается постоянным, а ток зависит от состояния аккумулятора и электрической нагрузки. Во второй напряжение генератора определяется режимом движения автомобиля и текущей электрической нагрузкой.

Стандартный генератор

В машинах с 12-вольтовой электрической системой регулятор генератора при нормальной температуре поддерживает напряжение 14,2 ±0,2 Вольт. Когда регулятор обнаруживает, что напряжение генератора снизилось, он увеличивает текущий в обмотках ротора ток возбуждения, а если напряжение на выходе генератора выросло, уменьшает его. В обоих случаях магнитный поток через обмотки статора изменяется и напряжение генератора быстро возвращается к заданному значению.

Генератор с температурной компенсацией, уменьшает напряжение летом или после прогрева двигателя. Второй аккумулятор, установленный в машине с таким генератором, может заряжаться очень медленно

Еще один фактор, влияющий на напряжение в электрической системе  машины – это температура. При низкой температуре химические реакции внутри аккумулятора замедляются поэтому, чтобы ускорить их, необходимо повысить напряжение зарядки. С ростом температуры происходит обратный процесс.  Ток, потребляемый аккумулятором, увеличивается, и напряжение, необходимо понизить, чтобы не перезарядить и не повредить аккумулятор. Поэтому кроме напряжения регулятор может также контролировать температуру собственного основания, чтобы по ней оценить температуру аккумулятора или окружающего воздуха. Если температура отрицательная, регулятор повышает напряжение зарядки до 15,0 Вольт, а летом или после прогрева двигателя наоборот, понижает до 13,5 – 13,8 Вольт.

DC-DC зарядные устройства для второго аккумулятора емкостью 100-150 Ач

Accounts

Free Trial

Projects

Входное и выходное напряжение 12 В

Ток зарядки 45 А

Типы аккумуляторов:  GEL, AGM, LiFePO4 , WET

Входное и выходное напряжение 12 В

Ток зарядки 30 А

Типы аккумуляторов:  GEL, AGM, LiFePO4 , WET

Встроенный солнечный MPPT контроллер

Входное и выходное напряжение 12 В

Ток зарядки 30 А

Типы аккумуляторов:  GEL, AGM, LiFePO4 , WET

Дополнительный выход для нагрузки 20 А

Генератор с температурной компенсацией лучше заряжает аккумулятор в холодном климате и не перезаряжает его при высокой температуре. Если температурная компенсация в регуляторе отсутствует, то он поддерживает выходное напряжение неизменным в течении всего времени работы генератора.

Стандартный генератор хорошо справляется с зарядкой основного аккумулятора, но его напряжение не зависит ни от оборотов двигателя, ни от электрической нагрузки, ни от состояния аккумулятора.

Интеллектуальный генератор

Электрическая энергия, получаемая от автомобильного генератора, не бесплатна. На 1 Вт выходной мощности генератора двигатель расходует от 1,5 до 2 Вт своей мощности, которую вырабатывает, сжигая топливо. Мощность = ток х напряжение. Регулируя напряжение генератора можно уменьшать или увеличивать нагрузку, создаваемую генератором для двигателя.

Датчик на отрицательной клемме основного аккумулятора говорит о том, что генератором в машине управляет ECU

В интеллектуальных системах зарядки выходную мощность генератора контролирует электронный блок управления (ECU). ECU собирает информацию с датчиков, расположенных в различных частях машины, анализирует ее и определяет какое напряжение должно быть у генератора при текущей электрической нагрузке и оборотах двигателя. Затем по сети LIN или при помощи ШИМ сигнала ECU передает команду регулятору, который так изменяет ток возбуждения генератора что напряжение принимает требуемое значение. Регулятор может быть по-прежнему встроен в генератор, а может быть внешним по отношению к нему, являясь частью самого электронного блока управления

ECU регулирует ток возбуждения генератора, с помощью ШИМ сигнала. В зависимости от режима работы двигателя, напряжения и температуры аккумулятора и нагрузки в электросистеме напряжение генератора может изменяться от 11,5 до 15,5 Вольт. Без дополнительных устройств такой генератор не сможет зарядить второй аккумулятор в машине

Компьютерное управление расширило возможности автомобильной системы зарядки. Теперь она не только заряжает аккумулятор и обеспечивает электрической энергией бортовых потребителей, но и помогает экономить топливо, продлевает ресурс оборудования и сокращает вредные выбросы. Напряжение генератора в такой системе не постоянно, а колеблется от 11,5 до 15,5 Вольт.

Его точное значение зависит от того, в каком режиме работает система зарядки в настоящий момент:

• Нормальный режим — генератор поддерживает напряжение аккумулятора 12,4 Вольта, что соответствует заряженности 80%.
• Повышенное энергопотребление – ECU повышает напряжение генератора, когда обнаруживает, что ток в бортовой цепи вырос
• Зимний режим – ECU повышает напряжение генератора, при включении обогрева заднего стекла или сидений.
• Режим запуска – чтобы компенсировать аккумулятору заряд, потраченный на запуск двигателя, ECU повышает напряжение генератора как минимум до 14,5 Вольт на не менее чем 30 секунд
• Режим десульфатации – если после 45 минут работы двигателя, заряженность аккумулятора остается низкой, ECU увеличивает напряжение генератора до 15,5 Вольт, чтобы провести его десульфатацию
• Режим экономии топлива — чтобы снизить нагрузку на двигатель и увеличить срок службы ремня генератора, ECU устанавливает напряжение генератора равным 13 Вольт или ниже
• Рекуперативный режим — ECU повышает напряжение генератора до 15,5 Вольт при торможении автомобиля, и снижает его до 12,2-12,4 Вольт при разгоне или движении с крейсерской скоростью. Благодаря этому при торможении скорость зарядки возрастает без ущерба для экономии топлива и автомобиль замедляется быстрее Графики напряжения и тока автомобильных генераторов. Стандартный генератор — Напряжение холостого хода аккумулятора 12,6 Вольт. После запуска двигателя генератор заряжает аккумулятор и питает включенное в этот момент оборудование автомобиля. По мере заряда аккумулятора, обычно в течение первых нескольких минут, ток уменьшается. Регулятор поддерживает напряжение около 14 В. Этого достаточно для подзарядки аккумулятора, но в тоже время, он не перезаряжается, когда двигатель работает долго. При включении и выключении нагрузки генератор уменьшает или увеличивает ток для поддержания целевого напряжения Умный генератор — Напряжение холостого аккумулятора около 12,4 Вольт. После запуска двигателя напряжение генератора устанавливается выше 14,5 Вольт, чтобы быстро зарядить аккумулятор. Как только потребляемый аккумулятором ток опускается ниже 30 А, генератор понижает напряжение.
  В этот момент аккумулятор заряжен не полностью, но его заряда достаточно для повторного запуска двигателя. Во время работы напряжение генератора изменяется в зависимости от температуры, электрической нагрузки, требуемой нагрузки на двигатель и заряда аккумулятора. При разгоне оно опускается до 12,4 Вольт, а при торможении увеличивается до 15,5 Вольт.

Компьютерную систему зарядки легко распознать по датчику на клемме аккумулятора и по двухпроводному разъему на генераторе. Опытным путем ее присутствие можно установить, измеряя во время движения напряжение в гнезде прикуривателя. Если напряжение падает во время разгона машины и растет при торможении, то генератором управляет одно из ECU автомобиля.

Дополнительную информацию можно получить, проверяя напряжение аккумулятора на холодном двигателе и при рабочей температуре, а также при разной электрической нагрузке – с включенным освещением, кондиционером и с полностью выключенным электрооборудованием

 Подключение второго аккумулятора

Второй аккумулятор редко размещают под капотом машины. Чаще его устанавливают в салоне или в багажнике автомобиля. При таком размещении длина проводов, соединяющих генератор и второй аккумулятор, достигает 10-15 метров и пренебрегать падением напряжения уже нельзя. Потери будут тем больше, чем длиннее проводники и хуже соединяющие их контакты. Падение напряжения в медном проводе рассчитывается по формуле:

V = 0,017 * I * L

V — Падение напряжения

L — общая длина провода в метрах (включая обратный отрицательный проводник).

