放电深度对电动车电池寿命的影响
随着新能源利用的普及,电动车已经进入千家万户,这离不开电池技术的快速发展,电池的使用是有寿命的,在使用过程中电池容量会不断衰减,而电池寿命的结束并非指的是电池的容量衰减至0%或者不能用,而是电池总容量衰减到设计容量的80%或者以下。
电池寿命可以用“循环寿命”来衡量,是指电池寿命结束前进行的100%全循环放电次数,很多因素都会影响电池的循环寿命,如电池温度、充放电电流等.有研究表明不同的放电深度也会影响电池的循环寿命,例如一辆电动车将电池电量从70%用到30%,则这次的放电深度为40%;再次使用前将电池充电到90%后,又用到30%,这次的放电深度就为60%,这两次放电总共完成了1次100%全循环放电。
研究人员以不同的放电深度,对电动车电池进行充放电循环研究,得到了电动车电池100%全循环放电次数与放电深度的关系,如图所示,由图像我们不难看出合理规划充、放电策略,可以有效延长电动车电池的使用寿命。(1)一辆电动车将电池电量从80%用到20%,然后充电到50%,则需要用到
(2)请写出影响电池循环寿命的一个因素:
(3)某国产品牌新能源汽车标准续航版标配80kW·h电池,某次充电中电池电量从25%充至80%仅需0.5h,从80%充到100%需要1h,则此过程充电的平均功率为
(4)根据图像,电池充满后,用掉
(5)小东家电动车每天使用前都将电量充到95%,行驶一天后电池电量为55%,每周需开车5天,则电动车的电池在一周的时间完成了
充电器不拔会耗电吗?
充电器,实际上就是一个小型的变压器,它把高电压转换成低电压输送给用电器。充电器的工作原理是磁场感应:它的内部有两个平行的线圈,每个线圈分别在不同的电路,其中一个线圈与电源相接,会在电流通过时产生磁场,再产生不同电压的直流电。所以,只要不拔充电器,就会有一个线圈一直在工作,从而消耗电能。一边连在插座上,而另一边没连接到电器的充电器,就是处于“空载”状态。有研究证明,一个未被拔掉的某品牌手机充电器,会在24h内消耗0.07度电,这个数目看似不大,但是积少成多,如果每个人都这样做,累积起来的数字将是十分巨大的。另外不拔充电器,不仅是耗电的浪费行为,更是存在安全隐患。长时间不拔充电器,充电器就会老化、发热,线圈的绝缘层会因此被熔化。(1)充电器的工作原理是
(2)充电器“空载”状态下,相当于
充电器不拔会耗电吗?
充电器,实际上就是一个小型的变压器,它把高电压转换成低电压输送给用电器。充电器的工作原理是磁场感应:它的内部有两个平行的线圈,其中一个线圈与电源相接,会在电流通过时产生磁场,只要不拔充电器,就会有一个线圈一直在工作,而另一边没连接到电器的充电器,就是处于“空载”状态。有研究证明,会在24h内消耗0.07度电,这个数目看似不大,如果每个人都这样做,累积起来的数字将是十分巨大的。另外不拔充电器,更是存在安全隐患。长时间不拔充电器,充电器就会老化、发热(1)充电器的工作原理是
(2)充电器“空载”状态下,相当于
平衡小推车
在“广东省青少年科技创新大赛”的参赛作品中,其中有一个创新设计作品是平衡小推车,它克服了普通运货小推车上斜面时货物容易下滑掉落的缺点,平衡小推车由电动伸缩杆、载物台、底座和拉杆组成,电动伸缩杆的下端固定在底座C处且始终保持与底座垂直,当小推车运货上斜面时,电动伸缩杆通过识别斜面坡度,使载物台保持水平,使得货物不易下滑掉落。控制电动伸缩杆电路的电源电压恒为12V,伸缩杆的伸缩速度为3cm/s,载物台的重力忽略不计。(1)平衡小推车安装轮子的目的是(2)平衡小推车上斜面时,伸缩杆伸长的长度是由
(3)如图甲所示,货物的重力为500N,A、B分别为货物和伸缩杆对载物台的作用点,OA=0.5m,OB=1.0m,伸缩杆的推力看成动力
(4)假设把平衡小推车拉到倾角为37°的斜面静止后,伸缩杆才开始伸长,直到载物台水平,伸缩杆伸长过程中,货物厚度不计,则货物重力做功为
电池的寿命
