Система электромобиля на батарее натрий-сера
Компоновка EV зависит от типа батареи и электродвигателя. На рис. 17.11 представлена система, использующая батареи натрий-сера (NaS) и мо тор постоянного тока с шунтирующей обмоткой возбуждения и обычными тетками.
Изменение тока возбуждения м/или тока якоря позволяет изменять скорость и вращающим момент в моторах этого типа. Возможные характеристики при запуске таких моторов показаны на рис. 17.12. Транспортное средство начинает ускоряться в нулевой момент времени. На ранних стадиях ускорения возбуждение л одерживается постоянным, а ток якоря ограничивается, чтобы соответствовать пределу потребления.
По мере увеличения скорости вращения ток поля возбуждения уменьшается, соответственно уменьшается основное магнитное поле и обратная э.д.с. якоря. Ток якоря может быть увеличен, что позволит поднять скорость вращения. Моторы та кого типа, вероятно, будут охлаждаться воздухом. Однако некоторые системы используют жидкий хладагент. В целях максимальной эффективности всей системы используется регулируемая регенеративная тормозная система, которая позволяет батареям перезаряжаться во время торможения. Батареи обычно соединяются последовательно, чтобы увеличить выходное напряжение. Использование более высоких напряжений позволяет упростить конструкцию мотора, главным образом, из-за меньших токов, требуемых для передачи той же самой мощности. Применяемая система управления батареями гарантирует оптимальные значения скорости заряда и разряда батарей. Может быть встроено несколько функций предупреждения, чтобы сигнализировать о неисправности системы кроме того, возможна выдача предупреждения о запасе пробега транспортного средства. Эта информация индицируется на приборной панели. В контроллере привода используются современные мощные транзисторы, транзисторами управляет микропроцессор, характеристики которого, в свою очередь, определяются установленными программами. Контроллер получает входные сигналы от падалей тормоза и акселератора, в качестве датчиков используются простые потенциометры. Сигналы от других средств управления являются сигналами от основных выключателей. Управление остальной частью электрической системы электромобиля осуществляется за счет установки обычной свинцово- кислотной батареи на 12 В. Она подзаряжается при необходимости от батарей привода с помощью конвертера постоянного тока.
Газотурбинный гибрид
Современный газотурбинный двигатель является весьма привлекательным для автомобильной промышленности. Он соответствует экологическим тенденциям к низкой эмиссии и малому потреблению топлива. Турбина как двигатель имеет множество полезных особенностей:
♦ хорошую тепловую эффективность;
♦ чистое сгорание топлива;
♦ высокое отношение мощности к весу;
♦ способность работать на различных видах топлива;
♦ плавные переходные процессы.
Эти преимущества могли бы сделать его естественным победителем над двигателем с возвратно-поступательным движением поршня. Однако
автомобильная газовая турбина находится все еще в младенческом состоянии, несмотря на многие технические достижения, сделанные со времен первого в мире газотурбинного автомобиля компании Rover «Джет-1». Технические проблемы, поставленные автомобильной газовой турбиной, остаются значительными и во многих отношениях становятся' еще более огромными. Это обусловлено, главным образом, успехами технологий горения, механики, аэродинамики, материалов и электротехники. Для гибридного электрического транспортного средства газотурбинный двигатель — наиболее подходящий. Он предоставляет широкие возможности для проектирования гибридных систем. Газовый турбинный двигатель имеет многие свойства, удовлетворяющие требованиям автомобильной промышленности. Например, он компактен и легок, что обеспечивает гиб кость в компоновке силовой установки. Он уменьшает все автомобиля, что. улучшает характеристики транспортного средства и его экономичность. Современная конструкция камеры сгорания бензинового двигателя обеспечивает ему очень низкую эмиссию всех загрязнителей, даже более низкую, нежели у дизельного двигателя. Улучшение эмиссии может быть достигнуто без использования каталитического конвертера. Описываемые преимущества бензинового двигателя становятся все более и более важными в условиях сегодняшнего рынка. По сравнению с эквивалентным поршневым двигателем, газовые турбины работают плавно и тихо; они могут функционировать на различных типах углеводородною топлива, и присущая им простота механической конструкции в результате оборачивается повышенной надежностью и увеличенным сроком службы. По сравнению с привычным поршневым двигателем, турбина до недавнего времени имела плохие показатели реакции при изменении мощности и экономии топлива при частичной нагрузке. Сказалось также естественное сопротивление переменам со стороны производителей автомобилей по причине их колоссальных: инвестиций в инфраструктуру производства и обслуживания существующего двигателя. Когда преимущества турбины объединятся с достижениями в гибридных электрических системах, этот волнующий союз создаст огромный потенциал для будущего гибридной техники.
Индуктивная зарядка
Nissan АИга, как было описано ранее в этой главе, использует индуктивную зарядку. В этом случае «штекер», связанный с внешним источником энергии, вставляется в «разъем» автомобиля. Риск удара током и возможность перегрева из-за «потери» соединения почти исключены. Индуктивная зарядка по принципу «наезд» — разработка, которая, возможно, будет полезна для прогресса в создании электрического транспортного средства. Принцип такой зарядки показан рис. 17.13. Катушка, которая формирует вторичную обмотку трансформатора, помешена на автомобиль в подходящем положении. Первичная об мотка трансформатора могла бы бить помещена в подвижную штангу, которая после парковки транспортного средства автоматически поднимается до уровня вторичной обмотки и обеспечивает магнитную связь со вторичной обмоткой.
Система батарей ZOXY - «сНетТЕК»
Цинко - воздушная батарея ZOXY, фактически, нс является батареей в традиционном смысл;. Ядро батареи ZOXY «Р280» — единственный, удобный для использования и гибкий модуль. Габариты батареи составляют 220x135x39 мм, и она весит толь ко 2 кг. Плотность энергии батареи 150 (8г/ч)/кг — в пять раз больше плотности свинцово-кислотных батарей. Батарея ZOXY будет держать свой заряд в течение очень долгого периода, его типичная потеря энергии не превышает \%. Если подача воздуха прерываемся, саморазряд падает чуть ниже 1%. Другое преимущество системы ZOXY состоит в том, что она работает в широком температурил» диапазоне — от-20 до +40 "С. Хотя объем производства таких батарей в на стоящее время невелик, затраты на изготовление ZOXY равны затратам на обычные свинцово-кислотные батареи в пересчете на один энергетический модуль. А при экономии средств за счет роста объемов производства стоимость батареи ZOXY упала бы значительно ниже стоимости ее свинцово кислотного аналога.
В то время как цинко- воздушная батарея ZOXY являете» «высокоэнергетическим резервуаром», дополнительный «ускоритель» мог бы использоваться для мощного ускорения автомобиля, чтобы гарантировать его оптимальные характеристики. Дополнительная батарея обеспечивает мощность,
необходимую для ускорения транспортного средства. Более высокая скорость движения может потребовать от автомобиля возможности достаточно быстро влиться в транспортный поток. С другой стороны, городское движение — движение с более медленным темпом, и требования к ускорению уменьшаются. Каскадная система, я которой используются две батареи. является превосходным способом предусмотреть эти и другие потребности вождения. Электронная система управления могла бы управлять обоими типами батарей без участия водителя транспортного средства, даже без предупреждения его о предпринятых действиях. Особенности вождения при использовании та кой системы подобны вождению автомобиля, оснащенною системами бензин/газолин и дизельным двигателем. Характеристики Р2В0:
♦ увеличенное время работы (плотность энергии 150 (Вт/ч)/кг);
♦ объем (33,0x13,5x3,9 см);
♦ вес (1,25/2,00 кг сухая/заполненная);
♦ стабильная кривая разряда, низкий уровень саморазряда;
♦ низкая чувствительность к температурным изменениям (от-20 до +40 “С);
♦ безвредность для окружающей среды;
♦ напряжение «номинал/разряжена» 1,1/0,6 В;
♦ номинальный ток 0 — 30/40 А;
♦ емкость при нагрузке 10/20 А - 320/280 А/ч;
♦ запас энергии при нагрузке 10/20 А - 300/ 250 Вт/ч.