Quase metade dos novos carros produzidos na União Europeia são micro-híbridos.
Em meio a um monte de notícias sobre a implantação de infraestrutura para novos veículos elétricos e debates sobre padrões de carregamento, muitos podem ter perdido a reencarnação da abordagem antiga, que agora é chamada de tecnologia Start-Stop. Esta é uma ótima opção para não desperdiçar energia aumentando a entropia do Universo enquanto você está parado no trânsito. Se você ficar parado por mais de alguns segundos, o motor será desligado automaticamente e não consumirá combustível ocioso. Agora vou lhe contar com mais detalhes como funciona e por que as baterias convencionais morrem muito rapidamente neste modo. Como ex-engenheiro de centro de serviço, vi muitas baterias morrerem devido a cargas inadequadas.
Eu quero muitos cavalos de um pequeno motor
Poluição atmosférica fotoquímica em Pequim.
Existem várias tendências na indústria automobilística moderna, embora, talvez, nem todos estejam felizes com elas.
Em primeiro lugar, é um esforço honesto ou quase honesto dos fabricantes de automóveis para cumprir os requisitos regulamentares para criar carros mais limpos. Infelizmente, os padrões ambientais são mal combinados com os desejos dos compradores em termos de dinâmica de aceleração e potência do motor. Como resultado, surgem “portões de diesel” , mas o progresso geral nesta área é muito perceptível, o que é crítico para as grandes cidades. A situação da poluição fotoquímica está melhorando gradualmente, a menos, é claro, que a cidade use usinas elétricas movidas a carvão.
Em segundo lugar, há uma tendência de queda dos preços. O consumidor deseja obter mais "cavalos" pelo mesmo dinheiro. Se antes, os motores de um litro e meio de 50–70 cv eram considerados normais. com., agora o mesmo motor freqüentemente produz 120, ou mesmo 150 cavalos de potência. Obviamente, nada é dado exatamente assim. Como resultado, os motores requerem a instalação de turbinas, melhor combustível, controle preciso da injeção e tornam-se praticamente irreparáveis.
Por outro lado, a redução do ciclo de renovação de veículos leva a uma espécie de transição para o CICD na indústria automotiva. Enquanto antes a nova tecnologia era quase invisível contra o pano de fundo de uma grande frota de carros antigos, agora a rotação é mais rápida. Os sistemas ABS, ESP e VSC estão gradualmente se tornando o padrão para qualquer carro, incluindo carros econômicos. Na verdade, o motor de combustão interna clássico não é mais o mesmo motor de combustão interna de antes. Sim, ele se recusa a dirigir com óleo de milho e combustível incompreensível de uma lata suja. Mas, em média, ele se tornou significativamente mais poderoso e mais econômico, embora à custa da durabilidade. Mas os elementos antigos tiveram que ser modificados significativamente.
Nós estamos no semáforo
Este é um gráfico típico de carga-descarga ao dirigir um carro com um sistema start-stop. Baterias convencionais morrem em uma taxa alarmante.
A parte mais desagradável do ciclo urbano é a contração constante em uma fila sem fim quando você está em um engarrafamento. Para economizar combustível, um sistema start-stop foi desenvolvido para desligar o motor durante as pausas forçadas. Além disso, eles são instalados não apenas em híbridos clássicos, onde um acionamento elétrico e um motor de combustão interna são combinados, mas também em motores puramente a gasolina. As economias são bastante substanciais: 3-10% com um teto em torno de 12%.
O primeiro sistema desse tipo foi instalado no Toyota Crown em 1974, mas desde então muita coisa mudou no funcionamento do motor e em outros sistemas. O padrão de direção mudou drasticamente. Anteriormente, quase não havia sistema quando era necessário ligar o motor enquanto ele ainda estava funcionando. Agora, dados os ciclos curtos de tráfego no tráfego, isso acontece várias vezes ao dia. Isso exigiu o desenvolvimento de um motor de partida mais sofisticado com um solenóide tandem , que permitia a partida do motor enquanto o virabrequim ainda estava girando. Mas fazer com que ele inicie corretamente em sincronia é apenas parte do problema. Vamos tentar dar uma olhada na implementação moderna em vários híbridos.