电动汽车的电池使用是有寿命的,在使用过程中电池容量会不断衰减,当电池总容量衰减到设计容量的80%或者以下,电池寿命结束。实际使用中用“循环寿命”(电池寿命结束前进行100%全循环放电的次数)来衡量电池寿命。不同放电深度会影响电池的循环寿命。例如,电动车将电池电量从70%用到30%,其放电深度为40%;再次使用前将电池充电到90%后,又用到30%,其再次放电深度就为60%,则两次共完成1次100%全循环放电。
电动车电池100%全循环放电次数与放电深度的关系,如图所示。
不难看出,合理规划充放电策略,可以有效延长电动车电池的使用寿命。
此外,充放电电流不要过大也能延长电池寿命。(1)当设计容量为80kW·h的电池,经多年使用后,衰减到
(2)最有利于延长电池寿命的策略是用掉
(3)小明家每天充一次电再用车,若用车前后电量分别为95%、55%,每周用车5天,则一周内完成了
(4)有两款充电桩:A(400V 250kW)、B(1000V 600kW),其中充电桩
电热水器是利用电对水加热,使水温达到生活、采暖、生产工艺等要求的设备。家庭常用电热水器分为储水式电热水器和快热式电热水器两类。
市面上某款储水式电热水器如图1所示,其铭牌上的部分信息如表1所示;市面上某款快热式电热水器如图2所示,其铭牌上的部分信息如表2所示;储水式电热水器安装简单、方便,功率相对较小,对电线要求低,一般家庭都能安装使用。但因为带一个大容积的水箱,要有承重墙才能装,且影响室内的美观。使用前需较长时间预热,且达到预设温度后额定容量的水被快速用完了,不能再连续使用;如果水箱中被加热的水没用完,这些热水会慢慢冷却,造成浪费。
快热式电热水器是一种快速加热流水,并且能通过电路控制水温,使水温达到适合人体洗浴温度的热水器。因为没有水箱,所以它具有体积小,重量轻,省空间易安装的特点,且不需要提前预热,也没有储水式热水器未用的剩余热水的能量消耗,真正做到了节能省水。一般来说,快热式电热水器比储水式电热水器省电15%-30%。但快热式电热水器普遍功率较大,安装需要横截面积较大的铜芯线和不低于30A的电能表,因此家庭选择此电热水器时,要考虑是否满足安装要求。
表1:储水式热水器
额定升数: | 60L |
产品尺寸(a×b×c): | 760×485×455mm |
额定功率: | 2200W |
能效等级: | 1级 |
额定功率:8000W | 温度范围:30~55℃ |
额定压力:0.6MPa | 防水等级:TPX4 |
产品尺寸(a×b×c):266×78×448mm | 防电墙:专利防电墙 |
(2)对照两种热水器的铭牌可知:快热式电热水器相比储水式电热水器,它的
(3)2021年,碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告,已知每节约1度电相当于减少排放1.1kg的二氧化碳。若小利家将储水式电热水器更换为快热式电热水器后,发现一个月仅此一项用电比原来节省电能8kW·h,请计算由此相当于减排二氧化碳
【研究目标】了解某品牌纯电动汽车的相关知识
【研究方法】阅读相关书籍 上网查阅信息
【研究内容】
(1)纯电动汽车的基本构造
纯电动汽车主要有电力驱动系统、电源系统、辅助系统、控制系统、安全保护系统、车身结构等组成;
(2)纯电动汽车的动力来源
纯电动汽车是驱动能量完全由电能提供、由电机驱动的汽车。动力电池是纯电动汽车的,心脏(如图甲)。某品牌电动汽车的动力电池容量为48kW·h,百公里电耗为12W·h,即12 kW·h/100km,则该车充满电后理论上可以开
(3)纯电动汽车的充电
如图乙是该品牌电动汽车在使用公共充电柱进行快充时,是将
充电桩 | 电池状态 | 充电电压/V | 充电电流/A | 充满电的时间/h |
快速充电桩 | 荷电状态(即电池的剩余容量) | 360 | 30 |
(6)目前存在普通充电柱充电时间长,充电桩紧缺等问题。为解决此问题,除用快充充电桩充电外,请再提出一种设想
(1)低谷时,利用电网多余的电能压缩空气会“产生热”。这是通过
(2)储存压缩空气的盐穴内,气体压强恒为,在向盐穴内压入气体的过程中,至少需对气体做多少功?
(3)江苏金坛的“压缩空气储能电站”是世界上首座“非补燃式”压缩空气储能电站。在用电低谷期,电网向储能电站输入的电能叫“充电能量”;用电高峰期,储能电站向电网输出的电能叫“调峰电量”。某一个储能周期内,储能电站的充电能量为度的电能,调峰电量为度的电能(1度)。则:
①该“非补燃式”压缩空气储能电站的整体能量转换效率是多少?
②若某“补燃式”压缩空气储能电站同样需要完成充电能量为度,调峰电量为度的电能,需燃烧质量为20t的标准煤,辅助发电、标准煤的热值为,煤的辅助发电效率为36%。则整个过程,该“补燃式”压缩空气储能电站通过盐穴的能量转换效率为多大?
9 . 阅读短文,回答问题:
新能源电动汽车
小明家新换了一辆新能源电动汽车,淘汰了原来的燃油汽车,该电动汽车部分参数如下表所示。
纯电续航里程(km) | 400 | 百公里耗电量(kW•h/100km) | 10 |
快充时间(小时) | 0.5 | 整备质量(kg) | 1405 |
最大功率(kW) | 90 | 最大扭矩(N•m) | 180 |
通过查阅资料得知,扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系,转速越快扭矩越小,它反映了汽车在一定范围内的负载能力。扭矩的计算公式:T=9550P/n;T是扭矩(N•m);P是功率,单位千瓦(kW),n单位每分钟转数(r/min);9550是常数。
除了可以通过牌照颜色区分燃油车和电动汽车,还可以通过前脸来分辨,燃油车一般都会有进气格栅,从名字我们就知道其作用就是为了让空气流入,将空气送入发动机,而电动汽车则不需要。
(1)新能源汽车电量不足时,通过充电桩给汽车蓄电池充电。在充电过程中,汽车蓄电池相当于
(2)根据短文中的信息,该汽车以最大功率运行、发动机提供最大扭矩时的转速为
(3)小明家淘汰掉的燃油汽车每百公里油耗为10L,假设汽油每升价格为7.5元,居民电价每度0.5元,每行驶10000公里,可节省费用
(4)请你分析,电动汽车取消进气格栅的好处有
第四代电光源——LED光源
如图甲是时下较为流行的LED手电筒和LED吸顶灯,它的主要部分是高亮度白色发光二极管,这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成,具有光效高、寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点。LED灯能直接把电能转换成光能,是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源,是极具发展前途的新光源。图乙是LED的元件实物及符号。
由于二极管具有单向导电性,使用时必须将它的正极与电源正极相连,二极管才能处于导通状态,否则处于截止状态。利用图丙所示电路可以研究发光二极管的工作特性:把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路,闭合开关S,LED即处于导通状态,调节变阻器滑片,改变LED两端的电压和电路中电流,记录多组电压、电流数据,可以得到电压表与电流表示数关系,如图丁所示。
(1)LED灯主要由
(2)在图丙中,闭合S,调节滑动变阻器,使LED灯正常发光;断开开关S,改变电源的正负极后再闭合开关S,将观察到LED灯
(3)某个家庭原来全部用白炽灯来照明,平均每月照明用电,现全部改用LED灯,相同情况下可节能约70%。已知每“消耗1度电”相当于排入1.1kg的二氧化碳,则改用LED灯后,这个家庭平均每月能减排二氧化碳约