Harging the



Дата27.10.2018
Размер0.95 Mb.
#102177
ТипИзложение

МЕЖДУНАРОДНА КОНФЕРЕНЦИЯ ЕКО ВАРНА 2011


ЗАРЕЖДАНЕ НА АКУМУЛАТОРНИ БАТЕРИИ

ЗА ЕЛЕКТРОМОБИЛИ
Иван Eвтимов, Росен Иванов, Мирослав Гичев
Charging the electrical vehicles’ battery: The article analyzes the different ways to charge battery of electric cars. Which way can be chosen depends on the decision of the owners of electric cars and opportunities of charging stations.

Key words: Batteries, Electric vehicles, charging station
Въведение

Във връзка с намаляване замърсяването на околната среда и търсене алтернатива на скъпоструващите течни горива, в редица европейски страни вече електромобилите са една реалност [1,2]. Техният брой непрекъснато ще нараства, което ще изведе на преден план проблемите свързани със зареждането на акумулаторните им батерии.

У нас има единични бройки електромобили, направени предимно от любители [10,11 ].

С навлизането на електромобилите като транпортно средство в България, ще възникват редица въпроси, свързани с изграждане на съответна инфраструктура от зарядни станции.

Целта на статията е да се анализират възможните начини за зареждането на акумулаторните батерии за електромобили.
ИЗЛОЖЕНИЕ

Съществен момент от експлоатацията на електромобила е зареждането на акумулаторната му батерия. За някои собственици на електромобили, които по-често ги използват и изминават по-голям пробег, зареждането на акумулаторната батерия може да се яви всекидневен процес.

Зареждането на акумулаторната батерия може да стане по четири начина:

- вкъщи;


- на зарядна станция;

- в станции за подмяна на акумулаторната батерия със заредена;

- по време на движение.

Зареждането на акумулаторната батерия вкъщи става както включването на какъвто и да е консуматор на електрическа енергия. Отваря се капакът, с който е затворен щепсела за зареждане на акумулаторната батерия (фиг.1 а) [7], изважда се и се включва в контакт от електрическата инсталация (фиг.1 б). При напрежение на мрежата 220 V, максималният ток, с който може да се зарежда батерията е 16 А. Всеки собственик на електромобил при тези условия може сам приблизително да определи времето за зареждане на акумулаторната батерия, в зависимост от капацитета на батерията и степента й на разреденост, или показанията на индикаторите в електромобила.

Зареждането вкъщи има редица предимства включително и избор на време за зареждане с по-ниска цена на електрическия ток.

Много често ще се налага зареждането на акумулаторната батерия да се извършва извън дома, на така наречените зарядни колонки или зарядни станции.


а б
Фиг.1. Зареждане на акумулаторната батерия вкъщи:

а - изглед към капака с щепсела; б - включване на щепсела към контакта
Зарядните колонки имат малки габарити, не заемат много място и могат да бъдат поставени на места, където автомобилът може да бъде паркиран (фиг.2). Там, където е възможно и ефективно, съвместно с монтирането на зарядните колонки се монтират слънчеви панели (фиг.3).

Изграждането на мощни зарядни станции, с монтирани десетки зарядни колонки, е удобно да се извършва до големи промишлени предприятия, супермаркети, възлови места по пътната мрежа, където ефективно да се използват слънчевата и вятърна енергия.




Фиг.2. Общ изглед на монтирани зарядни колонки

Фиг.3. Зарядни станции с използване на слънчевата енергия

За зареждане на акумулаторните батерии намират приложение и зарядни станции с безконтактно зареждане (фиг.4) [1,5,9]. За тази цел е необходимо на автомобила да се монтира адаптер, който е специфичен за конкретния модел. При зареждане електромобилът се паркира така, че адаптерът да покрива излъчвателят на електромагнитни импулси на станцията. Тези станции трябва да притежават сензорни устройства, които да осигурят зареждане на акумулаторната батерия с минимално загуба на енергия. Сега ефективността на индуктивния начин на зареждане е в границите 80-85 % при разстояние между излъчвателя и приемателя на импулси 1 cm. С увеличаване на това разстояние ефективността намалява.

Индуктивният начин на зареждане на акумулаторните батерии има редица предимства. Липсват проводници с напрежение, контакти, а следователно и възможности за възникване на нещастни случаи при използване и злоупотреби.

