Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Смирнов Георгий Николаевич

Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта
<
Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Смирнов Георгий Николаевич. Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта : Дис. ... канд. техн. наук : 05.20.03 : Москва, 2005 120 c. РГБ ОД, 61:05-5/2113

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 8

1.1. Особенности развития систем питания электрооборудования транспортных средств 8

1.2. Анализ схем построения систем питания на 42 В 14

1.3. Анализ развития стартерных аккумуляторных батарей для использования в системах питания на 42 В 20

1.4. Анализ развития суперконденсаторов для использования в системах питания на 42 В 24

1.5. Особенности функционирования накопителя энергии в системе электрооборудования 30

1.6. Условия пуска двигателей внутреннего сгорания 34

1.7. Выводы по главе 1. Обоснование цели и задач исследования 38

Глава 2. Исследование режима пуска двигателя и регенеративного торможения транспортного средства 41

2.1 Расчет параметров СЭП 41

2.2. Расчет вольт-амперных характеристик аккумуляторной батареи 44

2.3. Расчет характеристик суперконденсаторов для использования в системах питания на 42 В 49

2.3.1. Общие требования 49

2.3.2. Статические энергетические потери 50

2.3.3. Динамические энергетические потери 51

2.3.4. Требования к суперконденсатору для систем напряжением 42 вольта. 55

2.3.5. Результаты подбора 57

2.4. Расчет электромеханических характеристик стартер-генератора в соответствии с характеристикой суперконденсатора 61

2.5. Расчет момента и мощности сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя при пуске 67

2.6. Процесс заряда суперконденсатора при регенеративном торможении...70

2.7. Разработка принципиальной схемы комбинированного источника питания напряжением 42 В 72

2.9. Выводы по главе 2 79

Глава 3. Программа и методы проведения экспериментальных исследований 80

3.1. Основные условия испытаний 81

3.1.1. Начальные условия 81

3.1.2. Контроль температуры 81

3.1.3. Детализация функционирования и условия испытания на срок эксплуатации 81

3.2. Исследование на определение характеристик 82

3.2.1. Начальные условия 82

3.2.2. Тест возможности статической энергии 8 2

3.2.3. Тест по измерению характеристик мощности и энергии при нагрузке 83

3.2.4. Описание теста 84

3.3. Испытание проворачивания коленчатого вала при холодном пуске 86

3.3.1. Начальные условия 86

3.3.2. Профиль испытания проворачивания коленчатого вала 87

3.4. Испытание на эффективность энергии 88

Глава 4. Экспериментальные исследования системы электростартерного пуска с суперконденсатором и аккумуляторной батарей 89

4.1. Объект исследований 89

4.2. Общая емкость мирового рынка никель-металлгидридных и литий-ионных 42 В систем для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (2000 г. и 2010 г.) 95

4.2.1. Исходные данные 95

4.2.2. Расчет емкости мирового рынка новых автомобильных систем на основе NiMH и Li-ион 98

4.2.3. Распределение в 2001 - 2010 г.г. продаж батарей систем NiMH и Li-ион всех применений 105

4.2.4. Оценка ожидаемого объема продаж в 2005-2010 гл. автомобильных NiMH и Li-ион систем на 42В (в натуральных показателях) 105

4.2.5. Расчет экономической эффективности при использовании суперконденсатора в системе пуска одного транспортного технологического средства 106

4.3. Выводы по главе 4 107

Общие выводы 108

Список использованных источников 110

Введение к работе

Значительный удельный вес простоя тягово-транспортных средств (ТТС) в сельском хозяйстве связан с неисправностями электрооборудования, в котором наиболее слабым звеном является система электропитания (аккумуляторная батарея, генератор).

Одним из путей повышения эффективности применяемых и вновь поставляемых ТТС является повышение эксплуатационной надежности систем электропитания. [1-5].

Решение этой проблемы - в использовании системы стартер-генератор с бортовой сетью напряжением 42 вольта и применением суперконденсаторов. Компактный блок с электронным управлением заменяет как стартер, так и генератор; он позволяет в автоматическом режиме реализовать стоп-стартерные функции, регенерировать энергию в аккумуляторную батарею (АБ) при торможении транспортного средства. Кроме того, система позволяет реализовать активное гашение пульсаций момента, так как система интегрирована в силовую энергоустановку, что позволяет реализовать передачу электрической энергии на оборудование, которое ранее приводилось в движение различного рода механическими передачами, такими, как ременный привод компрессора воздуха и насосов. В результате мощность ДВС используется полнее, достигается экономия потребления топлива до 20% при соответствующем снижении выбросов отработавших газов [3].

Система позволяет включать ДВС при нулевой нагрузке; так происходит, например, при трогании с места при включении зеленого сигнала светофора. При этом разгон двигателя до 100 об/мин происходит менее, чем за 0,1 с. Технология пуска ДВС позволяет вначале разогнать его до минимальной скорости холостого хода, только затем начать подавать топливо и привести в действие систему зажигания [4].

Внедрение системы стартер-генератор облегчит переход на бортовую сеть автомобиля с напряжением 42 В с традиционной сети напряжением 12

В. «С появлением стартер-генератора и его поддержкой новой архитектуры бортовой сети напряжением 42 В вопрос о переходе на новую бортовую сеть, как нам представляется, будет закрыт», - говорит г-н Ted Vartabedian, менеджер компании Siemens, специализирующийся в области автомобильных электронных и электрических систем. «Повышение потребления мощности бортовыми устройствами при низкой частоте вращения коленчатого вала ДВС, или требования «холодного» старта, при использовании системы стоп-старт более не будет представлять проблему». Увеличение числа бортовых энергопотребляющих устройств, таких, как тормозные системы с электронным управлением, электромеханические клапаны и т.д., приводит к необходимости увеличивать мощность генератора электроэнергии до 4 - 8 кВт, причем в большем диапазоне частот вращения ДВС. Обычные генераторы не могут обеспечивать такой уровень мощности. Система стартер-генератор позволяет обеспечить пиковую мощность до 8 кВт при КПД более 80% во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала ДВС. Стоит сравнить эти показатели с показателями типового генератора традиционного исполнения, который имеет мощность до 1,5 кВт при КПД менее 70% [6].

Стоп-стартерные функции системы выполняются аналогично тому, как это осуществлено в автомобиле Toyota Prius; водитель даже не замечает тех мгновений, которые требуются для пуска ДВС [7].

Суперконденсаторы по сравнению со свинцово-кислотными стартерными аккумуляторными батареями имеют большую надежность и высокую удельную мощность, практически неограниченное число циклов полного заряда-разряда, герметичность, не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации, они сохраняют работоспособность при температурах до минус 40 С, имеют большой ресурс (до 15 лет), экологически чисты в эксплуатации.

Из изложенного следует, что разработка систем питания 42 В электрооборудования является актуальным вопросом, имеющим высокое научное и практическое значение.

Анализ развития стартерных аккумуляторных батарей для использования в системах питания на 42 В

В конце 2000 года создан Индустриальный консорциум по улучшению автомобильных электротехнических и электронных компонентов и систем. В него вошли:

Консорциум определяет стратегию развития автомобильного электрооборудования. По мнению специалистов консорциума, в ближайшем десятилетии в качестве первичного источника питания в автомобильной технике будут применяться традиционные свинцово-кислотные АБ, а также более перспективные никель-металлгидридные и литий-ионные АБ. Сравним их характеристики.

Наиболее заметное воздействие на емкость свинцово-кислотных АБ оказывает изменение температуры.

Эксплуатационные характеристики АБ (таблица 1.2) [11], как правило, несколько улучшаются при повышении температуры, однако при температуре выше 45С их срок службы резко сокращается. В случае снижения температуры аккумуляторов с + 40 до +10С емкость свиицово-кислотных АБ при разряде уменьшается на 30%. Заряд АБ при температуре ниже - 10С снижает энергию и может привести к необратимой деградации электродов. Проблема осложняется тем, что необходимо поддерживать одинаковую температуру в батарее, состоящей из большого числа аккумуляторов, часто объединенных в моноблоки. Различия в температуре отдельных аккумуляторов ведет к соответственным различиям в их емкости. В результате некоторые аккумуляторы в батарее могут быть перезаряжены или разряжены ниже допускаемого предела, что приводит к их быстрому выходу из строя.

Аналогичные, но менее отчетливые зависимости емкости от температуры установлены для никель-металлгидридных и литий-ионных АБ. В процессе эксплуатации самые слабые элементы батарей не выдерживают и разрушаются быстрее других. Поэтому столь большое значение приобретает непрерывный контроль состояния отдельных аккумуляторов в батарее, их емкости, напряжения и температуры.

Энергозапас применяемых в автомобильной технике АБ, как правило, во много раз превышает требуемый для пуска ДВС. Например, у АБ 6СТ-55 он составляет 2400 кДж, а энергия, необходимая для пуска карбюраторного двигателя рабочим объемом 1,7 л, не превышает 15 кДж, т. е. в 150-800 раз меньше [12, 13].

Указанная особенность отбора энергии АБ в систему электростартерно-го пуска (СЭП) позволяет использовать промежуточный накопитель в виде суперконденсатора, преобразующего энергию АБ в мощный импульс тока необходимой длительности, достаточный для пуска ДВС. Это позволяет в первоначальный период прокручивания КВД повысить частоту вращения при неизменных параметрах АБ.

Данные устройства по своим зарядно-разрядным характеристикам являются аналогами конденсаторов сверхвысокой энергоемкости (фарадного диапазона), а их принцип действия, открытый еще в 1887 году Гельмгольцем, основан на заряде двойного электрического слоя, сформированного на межфазной границе электронного проводника и электролита [14, 15].

Основными преимуществами суперконденсаторов по сравнению со свинцовыми стартерными АБ являются высокая пиковая удельная мощность, практически неограниченное число циклов полного заряда-разряда, герметичность и отсутствие необходимости обслуживания в эксплуатации в течение всего срока службы, сохранение работоспособности при температурах до - 40С, большой ресурс {до 15 лет), экологическая чистота эксплуатации.

Напротив, при низких температурах емкость АБ понижается одновременно с падением напряжения. В среднем при понижении температуры электролита на 1С емкость АБ снижается на 1,0...1,5%. При температурах электролита ниже минус 30С АБ не принимает заряд и фактически эксплуатируется разряженной до 50...60% номинальной емкости (рис. 1.13, 1.14) [16, 17, 18].

Расчет вольт-амперных характеристик аккумуляторной батареи

Разрядная вольт-амперная характеристика (ВАХ) представляет собой зависимость напряжения АБ от силы разрядного тока в течение определенного промежутка времени при постоянной температуре электролита. ВАХ в широком диапазоне токов имеет примерный вид, показанный на рис. 2.2 [31]. Для оценки разрядных возможностей АБ практически необходимый интервал разрядных токов составляет от 2 С2о до (8-10) С2о, при которых напряжение на полюсных выводах АБ не ниже 6 В (при номинальном 12 В). В этом интервале токов ВАХ имеет характер, близкий к линейной. При токах менее (1,1-1,5) С2о А или напряжении менее 6 В ВАХ становится нелинейной [31]. Поскольку эти значения токов лежат за пределами рабочего режима батареи, то ВАХ представляют прямой линией, отсекающей на осях координат отрезки, пропорциональные начальному разрядному на пряжению по оси ординат и току короткого замыкания по оси абсцисс. Как видно, эти точки являются фиктивными и используются только для расчета ВАХ. На начальное разрядное напряжение АБ, которое мало отличается от номинального напряжения, оказывают незначительное влияние степень ее разряженности и температура электролита. Уравнение линеаризованной ВАХ имеет вид где L/б и 1б - разрядное напряжение и ток батареи соответственно, В и А; инр - начальное разрядное напряжение АБ, В; Rs - внутреннее сопротивление АБ, Ом. Сопротивление АБ в конечном итоге является основным фактором, характеризующим ее техническое состояние. Оно складывается из сопротивления электролита, сепараторов, решетки, активной массы, токоведущих частей, поляризации и определяется параметрами ВАХ: где 1бк - ток короткого замыкания АБ, А.

Подставляя значение Яб (2.7) в формулу (2.6), получим Начальное разрядное напряжение рассчитывают по формуле где т - количество аккумуляторов в батарее; t3 - температура электролита, С. Расчет тока короткого замыкания как полностью заряженной АБ, так и разряженной и различных температур производят по формуле где п+ - количество положительных электродов в одном аккумуляторе; 1+о удельный ток замыкания одной пары электродов АБ при О С, А/п+; Ъ - коэф фициент, учитывающий влияние температуры электролита на 1+0, А/С; С коэффициент, учитывающий влияние на 1+о степени разряженности АБ, А/%; d - коэффициент, учитывающий влияние на 1+о числа попыток разряда, А/попытку; е - коэффициент, учитывающий скорость снижения тока замыкания в течение попытки разряда, А/с; Z„ - количество десятисекундных попыток разряда; т„ - продолжительность одной попытки разряда, с.

Необходимые для расчета ВАХ данные приведены в таблицах: табл. 2.1. [23] - значения 1+о и коэффициента Ъ\ табл. 2.2. -значения коэффициента С; табл. 2.3. - значения коэффициента d [31]. Если разрядный ток отличается от З С20 А, то коэффициент d необходимо пересчитать по формуле d =dl6p/3 С20, где 1бр - другое значение разрядного тока, кратное С2о Для удобства пользования приведенными формулами при расчетах на ЭВМ коэффициенты C=f(t) при Ср=25% и e=f(t) представлены аналитиче скими выражениями: На рис. 2.3 [23] изображены ВАХ АБ типа 6СТ-90ЭМС, рассчитанные по изложенной методике для Ср=25 % при Z„=3. Имеются и другие методики расчета ВАХ АБ, позволяющие рассчитать U„p и 1бк с учетом продолжительности разряда. Так по данным А.Б. Гжельского, при исследовании разрядных характеристик АБ 6СТ-190ТР были получены следующие зависимости: - для полностью заряженной АБ (Ср=0) - для АБ, разряженной на 25 %. Начальное разрядное напряжение для 12-вольтовой АБ 6СТ-190ТР рассчитывают по формуле Методика расчетного определения разрядных ВАХ, в зависимости от конструкции АБ и ее составных элементов, справедлива для любых АБ с на мазанными электродами, в том числе зарубежного производства, если известны их конструктивные параметры. Характеристика суперконденсатора для его применения в системе электропитания зависит от типа ДВС и рабочих технических характеристик транспортного средства, а также выходной мощности первичного источника энергии Надежность электрохимического суперконденсатора чрезвычайно важна для применения в автомобильном транспорте.

Суперконденсатору будет необходимо обладать очень большим сроком службы, соизмеримым с ресурсом транспортного средства. Первым фактором, влияющим на надежность и длительность ресурса, является величина среднего рабочего напряжения на единичной ячейке. Как уже указывалось, максимальное рабочее напряжение на ячейке ограничено потенциалом разложения электролита, который составляет 1,2 В для щелочного и до 3,0 В и более для органического электролита. Это означает, что для получения более высокого напряжения ячейки должны быть соединены последовательно. Электрооборудованию, работающему с такими последовательно соединенными суперконденсаторами, необходимо обладать средствами защиты от перегрузки по напряжению. Хотя снижение напряжения и эффективно в предупреждении превышения напряжения на какой-либо одной ячейке, это имеет отрицательный эффект, уменьшающий удельную энергоемкость системы, пропорциональной квадрату среднего напряжения на ячейке. На диапазон напряжения на ячейке влияет число последовательно соединенных ячеек, разброс их параметров, количество требующих производства изделий и надежность конструкции. Диапазон напряжения необходим, когда каждая ячейка суперконденсатора соединена последовательно, независимо от электродного материала, электролита или конструкции. Даже последовательному ряду теоретически идентичных ячеек требуется допуск диапа зона напряжения, потому что разброс увеличивается из-за температурного градиента, возникающего при энергетических потерях [32-38]. Следовательно, суперконденсаторы, разрабатываемые для системы 42 В должны иметь удельную энергоемкость, которая является определенной частью максимальной величины каждой из ячеек.

Испытание проворачивания коленчатого вала при холодном пуске

Испытание на проворачивание коленчатого вала холодного двигателя предназначены, чтобы измерить 2-е допустимую мощность при низкой температуре (обычно -30С), для сравнения с уровнем мощности проворачивания коленчатого вала холодного двигателя, таблица 3.2. Испытание состоит из следующих действий: 1. При -30С - установите батарею как, в параграфе 3.2.1. 2. При температуре -30С - зарядить и обеспечить достижения теплового равновесия при этой температуре (минимум 3 часа). Контроль управления теплом батареи должен быть дезактивирован во время этого и следующего шага. 3. Зарядная ёмкость аккумулятора, которая была использована, равна 8 кВт. Обратите внимание, что данные в таблице 3.2 позволяют применять различное минимальное напряжение разряда для испытания «проворачивание коленчатого вала холодного двигателя».