Híbridos, micro-híbridos e todo o resto
O mercado atual levou ao fato de que entre um carro totalmente elétrico e a variante ICE usual, várias classes intermediárias se formaram.
Os motores de combustão interna tradicionais são quase todas as linhas de orçamento dos carros: transmissão clássica, a cilindrada do motor é pequena para atender aos padrões ambientais modernos. O motor é ligado com uma bateria convencional de chumbo-ácido de 12V.
Os micro-híbridos são todos os mesmos motores de combustão interna, mas com um sistema start-stop. O primeiro Toyota Crown pertence formalmente a esta classe. A principal diferença está no starter de que falamos anteriormente. Para uma operação correta, deve ter uma potência da ordem de 3-5 kW. Uma bateria convencional não será capaz de servir por muito tempo em um modo rasgado de operação de cargas-descargas constantes e partidas repetidas de motores com altas correntes. Portanto, apenas as baterias AGM e EFB são adequadas para este tipo de veículo. Dentro do AGM não há um ácido sulfúrico líquido tradicional, mas um eletrólito absorvido especial na forma de estruturas de fibra de vidro porosa impregnada. Isso permite que ele resista a tais condições de operação. E o EFB tem placas mais grossas, pribluds especiais na massa ativa e um separador especial,e no Exide, no topo dessa massa ativa muito confusa, eles também espalham uma malha de fibra de vidro para estabilidade.
Mini-híbridos: Um novo sistema elétrico de 48 volts e um pequeno motor elétrico são adicionados à linha tradicional de 12 volts. É de baixa potência, mas é o suficiente para rodar alguns metros em um impasse e não puxar o motor de combustão interna principal com partidas constantes. Geralmente é alimentado por uma bateria de lítio de 48 volts. Uma bateria de chumbo-ácido ainda é usada no circuito para dar partida no motor em estado frio e no caso de o circuito elétrico repentinamente não conseguir lidar com isso.
Híbrido total: neste esquema, o acionamento puramente elétrico em distâncias curtas é bastante possível. Na maioria das vezes é possível recarregar a bateria de lítio de tração diretamente do carregador. O sistema de recuperação de frenagem é usado ativamente. Em geral, a estrutura de um carro é muito mais parecida com a de um carro elétrico. Por exemplo, o mesmo motor de combustão interna costuma ter um projeto simplificado, muitas vezes operando não dentro da estrutura do ciclo clássico de Otto, mas com base nos ciclos de Miller e Atkinson. O estágio elétrico é responsável pela parte principal, a mais ineficaz para o motor de combustão interna - rastejar através de congestionamentos a uma velocidade de 5 a 10 km / h, quando a primeira marcha está engatada e o pedal do acelerador não é pressionado.
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AGM- EFB-
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AGM (Absorbent Glass Mat) é uma tecnologia para a fabricação de baterias de chumbo-ácido, em que o eletrólito não respinga livremente no interior, mas é fixado em esponjas especiais de fibra de vidro. Ao mesmo tempo, as fibras de vidro finas não reagem de forma alguma com o ácido sulfúrico e, devido à sua estrutura fibrosa, são praticamente insensíveis a vibrações e danos mecânicos. Ou seja, mesmo que a caixa esteja danificada, o ácido não fluirá em todas as direções, como em uma bateria clássica, mas permanecerá absorvido na fibra de vidro, como uma fralda funciona. Apenas vidro. Apenas não desmonte e verifique você mesmo. Ainda é muito perigoso. Alguns dos microporos permanecem livres de eletrólitos. Isso é necessário para criar um espaço livre para a recombinação do gás.
Tudo em seu interior é formado na forma de um pacote de placas, que podem ter diferentes espessuras e áreas da superfície ativa dessa massa muito ativa. Se precisarmos de uma bateria com grande capacidade e correntes baixas, aumentamos a espessura, diminuímos a área. Na aplicação automotiva do AGM, a opção oposta é mais relevante - um aumento na área das placas com uma diminuição em sua espessura. Essas baterias podem fornecer mais corrente e carregar mais rápido, mas têm uma capacidade menor. As placas nos blocos são pressionadas com muito mais força, o que ajuda a reter melhor a massa ativa do que as baterias convencionais. Além disso, uma gaxeta ainda mais apertada pode ser usada não em placas, mas em rolos de chumbo cilíndricos bem enrolados com um separador espaçador de fibra de vidro.
Devido à sua estrutura, essas baterias apresentam várias vantagens:
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A principal diferença dos EFBs AGM é que os EFBs são mais simples e baratos de fabricar. Neles, o eletrólito não está ligado, como no AGM, mas está na forma livre. Mas, ao contrário das baterias de chumbo-ácido clássicas, elas têm placas de chumbo mais grossas. Suas placas positivas são empilhadas em lã de fibra de vidro, o que evita que a substância ativa se desprenda. Portanto, embora tenham uma corrente de carga-descarga mais baixa em comparação com o AGM, eles podem suportar cerca de duas vezes mais ciclos de carregamento do que as baterias clássicas. Em suma, é um produto intermediário em termos de suas características, que custa menos do que AGM.
No entanto, todos eles têm as mesmas dificuldades em comum com as baterias de chumbo-ácido clássicas. Em altas temperaturas, sua autodescarga aumenta e, em geadas, sua capacidade diminui. Portanto, se você tiver menos 30 ao mar, deve pensar em um estacionamento aquecido. A capacidade já caiu devido ao eletrólito super-resfriado, então a máquina de gelo com óleo espesso também requer mais revoluções para dar partida.
O que temos de interessante
Vou contar um pouco sobre nossa empresa. Na Exide, fabricamos muitas baterias apenas para micro-híbridos - agora são cerca de 30-40% de toda a frota de veículos europeia. É a bateria de nossa produção que mais frequentemente entra em carros novos. Agora cerca de 70% das marcas de automóveis europeias colocam as nossas linhas, mas com a sua própria marca.
Temos vários tipos de baterias: AGM, EFB, Premium, Excell e Classic. Os três últimos são clássicos. Excell é uma opção básica confiável com um bom preço.
Excell tem uma corrente de partida mais alta, que é sentida especialmente no inverno. A corrente é cerca de 15% maior que a Clássica. E o CLassic é para quem tem um carro mais simples, sem sinos e apitos, e o preço importa.
O Premium terá as correntes de partida a frio mais altas - cerca de 30% mais altas do que o Classic. Além disso, a velocidade de carregamento é maior devido à nossa tecnologia Carbon Boost 2.0. Um aditivo especial de carbono é introduzido na massa ativa das placas negativas, o que também permite aumentar a capacidade de carga, principalmente no estado de descarga profunda, em cerca de duas vezes. Inicialmente, foram desenvolvidos especificamente para sistemas start-stop, mas posteriormente foram incluídos na linha clássica.
Todas as baterias da Série Classic têm um adesivo avisando que não são adequadas para sistemas start-stop. O ciclo de operação típico dos micro-híbridos irá destruí-los rapidamente, assim como outras baterias convencionais. Para tais sistemas, sugerimos instalar AGM ou EFB. Esses dois tipos são quase idênticos em seus parâmetros, mas no AGM o eletrólito está completamente imobilizado devido à impregnação de estruturas especiais de fibra de vidro, e no EFB é líquido. Na verdade, o EFB é uma opção intermediária entre a bateria de chumbo-ácido clássica e a AGM mais cara.
Aliás, se há algo a ser usado como fonte de energia reserva são as baterias start-stop, e não as usuais, que falham mais rápido devido ao menor número de ciclos de carga-descarga possíveis.
O funeral está temporariamente adiado
Avançaremos para uma substituição completa dos carros com motores de combustão interna por veículos elétricos por muito tempo: há lítio mais do que suficiente em nosso planeta. Mas apenas uma pequena parte de seus depósitos é comercialmente viável. Ao mesmo tempo, os carros elétricos já respondem por cerca de 50% da demanda total, com tendência de crescimento de até 75% nos próximos 10 anos. E também problemas engraçados com linhas dedicadas de usinas de energia a postos de gasolina, onde cada carga pode consumir até 150 kW.
Muito provavelmente, em um futuro próximo, veremos o florescimento de soluções híbridas intermediárias que estenderão a vida útil das baterias de chumbo-ácido em novas formas eficazes e dos motores de combustão interna. E aí, talvez, em geral, vamos mudar para elementos de hidrogênio em vez de lítio.