За всеки автомобил в зависимост от конструктивното изпълнение, приемателят на импулси може да бъде разположен на различни места в долната част на купето на електромобила. При оптимално разположение на автомобила спрямо излъчвателя на импулси е желателно да се сигнализира за начало на процеса зареждане, а след като батерията се зареди водачът на електромобила трябва да получи SMS съобщение или информация на електронната си поща и да освободи зарядната станция.



а б
Фиг.4. Общ вид излъчвателите на електромагнитни импулси:

а - подвижен; б - вграден в пода
Когато водачът на електромобила не разполага с време за зареждане на акумулаторната батерия, може да използва станции за подмяна на акумулаторната батерия със заредена (фиг.5) [3].

За няколко минути водача на електромобила получава на станцията за подмяна напълно заредена акумулаторна батерия, аналогична на неговата по характеристики и срок на експлоатация. Снетата от електромобила разредена акумулаторна батерия, както се вижда от фигурата, се отрежда от специални елеваторни устройства за зареждане с използване на слънчевата и вятърна енергия.

Едновременно с разработките по усъвършенстване зареждането на акумулаторните на зарядните станции, се търсят възможности за зареждане на акумулаторната батерия на електромобила по време на движение (фиг.6).

Фиг. 5. Станция за подмяна на Фиг. 6. Зареждане на акумулаторната

акумулаторните батерии батерия по време на движение
Зареждането на акумулаторните батерии става по индуктивен път, като на платното за движение се поставя лента, широка от 0,2 до 0,9 m [1,4,6], с излъчватели на електромагнитни импулси. При движение над лентата водачът получава информация при дадената скорост на движение какво количество енергия ще се зареди в акумулаторната батерия. Освен това включването на излъчвателите на импулси става автоматично при стъпване на електромобила над лентата, разбира се след неговото идентифициране. При определени случаи „заявката” за зареждане може да бъде отхвърлена.

Зареждането на акумулаторната батерия може да се извършва нормално или ускорено, наречено още бързо зареждане. Нормалното зареждане се извършва със сила на тока 0,1С (10% от капацитета С). Ускореното зареждане се извършва със сила на тока (0,3-1,0)С по схемата, показана на фиг. 7. През времето tp (от порядъка на една секунда) става зареждане, а през времето tп (от порядъка на 20-30 милисекунди) се прекъсва зареждането и за няколко милисекунди се извършва разреждане със сила на тока, малка по-голяма от тази при зареждането на батерията.



Фиг.7. Схема на бързо зареждане на акумулаторната батерия


Желателно е електромобилите да имат възможност и за двата начина на зареждане - нормално и бързо (фиг.8) [8].

Задачата на зарядния щепсел е комплексна и сложна. Тя би трябвало да може да да се включва в еднофазен или трифазен контакт. Включването при някои конструкции активира имобилайзера на елктромобила и той не може да се движи докато зарежда. При други се извършва обмен на информация между елекромобила и зарядната станция, включително и за диагностика на батерията.




Фиг. 8. Контакти за бързо и нормално зареждане
SAE е приела универсален стандарт за зареждане на всички модели електромобили и хибриди. Стандартът SAE J1772(120/240 V) реглемантира зарядно устройство за литий-йонни батерии и пет клемов контакт, по който се извършва зареждането и се предава служебна информация в двете посоки.

Всеки собственик на електромобил, желаещ да ползва зарядна станция е необходимо да ползва RFID карта. Такива карти сполучливо се използват при влизане и излизане от метростанции, паркинги, за достъп до работните места в предприятия и др. След като потребителят се идентифицира с картата, станцията му дава възможност за достъп до нея – за включване на електромобила за зареждане. Станцията изключва възможността за други лица да влияят на този процес. След зареждане на акумулаторната батерия, притежателят на картата получава SMS съобщение или информация по електронната поща. Пристигайки до станцията, той отново се идентифицира, с което колонката се отключва с готовност за ползване от друг потребител.

Съществен момент при експлоатацията на електромобилите е включването им в информационна система, която във всеки момент потребителят може да провери къде има разположени станции за зареждане, къде се намират най-близките до неговото местоположение и кои може да ползва. Пак в този портал потребителят може да провери личната си сметка за направената услуга, да прави корекции на телефонния номер за получаване на SMS съобщения или да редактира имейла си за получаване на писма. Системата позволява собствениците на колонките да следят тяхната натовареност, а електроразпределителните дружества - натоварването на системата.


Основна част от информационното табло на електромобила трябва да бъде т.н. бордови компютър. При движение на електромобила той анализира режимите на движение и определя максималния му пробег. Ако този пробег е по-малък от зададения от водача маршут на движение, компютърът осъществява връзка с оператора на системата. Последният регистрирa по GPS–a месторазположението на електромобила, намира най-подходящата станция и я запазва. Същевременно, ако водачът не разполага с необходимото време за зареждане на акумулаторната батерия, получава информация за най-близката станция за подмяна на разредената акумулаторна батерия с друга заредена.


Заплащането на тези услуги, както и на зареждането на акумулаторната батерия от станциите пред дома, офиса или супермаркета се прави по схемата на мобилните оператори веднъж в месеца.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

От направения анализ за зареждането на акумулаторните батерии за електромобили, могат да се направят следните изводи:

- в зависимост от времето, с което разполага, водачът на електромобила може да избере нормално (до 10 часа), бързо зареждане (до 1 час) или подмяна на разредената акумулаторна батерия с нова (до 5 минути);

- след изграждането на зарядни станции, при които акумулаторната батерия ще се зарежда по време на движение на електромобила, ежедневните проблеми, свързани с зареждането на батериите ще бъдат решени напълно.


ЛИТЕРАТУРА

[1] Electric Cars-The Future is Now! England, ISBN: 978-1-845843-10-6 upc: 6-36847-04310-0,2010.


[2] J. Larminie, J. Lowry. Electric vehicle technology. John Wiley & Sons, 2003.

[3] J:\19_01_fast_charging\Battery Chargers and Charging Methods.mht

http://psipunk.com/autonomous-battery-charging-station-replaces-batteries-for-quick-charge/

[4] Korean electric car gets a charge - an induction charge - from the road


http://autogreenmag.com/tag/on-line-electric-vehicle/

[5] Wireless Inductive Charging.

http://www.7gadgets.com/2011/01/09/the-best-gadgets-and-design-week-12011/29726

[6] http://www.kaminata.net/patno-pokritie-shte-zarezhda-elektromobilite-t31731.html

[7] http://translate.google.com/translate?hl=bg&langpair=en%7Cbg&u=http:// auto.howstuffworks.com/electric-car5.htm


[8] http://www.interfax.by/article/61337

[9] http://www.newsland.ru/news/detail/id/539297/cat/52/


[10] http://www.trud.bg/Article.asp?ArticleId=158525

[11] http://19min.bg/news/5/16974.html


За контакти:

Доц. д-р Иван Евтимов, Катедра „Автомобили, трактори и кари”, Русенски университет „Ангел Кънчев”, тел.: 082-888 527, е-mail: ievtimov@uni-ruse.bg

Доц. д-р Росен Иванов, Катедра „Автомобили, трактори и кари”, Русенски университет „Ангел Кънчев”, тел.: 082-888 528, е-mail: rossen@uni-ruse.bg

Ас. инж. Мирослав Гичев, Катедра „Автомобили, трактори и кари”, Русенски университет „Ангел Кънчев”, тел.: 082-888 527, е-mail: mgichev@uni-ruse.bg


Изследванията са подкрепени по договор № BG051PO001-3.3.04/28, „Подкрепа за развитие на научните кадри в областта на инженерните научни изследвания и иновациите”. Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси” 2007-2013, съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз“.
Каталог: files -> article
article -> Характеристики на горивата за двигатели с вътрешно горене ic engines fuel characteristics
article -> Утвърдил весела неделчева
article -> Конкурс за проект, при реализирането на проекти, финансирани със средства от европейските фондове, по реда на зоп
article -> Христо Смирненски
article -> Информация по чл. 4, ал. 3 от Наредбата за овос
article -> Алгоритми за настройване триточково осветление при наблюдение или заснемане на сценични обекти
article -> Analysis of reliability of the chassis of light lorry during operation
article -> A decision for plant- growing in large agricultural farms by spreadsheets
article -> International Scientific Conference 18 – 19 November 2011, gabrovo


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница