Kuidas rakendatakse mobiilsete jõusõidukite energia salvestamist

Energia salvestamine mobiilsed jõusõidukidrealiseeritakse peamiselt akude kaudu. Aku on seade, mis muundab keemilise energia elektrienergiaks, millest levinuim on liitiumioonaku.

Mobiilsetes jõusõidukites kasutatavad liitiumioonakud koosnevad tavaliselt mitmest elemendist. Iga rakk on ühendatud positiivsete ja negatiivsete materjalidega mähitud eraldajaga. Katoodi materjalis kasutatakse tavaliselt oksiide, nagu liitiumkoobaltoksiid, liitiummanganaat jne, ja negatiivse elektroodi materjalis kasutatakse tavaliselt grafiiti.

Liitium-ioonakude energia salvestamise protsessi saab lihtsalt jagada kaheks etapiks: laadimine ja tühjendamine. Laadimisel juhib toiteallikas elektrit läbi aku positiivse elektroodi, põhjustades liitiumioonide liikumist positiivse ja negatiivse elektroodi vahel. Sel ajal eralduvad liitiumioonid positiivselt elektroodilt, transporditakse elektrolüüdis olevate ioonide kaudu negatiivsele elektroodile ja on kinnitatud negatiivse elektroodi materjali grafiiti. Samal ajal liiguvad ka aku elektrolüüdis olevad positiivsed ioonid, et säilitada elektroodide vahel elektrilist neutraalsust.

Kui salvestatud elektrienergiat on vaja, siseneb vool negatiivselt elektroodilt seadmesse ja liitiumioonid liiguvad vastupidiselt negatiivselt elektroodilt positiivsete elektroodide vahel olevasse elektrolüüti ja seejärel tagasi positiivse elektroodi materjali. Selle protsessi käigus põhjustab liitiumioonide liikumine elektrivoolu ja vabastab salvestatud elektrienergia.

Mobiilsete jõusõidukite akuenergia salvestamisel tuleb arvesse võtta ka mõningaid põhinäitajaid, nagu aku mahutavus ja pinge. Võimsus viitab elektrienergiale, mida liitium-ioonaku suudab salvestada ja vabastada, mõõdetuna üldiselt ampertundides (Ah). Pinge on liitiumioonaku elektrienergia potentsiaalide erinevus. Tavaliselt kasutatakse alalispinget, näiteks 3,7 V, 7,4 V jne.

Mobiilsetes jõusõidukites on tõhusa energia salvestamise ja tühjenemise saavutamiseks vaja ka akuhaldussüsteemi (BMS) tuge. BMS on akupaki jälgimise ja haldamise eest vastutav seade, mis suudab tagada aku ohutuse, pikendada selle eluiga ja parandada energiatõhusust.

BMS sisaldab peamiselt temperatuuriandureid, vooluandureid, pingeandureid ja juhtimiskiipe. Temperatuuriandurit kasutatakse akupaki temperatuuri jälgimiseks, et vältida ülekuumenemist või ülejahtumist; vooluandurit kasutatakse aku laadimis- ja tühjenemisvoolu tuvastamiseks, et tagada voolutugevus ohutus vahemikus; pingeandurit kasutatakse akupaki pinge jälgimiseks, et see ei oleks üle laetud ega üle pingutatud. Juhtkiip vastutab andurite andmete kogumise ning aku haldamise ja juhtimise eest algoritmide kaudu.

Lisaks on liitium-ioonakude energiasalvestamise tõhususe parandamiseks vajalik ka akude laadimise ja tühjenemise optimaalne kontroll. Näiteks saab laadimisel kasutada püsivoolu laadimist ja püsipingega laadimist ning tühjenemise ajal saab tühjendusvoolu ja pinget vastavalt vajadusele reguleerida. Laadimis- ja tühjendusprotsessi mõistliku juhtimisega saab maksimeerida aku energia muundamise efektiivsust ja pikendada aku kasutusiga.

Üldiselt saavutatakse mobiilsete jõusõidukite energia salvestamine liitiumioonakude kaudu. Need akud salvestavad elektrienergiat ja vabastavad selle vajaduse korral. Akuhaldussüsteemi toel on võimalik tagada aku ohutus ja jõudlus. Samal ajal saab laadimise ja tühjenemise juhtimise optimeerimisega parandada energia salvestamise efektiivsust ja pikendada aku kasutusiga. Energiasalvestustehnoloogia pidev areng ja uuendused soodustavad veelgi mobiilside arendamist ja rakendamist