I = Ток в амперах текущий по проводнику.

S — площадь поперечного сечения меди в квадратных миллиметрах.

Например, в проводах сечением 6 мм²  и длиной 10 м при токе 20 А возникнет падение напряжения 10 x 20 x 0,017/6 = 0,56 Вольта. Это означает, что при напряжении генератора 14,0 Вольт напряжение на клемме второго аккумулятора окажется равным 13,44 Вольта. Уменьшить потери можно увеличив сечение проводников

Второй аккумулятор должен быть подключен к генератору автомобиля только во время работы двигателя. После того как двигатель заглушен его необходимо изолировать, чтобы избежать взаимного разряда с основной аккумуляторной батареей. Существует несколько способов того, как это можно сделать

Зарядка второго аккумулятора

Проще всего подключать второй аккумулятор к электросистеме автомобиля при помощи выключателя. В положении ON, выключатель соединяет основной и дополнительный аккумуляторы параллельно, а в положении OFF, изолирует их. Не смотря на простоту, этот способ не самый надежный, поскольку пользователь может просто забыть вовремя поставить выключатель в нужное положение

Схема подключения развязывающего реле для зарядки второго аккумулятора в автомобиле

Влияние человеческого фактора легко устранить, если вспомнить, что напряжение основного аккумулятора равно 14,0 Вольт при работающем автомобильном генераторе и 12,6 Вольт в состоянии холостого хода. Поэтому зная напряжение основного аккумулятора, можно управлять подключением дополнительного. Этот принцип используют реле развязки. Реле отслеживает напряжение аккумуляторов и замыкается, когда на одном из них напряжение превышает установленный порог (как правило 13,3 Вольта). Если напряжение опускается ниже 12,8 Вольт реле разъединяет аккумуляторы и изолирует их. Подробно развязывающие реле описаны здесь

При параллельной зарядке оба аккумулятора постоянно подключены к генератору автомобиля, поэтому регулятор генератора «видит» не собственное напряжения второго аккумулятора, а напряжение объединенной батареи, которое как правило выше. В результате зарядный ток уменьшается, а продолжительность зарядки второго аккумулятора возрастает.

Ситуация усугубится, если в автомобиле установлен генератор с температурной компенсацией. После прогрева двигателя регулятор понизит напряжение генератора до 13,5-13,8 Вольт и зарядка второго аккумулятора, установленного на расстоянии нескольких метров от генератора, фактически остановится.

Как уже говорилось, напряжение генератора, управляемого ECU автомобиля, изменяется от 11,5 до 15,5 Вольт. Поскольку большинство развязывающих реле имеют задержку перед срабатыванием, то они просто не успеют замкнуться в то время, пока напряжение находится в верхней части диапазона. Но даже если это произойдет, большие колебания напряжения не дадут второму аккумулятору заряжаться. При разгоне автомобиля, напряжение окажется слишком низким, а при торможении настолько высоким, что сможет повредить большинство аккумуляторов.

Приоритетная зарядка

В отличии от реле, делитель аккумуляторов контролирует напряжение обеих  батарей, и переключает генератор на ту из них, которая больше всего нуждается в зарядке в текущий момент.  Такой способ подключения повышает скорость зарядки второго аккумулятора, но также имеет свои ограничения.

DC-DC зарядные устройства для второго аккумулятора емкостью более 200 Ач

Accounts

Free Trial

Projects

Storage

Domains

Входное и выходное напряжение 12 В

Максимальный входной ток 120 А

6 программ зарядки, в том числе 2 для LiFePO4  АКБ

Выходная мощность 1620 Вт

Размеры — 270 х 130 х 73 мм

Вес 1,8 кг

Входное и выходное напряжение 12 В

Максимальный входной ток 60 А

9 программ зарядки, в том числе 1 для LiFePO4  АКБ

Выходная мощность 630 Вт

Размеры — 190 х 160 х 70 мм

Вес 1,4 кг

Входное и выходное напряжение 12 В

Максимальный входной ток 70 А

6 программ зарядки, в том числе 2 для LiFePO4  АКБ

Выходная мощность 930 Вт

Размеры — 200 х 130 х 56  мм

Вес 1 кг

Представим такую ситуацию. В машине установлено два аккумулятора. Основной используется для запуска двигателя, а ко второму аккумулятору подключен холодильник и другое дополнительное оборудование. Оба аккумулятора соединены с генератором через делитель. Во время движения ночью, регулятор генератора поддерживает напряжение 13,8 Вольт, что позволяет генератору подзаряжать основной аккумулятор и одновременно обеспечивать яркий свет фар

Через некоторое время из-за работающего холодильника напряжение второго аккумулятора падает до 12 Вольт. Делитель «замечает» это и переключает генератор на другой канал, чтобы зарядить второй аккумулятор. Но основной аккумулятор теперь не заряжается, его напряжение постепенно падает и фары начинают светить тусклее. Спустя несколько минут делитель обнаруживает, что основной аккумулятор разряжен и вновь подключает его для зарядки. После этого фары внезапно загораются с прежней силой. Этот цикл может продолжаться в течении всей ночной поездки

Схема подключения DC-DC зарядного устройства для зарядки второго аккумулятора в машине. Некоторые модели DC-DC устройств имеют встроенный солнечный МРРТ контроллер, поэтому солнечную панель к ним можно подключать напрямую

При использовании делителя аккумуляторов совместно с «интеллектуальным» генератором также могут возникать проблемы. Во время торможения напряжение генератора возрастет до 15,5 Вольт. При таком напряжении сильно разряженный второй аккумулятор будет потреблять очень высокий ток, который окажется разрушительным для него. Когда же напряжения генератора опустится до 12,2 – 12,4 Вольт аккумулятор просто перестанет заряжаться.

DC-DC зарядное устройство

Функциональная схема DC-DC зарядного устройства. Микроконтроллер (MCU) получает информацию от датчиков температуры и напряжения, а также от замка зажигания машины. Микроконтроллер управляет DC-DC конвертером, который преобразует напряжение генератора и солнечной панели в профиль пригодный для зарядки второго аккумулятора в машине

DC-DC зарядное устройство – это самый совершенный на сегодняшний день способ подключения и зарядки второго аккумулятора в автомобиле.

Оно представляет из себя управляемый микроконтроллером транзисторный преобразователь, выходное напряжение которого изменяется в зависимости от состояния, типа и температуры аккумулятора. Поскольку выходное напряжение DC-DC зарядного почти не зависит от входного проблемы, присущие развязывающим реле или делителям, ему не свойственны.

Основные характеристики DC-DC зарядного устройства следующие:

• Заряжает второй аккумулятор быстрее, чем генератор напрямую, поскольку использует трехступенчатый алгоритм зарядки и компенсирует падение напряжения в длинных проводах
• Учитывает тип второго аккумулятора, поэтому всегда заряжает его на 100%, но никогда не перезаряжает. Пользователь может самостоятельно настроить устройство на зарядку AGM, гелевого, литиевого или жидко-кислотных аккумулятора
• Автоматически включается при запуске двигателя и изолирует аккумуляторы после того, как двигатель заглушен. Предотвращает взаимный разряд аккумуляторов
• Подходит как для стандартных, так и «интеллектуальных» генераторов
• Ограничивает ток и позволяет регулировать нагрузку на генератор
• Может работать в обоих направлениях и заряжать основной аккумулятор от дополнительного

Задайте вопрос,

и получите консультацию по электрооборудованию для катера, яхты, автодома или кемпера

Ваше имя

Ваш e-mail

Сообщение

Зарядка аккумулятора автомобиля не снимая с машины

Главная » Зарядка

Во многих рекомендациях по зарядке АКБ говорится о том, что лучше всего делать это, сняв ее с машины: и удобней, и не требует дополнительных усилий в случае затрудненного доступа к аккумулятору. Все эти рекомендации верные, но ими лучше пользоваться в том случае, если автомобиль не очень дорогой. Как известно, дорогие модели иномарок имеют внутри очень много разной электроники, обеспечивающей все бортовые настройки и системы против угона транспорта. Вынимать батарею из капота с такой начинкой означает риск сбоя всех электронных механизмов. Поэтому зарядка аккумулятора автомобиля, не снимая с машины, на современном этапе является обычным делом.

Электронная начинка современных автомобилей часто требует к себе повышенного внимания в случае, если произошел хотя бы минимальный сбой в ее работе. Самостоятельно восстановить эти настройки сможет далеко не каждый автолюбитель. И, если отвечать на вопрос, можно ли заряжать аккумулятор, не снимая с автомобиля, ответ будет однозначным: такая возможность допускается, учитывая специфику «навороченных» средств передвижения. Никаких запретов или противопоказаний здесь нет. Единственным условием является соблюдение определенной техники безопасности.

Содержание

1. Техника безопасности при зарядке аккумулятора, не снимая с машины
2. Особенности такой зарядки
3. Ход процесса

Техника безопасности при зарядке аккумулятора, не снимая с машины

Перед началом процесса необходимо убедиться в том, что с батареей все в порядке: корпус должен быть целый, без трещин. Не должно быть утечки электролита внутрь капота автомобиля, а также открытых источников огня или короткого замыкания. На машине и вокруг нее не должно находиться посторонних вещей.

Следует иметь в виду то, что очень важно избежать минимальных скачков напряжения в сети, при которых электронные бортовые устройства автомобиля могут выйти из строя, а сам аккумулятор — повредиться. Заряжать батарею следует, не снимая клеммы и не трогая их без надобности — так, чтобы контакт между «крокодилами» зарядного устройства и клеммами батареи был максимальным.

Особенности такой зарядки

Никаких особенностей, отличающих эту зарядку от обычной, со снятием батареи с машины, здесь нет. Однако следует подготовиться к тому, что, в данном случае, время зарядки может увеличиться, потому что при нахождении аккумулятора внутри автомобиля возрастает сопротивление в электрической цепи. Опасаться этого не стоит, но весь процесс время от времени придется контролировать.

Что касается безопасности, многие современные зарядные устройства оснащены системой защиты в виде контроллеров. Они обеспечивают возможность зарядки АКБ фактически при любых условиях.

Ход процесса

Зарядка аккумулятора автомобиля, не снимая с машины, проводится так:

• если зарядка осуществляется в гараже, зимой, сразу после того, как автомобиль поставлен в гараж с улицы — подождать некоторое время для стабилизации температуры;
• всю электронику автомобиля следует переключить в «спящий режим»;
• если батарея имеет отверстия, их все следует открыть для того, чтобы газы, которые образуются в процессе зарядки, могли свободно выходить наружу, и аккумулятор не взорвался;
• подсоединить аккумулятор к зарядному устройству;
• «крокодилы» зарядника плотно подсоединить к клеммам батареи со строгим соблюдением полярности: красный — это «плюсовой полюс», а черный — «минусовой»;
• теперь можно подключить зарядное устройство к сети и поставить нужный режим зарядки автомобильного аккумулятора.

Не важно, в каких условиях выполняется эта процедура — происходит ли зарядка аккумулятора автомобиля в домашних условиях или в гараже, и при этом АКБ не вынимается. Главное — помнить оптимальные показатели напряжения и силы тока. А чтобы не испортить все с самого начала, важно знать, какую клемму снимать первой с аккумулятора.

Зарядить аккумулятор, не снимая с автомобиля, возможно. Более того, на современном этапе это часто оказывается единственным способом зарядки батареи для того, чтобы потом не биться с восстановлением настроек сложных электронных схем обеспечения всего бортового оборудования современной машины.

 

 

Как вам статья?

Похожие статьи

Рейтинг

( Пока оценок нет )

аккумулятор автомобиля зарядка аккумулятора

Сверхбыстрая зарядка электромобилей с индивидуальным подходом

ЧИКАГО, 22 августа 2022 г. — Несмотря на растущую популярность электромобилей, многие потребители все еще не решаются перейти на них. Одна из причин заключается в том, что на заправку электромобиля уходит гораздо больше времени, чем на заправку обычного. Но ускорение процесса зарядки может привести к повреждению аккумулятора и сокращению срока его службы. Теперь ученые сообщают, что они разработали методы сверхбыстрой зарядки, адаптированные для питания различных типов аккумуляторов электромобилей за 10 минут или меньше без вреда.

Сегодня исследователи представят свои результаты на осеннем собрании Американского химического общества (ACS). ACS Fall 2022 — это гибридная встреча, которая проводится виртуально и лично с 21 по 25 августа, а доступ по запросу доступен с 26 августа по сентябрь. 9. На встрече представлено около 11 000 презентаций по широкому кругу научных тем.

«Быстрая зарядка является ключом к повышению доверия потребителей и всеобщему внедрению электромобилей», — говорит Эрик Дуфек, доктор философии, который представляет эту работу на встрече. «Это позволит зарядить автомобиль так же, как заправку на заправочной станции». Такой шаг может помочь США достичь поставленной президентом Байденом цели: к 2030 году половина всех продаваемых автомобилей должна быть электрической или гибридной.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов, питающих электромобили, требует тонкого балансирования. В идеале водители хотят включиться как можно быстрее, чтобы вернуться на шоссе, но с современными технологиями ускорение процесса может привести к повреждению. Когда литий-ионный аккумулятор заряжается, ионы лития мигрируют с одной стороны устройства, катода, на другую, анод. Благодаря более быстрой миграции ионов лития батарея заряжается быстрее, но иногда ионы лития не полностью перемещаются в анод. В этой ситуации может накапливаться металлический литий, что может привести к преждевременному выходу батареи из строя. Это также может привести к износу и растрескиванию катода. Все эти проблемы сократят срок службы батареи и эффективный запас хода автомобиля — дорогие и разочаровывающие последствия для водителей.

Одним из решений этой головоломки является адаптация протокола зарядки таким образом, чтобы оптимизировать скорость и избежать повреждения множества различных типов аккумуляторов, используемых в настоящее время в транспортных средствах. Но для разработки оптимальных протоколов требуется огромное количество данных о том, как различные методы влияют на срок службы, эффективность и безопасность этих устройств. Конструкция и состояние батарей, а также возможность применения данного протокола зарядки с существующей инфраструктурой электросетей также являются ключевыми переменными.

Чтобы решить эти проблемы, Дуфек и его исследовательская группа в Национальной лаборатории Айдахо теперь сообщают об использовании методов машинного обучения, которые включают данные о зарядке для создания уникальных протоколов зарядки. Вводя информацию о состоянии многих литий-ионных аккумуляторов во время их циклов зарядки и разрядки, ученые обучили анализ машинного обучения прогнозировать срок службы и способы, при которых различные конструкции в конечном итоге выйдут из строя. Затем команда отправила эти данные обратно в анализ, чтобы определить и оптимизировать новые протоколы, которые они затем протестировали на реальных батареях.

«Мы значительно увеличили количество энергии, которое может попасть в элемент батареи за короткий промежуток времени, — говорит Дуфек. «В настоящее время мы видим, что батареи заряжаются более чем на 90% за 10 минут без литиевого покрытия или растрескивания катода».

Переход от почти разряженной батареи к батарее с зарядом 90 % всего за 10 минут — это далеко от нынешних методов, которые в лучшем случае могут полностью зарядить электромобиль примерно за полчаса. В то время как многие исследователи ищут методы для достижения такого рода сверхбыстрой зарядки, Дуфек говорит, что одним из преимуществ их модели машинного обучения является то, что она связывает протоколы с физикой того, что на самом деле происходит в батарее.

Исследователи планируют использовать свою модель для разработки еще более совершенных методов и помощи в разработке новых литий-ионных аккумуляторов, оптимизированных для быстрой зарядки. Дуфек говорит, что конечной целью электромобилей является возможность «сказать» зарядным станциям, как быстро и безопасно заряжать их конкретные батареи.

Исследователи признательны за поддержку и финансирование Управления транспортных технологий Министерства энергетики США.

Запись брифинга для СМИ на эту тему будет размещена в понедельник, 22 августа, в 10:00 по восточному времени на сайте www.acs.org/acsfall2022briefings.

ACS Fall 2022 будет мероприятием, требующим вакцинации и рекомендуемым ношением масок для всех посетителей, экспонентов, поставщиков и сотрудников ACS, которые планируют лично участвовать в Чикаго. Для получения подробной информации о требованиях и всех мерах безопасности ACS посетите веб-сайт ACS.

Может ли сверхбыстрая зарядка аккумуляторов починить электромобиль?

Иссам Мудавар, профессор машиностроения Университета Пердью, уже 37 лет решает проблемы, связанные с жарой. Они часто следуют шаблону. Любой, кто мечтает о суперкомпьютере или новой авионике для истребителя, рано или поздно столкнется с одной и той же проблемой: причудливая электроника, начиненная триллионами транзисторов, выделяет огромное количество тепла.

Итак, мечтатели приходят к Мудавару, парню, который зарабатывает на жизнь изучением терморегулирования. «Всегда кажется, что охлаждение — это последнее, о чем люди думают», — говорит он.

Пару лет назад Форд обратился к Мудавару с более скромной проблемой: зарядным кабелем. Как и другие автопроизводители, Ford стремится поставлять электромобили, которые быстро включаются. Но есть проблема с более быстрым движением электронов: это приносит тепло. Если цель состоит в том, чтобы зарядить ваш электромобиль, скажем, за пять минут, это дополнительное сопротивление току означает проблемы, связанные с температурой внутри аккумулятора и снаружи. Шнур, в частности, становится перегретым узким местом.

Мудавар решает проблему, которой на самом деле еще не существует. Министерство энергетики США определило так называемую «экстремальную» быструю зарядку как увеличение запаса хода на 200 миль за 10 минут. Это достижимо с помощью существующих зарядных станций и кабелей, возможности которых еще не исчерпаны, отчасти из-за их собственных проблем с нагревом. Тем временем работа Мудавара предвосхищает будущее, когда заправка автомобиля электронами может даже соперничать по удобству с бензоколонкой.

В последнее время в электромобилях наблюдается тенденция: чем больше, тем лучше. Автопроизводители теперь нацелены на запас хода в 400 миль в качестве противоядия от «беспокойства по поводу запаса хода», и в то же время они электрифицируют главные элементы американских дорог — Chevy Silverados, Ford F-150, Hummers. Массивные автомобили плюс огромные требования к запасу хода означают совершенно гигантские батареи. Неудивительно, что это связано с компромиссом: зарядка этих больших батарей требует дополнительного времени. По данным Министерства энергетики, самым быстрым вариантом может быть полная зарядка за 30 или 40 минут от современных зарядных устройств для шоссе, на которые приходится около 5 процентов заправок электромобилей. Однако в основном эти автомобили предназначены для водителей, которые могут подключаться к сети дома и заряжать эту огромную батарею всю ночь.

Сложно совместить эти два метода, объясняет Ахмад Песаран, эксперт по хранению энергии в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. Фраза вроде «пятиминутная зарядка» означает совсем другое, если вы заряжаете аккумулятор на 200 киловатт-часов, такой как тот, что установлен в Hummer, по сравнению с аккумулятором на 40 кВтч в Nissan Leaf. Эти большие батареи требуют гораздо больше энергии, и у них есть структурные барьеры, которые затрудняют быструю зарядку. Для этого, вероятно, потребуются новые зарядные устройства и батареи, новые модные кабели и, возможно, даже модернизация линий передачи, питающих зарядные устройства, чтобы они могли справиться с огромным всплеском спроса. «Я сомневаюсь в разумности того, почему нам нужен запас хода в 500 миль в электромобиле, а также нужна быстрая зарядка за пять минут», — говорит он. «Куда ты хочешь пойти? Сколько раз вам нужно это сделать?» Но, добавляет он, это может быть просто неизбежно.

В настоящее время большинство автомобилей не могут использовать самые мощные зарядные станции, которые у нас уже есть, говорит Чао-Янг Ван, исследователь аккумуляторов из Университета штата Пенсильвания.