Это напряжение будет использоваться и для испытательного контроля, и для последующего вычисления проворачивания коленчатого вала допустимой мощности. Обратите внимание также, что пульс профиля должен быть выполнен для полного продолжительностью 2-е (даже если допустимая мощность должна быть ограничена, чтобы остаться в пределах минимального напряжения разгрузки), чтобы решить последующие вычисления проворачивания коленчатого вала. Описание испытания «проворачивание коленчатого вала холодного двигателя» - это прямое выполнение проворачивания коленчатого вала, что требует возможности обеспечения 8 кВт мощности разгрузки для три 2 второго пульса, не превышая (т.е. пропуская ниже) минимальное напряжение проворачивания коленчатого вала (21 В). 2-е пульс выполнен в интервалах 12 (то есть, 10 с между пульсами).

Описание испытания показано в таблице 3.2 и проиллюстрировано на рис 3.3. Каждое испытание состоит из трех старт-стопов. Продолжительность нахождения ДВС в выключенном режиме составляет 42, 16 и 5 с в соответствии с ездовым циклом. 1. КПД в течение всего теста должен составлять 90%.; 2. 90% - использование потребителем; 3. 3 старт-стопа за 1,6 км. Для подбора параметров суперконденсатора были проведены экспериментальные исследования по определению возможностей статической энергии, изменений мощности и энергоемкости; саморазряд и тест на эффективность представлены на рис. 4.2.-4.4. В качестве объектов исследования были использованы: модуль

Ультра-кап Эпкос для комбинированного пуска напряжением 42 В (рис. 4.5), наиболее перспективные АБ никель-металлгидридные напряжением 12 В и емкостью 6 А ч, электрическая машина, соединенная посредством муфты с электромеханическим тормозом, имитирующим нагрузку. Величина создаваемой нагрузки и скорость вращения ротора электрической машины изменялись и контролировались приборами измерительного стенда. Схема подключения элементов комбинированного источника питания представлена на рис. 4.6. Полученные данные в процессе экспериментальных исследований регистрировались посредством самописца, подключенного к контролируемым узлам через шунты и силовые датчики. Проведение теста по измерению характеристик мощности и энергии при нагрузке с изменением напряжения отражено на рис. 4.7-4.10, вплоть до момента, когда можно подсчитать энергию. Таким образом, указанная особенность отбора энергии АБ в СЭП позволяет использовать промежуточный накопитель в виде Ультра-кап Эпкос, преобразующий энергию АБ в мощный импульс тока необходимой длительности, достаточный для пуска двигателя. В такой системе накопитель энергии работает как импульсный, а АБ -как первичный источник электроэнергии, причем ее энергозапас может быть снижен в 1,5 - 2 раза.

Общая емкость мирового рынка никель-металлгидридных и литий-ионных 42 В систем для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (2000 г. и 2010 г.)

В связи с многообразием типов и размеров АБ, для определения ожидаемой потребности рынка в аккумуляторных батареях напряжением 42 В за единицу измерения примем суммарную величину их энергии (имеется в виду энергия, которую способны аккумулировать все батареи, проданные в течение конкретного года). Однако, для определения емкости батарейного рынка в единицах энергии необходимо будет произвести вычисления, применив данные прогнозов, составленные с использованием других единиц измерения, в том числе используя информацию, содержащуюся в таблице 4.2. В нее включены как сегменты рынка, в отношении изделий которых никаких принципиальных изменений технологий до 2010 года не ожидается, так и сегменты рынка, где уже идет массовое производство продаваемых изделий. Изделия, технология производства которых в ближайшие годы не будет меняться, - это батареи для транспортных средств, для стационарных установок, для систем гарантированного питания, специального назначения и множество других. Рынки в этих сегментах поделены, мощности для их производства и обслуживания созданы, проблемы снабжения и сбыта решены. К Области (сегменты рынка) с быстро обновляемой номенклатурой батарей - в таблице 4.3. Это тяговые, большой мощности батареи для электромобилей (EV), гибридных автомобилей (HEV), а также уже применяющиеся, но спрос на которые продолжает быстро расти, относительно небольшие батареи (Portable). Для наиболее перспективного рынка автомобильных батарей и построенных на их основе систем питания нового поколения место в таблице 4.3 еще нужно найти. Именно это - одна из целей приведенных ниже расчетов.

Прежде, чем перейти к расчетам, несколько комментариев к таблице 4.3. Столбик «Области применения батарей» - батареи для электромобилей, гибридных автомобилей, портативные батареи. В 2000-м году в этих сегментах продавались батареи никель-кадмиевые (на рынке с 1950 г.), никель-металлгидридные (на рынке с 1980 г.), «остатки» уходящих - герметичных свинцово-кислотных батареи (на рынке с 1960 г.) и пока еще дорогие литий-ионные батареи (на рынке с 1990 г.). Литий-полимерные батареи, на рынке также с 1990 года, серьезной роли не играли, и их место в будущем однозначно пока не определено. В 2010 году, в соответствии с прогнозами, этот сегмент будет закрывать преимущественно никель-металлгидридные и литий-ионные батареи. Позиция: Для электрооборудования автомобилей. На рынке с 1853 года. В 2000 году практически все 266 млн. батарей представляли собой свинцово-кислотные батареи с напряжением 12 В.

В ближайшее десятилетие произойдут следующие изменения. Значительную часть в этом сегменте будут составлять традиционные батареи с напряжением 12 В для недорогих массовых легковых автомобилей простой конструкции. Ведущие производители свинцовых автомобильных батарей (в первую очередь VARTA, Yuasa и Matsushita Electric) делают все для того, чтобы удержаться на рынке батарей для новых автомобилей, не меняя свою тради ционную специализацию (таблица 4.3) [93-100]. Они уже разработали свин цово-кислотные АБ напряжением 42 В, которые будут использоваться, по крайней мере, как стартерные на автомобилях представительского класса (S пуск), хотя другие системы (свет, зажигание и т.д., т.е. L, Y и т.д.) скорее все го будет выполнять либо никель-металлгидридные, либо литий-ионные АБ. Но технические возможности свинцовых батарей ограничены, и решат ли они проблему обеспечения всей энергетики автомобилей нового поколения, это вопрос будущего.[101]. Использованы прогнозы из разных источников (таблица 4.2. прогноз TTV, таблица 4.3. прогноз ИТ). Насколько они совместимы?

В соответствии с таблицей 4.2. в 2000-м году батарей систем Ni-Cd, NiMH, Li-ион и других было продано на сумму 5,4 млрд. USD, а в соответствии с таблицей 2 - 5,827 млрд. USD. Вывод; данные таблиц 4.2. и 4.3. совместимы, и ими можно пользоваться совместно. Что касается позиций таблицы 4.3., а именно электромобили (EV), гиб ридные автомобили (HEV) и портативные батареи (Portable), то в этих сег ментах уже в ближайшие годы будут доминировать батареи NiMH и Li-ион, и, следовательно, небольшим количеством все еще остающихся Ni-Cd бата рей можно пренебречь. Тем не менее, из 5% батарей Ni-Cd в 2010 году только часть будет представлять собой портативные батареи, которые и имеют отношение к таблице 4.3., большая же часть их будет относиться к стационарным, тепловозным, специального назначения и другие. В связи с этим, в ниже приведенных расчетах количество NiMH и Li-ион батарей для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будет несколько занижено. Сделав такое допущение, принимаем и то, что в 2010 году в качестве портативных батарей системы Ni-Cd и портативных батарей, отнесенных к позиции «другие», будет продано на сумму: 45 х 0,06 = 2,7 млрд. USD (таблица 4.2.). При этом условии (таблица 4.3.) портативных батарей систем NiMH и Li-ион в 2010 году будет продано на сумму только (10 186 млн. - 2 700 млн.) = 7486 млн. USD. К системам NiMH и Li-ион (таблица 4.3.) необходимо отнести также батареи для электромобилей (EV) и гибридных автомобилей (HEV). Следовательно, по трем позициям таблицы 4.3. (EV, HEV и Portable) объем продаж систем NiMH и Li-ион в 2010 году составит: 0,9 + 1,08 + 7,486 = 9,466 млрд. USD. По таблице 4.2. объем продаж систем NiMH и Li-ион в 2010 году должен составить: 45 х 0,4 = 18 млрд. USD. Разница между этими цифрами и составит объем продаж в 2010 году 42 В систем на основе NiMH и Li-ион для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания: 18 - 9,466 = 8,534 млрд. USD. Теперь приведем этот объем продаж к единицам энергии (Вт ч).

Похожие диссертации на Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта