Характеристики аккумуляторных батарей, применяемых на электрокарах

Категория:

   Электрокары

Публикация:

   Характеристики аккумуляторных батарей, применяемых на электрокарах

Читать далее:

   Эксплуатация аккумуляторных батарей

Характеристики аккумуляторных батарей, применяемых на электрокарах

Основными типами батарей, применяемых на электрокарах, являются свинцовые (кислотные) батареи 39ЭП-80 и 15АПН-500 и щелочные 26ТЖН – 250 и 28ТЖН – 250, 26ТЖН-300В и 24ТЖН-500. Батареи типа 39ЭП-80 устанавливаются на электрокарах типа «Ящерица», батареи типов 15АПН-500 и 24ТЖН-500 — на автопогрузчиках типа 02 и 04, батареи типа 28ТЖН-250— на электрокарах типа ЭК-2, батареи 26ТЖН-250 — на электрокарах ЭКБ-750, типа 26ТЖН-300В — на погрузчиках 4004 и 4004А. Кроме того, на электрокарах типа ЭК-1 применяются аккумуляторные батареи, состоящие из десяти 6-вольтовых стартерных автомобильных аккумуляторов типа ЗСТ-112. Аккумуляторы этого типа соединяются в батарею по смешанной системе (рис. 36). Как видно из фигуры, батарея представляет собой пять параллельно соединенных групп, в каждой из которых имеется по два последовательно соединенных стартерных аккумулятора. Общее напряжение на зажимах такой батареи составляет 6 X 2 = 12 в, а емкость батареи в пять раз больше емкости одного аккумулятора, т. е. 112 × 5 = 560 а-ч (при Ю-часовом разряде током силой 11,2 X 5 = 56 а).

На аккумуляторных батареях обычно имеются обозначения. Первые две буквы перед цифрами марки аккумулятора обозначают число аккумуляторных элементов в батарее. Буква Э — обозначает электротяговый аккумулятор, буква А — аккумулятор для автопогрузчика, буква П — панцирный (характеризует конструкцию положительных пластин), буква Н — аккумулятор с намазными пластинами. Цифры после буквенного обозначения обозначают емкость аккумулятора в ампер-часах.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 36. Схема соединений аккумуляторов в батарее электрокара ЭК-1.

Обозначение стартерных аккумуляторов расшифровывается следующим образом: цифра перед буквами — число элементов в батарее, С — стартерный, Т — для тяжелых режимов, цифры после букв — емкость аккумулятора в ампер-часах.

Обозначения щелочных аккумуляторных батарей имеют тот же принцип. Цифры перед буквенным обозначением обозначают число аккумуляторных элементов в батарее, буква Т — тяговый аккумулятор, ЖН — железо-никелевый. Цифры после букв обозначают емкость аккумулятора в ампер-часах. Во всех аккумуляторных батареях для электрокаров отдельные элементы всегда соединены между собой последовательно с целью увеличения напряжения на зажимах батареи.

Для электрокаров и автопогрузчиков промышленностью СССР выпускаются аккумуляторные железо-никелевые батареи. Данные этих батарей приведены в табл. 1.

Таблица 1

Батареи для автопогрузчиков типа 24ТЖН-500 имеют отвод на 12 в для питания сигнала батареи, 26ТЖН-300В — отвод на 6 в для тех же целей.

Батарея типа 39ЭП-80. Как указывалось выше, эта батарея служит источником питания электрокара «Ящерица». Она состоит из 39 элементов, соединенных последовательно, емкостью 80 а-ч, каждый.

Удельный вес электролита (раствора серной кислоты с уДеЛЫШМ весом 1,84 в дистиллированной воде) — 1,25 у новых и 1,28—1,29 у полностью заряженных аккумуляторов. Срок службы —500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение батареи — около 80 в.

Батарея типа 16ЭП-250 служит для питания электрокара типа ЭК-2 (в настоящее время эти электрокары выпускаются с батареей типа 28ТЖН-250). Она состоит из 16 последовательно соединенных элементов, емкостью 250 а-ч каждый.

Удельный вес электролита такой же, как и у предыдущих. Срок службы также 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение батареи 30 в.

Батарея типа 15АПН-500 служит, как указывалось выше, для питания автопогрузчиков типов 02 и 04. Батарея состоит из 15 элементов, соединенных последовательно, емкостью 500 а-ч каждый.

Габаритные размеры батареи (длина X ширина X высота) — 950 X 670 X 580 мм, вес без электролита 725 кг. Удельный вес электролита такой же, как и у предыдущих. Срок службы — 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение 30 в.

Батарея типа 28ТЖН-250 служит для питания электрокара ЭК-2. Она состоит из 28 последовательно соединенных щелочных аккумуляторных элементов типа ТЖН-250 емкостью 250 а-ч каждый.

Аккумуляторные элементы устанавливаются в двух стальных батарейных ящиках с внутренними размерами 810 X 415 X 390 мм. Вес каждого ящика 230 кг без электролита. Схема соединений элементов и ящиков приведена на рис. 37.

Аккумуляторные элементы этих батарей при эксплуатации в цеховых условиях заливаются водным раствором едкого натра плотностью 1,18—1,20 с добавкой 10 г/л моногидрата лития (при отсутствии моногидрата лития можно элементы заливать одним только водным раствором едкого натра плотностью 1,18—1,20, однако при этом уменьшается срок службы батареи).

В условиях работы при температуре от +10 до —25° С электролит должен состоять из водного раствора едкого кали плотностью 1,19—1,21 с добавкой 20 г/л моногидрата лития, а при температуре ниже — 15° С в качестве электролита применяется водный раствор едкого кали плотностью 1,25—1,27. Следует помнить, что работа батарей, залитых раствором едкого кали, разрешается при температуре воздуха не выше +10° С. Срок службы батареи 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение 35 в.

Батарея типа 24ТЖН-500 служит, как указывалось выше, для питания автопогрузчиков типа 02 и 04. Она состоит из 24 последс-вательмо йбедмнейных щелочных аккумуляторных злемейтов типа ТЖН-500 емкостью 500 а-ч каждый, размещенных в двух батарейных ящиках. Габаритные размеры каждого элемента 147,5 X X 162,5 X 555 мм, полный вес с чехлом и электролитом 30 кг.

Рис. 37. Схема соединений элементов в батарее типа 28ТЖН-250.

Рис. 38. Схема соединений элементов в батарее типа 24ТЖН-500.

Внутренние габаритные размеры всей батареи 924 X 688 X 566 мм. Схема соединений элементов приведена на рис. 38. Электролит применяется такой же, как и для батарей 28ТЖН-250. Срок службы батареи — 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение 30 в.

Батарея 26ТЖН-250 служит для питания электрокаров ЭКБ-750, а также и электрокаров типа ЭКП-750. Электролит применяется такой же, как и для вышеописанны*. Габаритные размеры каждого элемента 166,5 X 132,5 X 332,5 мм, вес с чехлом и электролитом 18 кг.

Схема соединений элементов в батарею приведена на рис. 39. Срок службы батареи — 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение 32 в с отводом на 6 б для питания сигнала.

Батарея 26ТЖН-300В служит для питания автопогрузчиков типов 4004 и 4004А. Отличается от предыдущей тем, что в ней применены аккумуляторы емкостью 300 а-ч:

Батарея разделена на две секции по 13 аккумуляторных элементов в каждой. Каждая секция имеет по два выводных провода, а правая (по ходу движения электролита) имеет еще вывод от второго элемента для питания сигнала.

Батарея размещается в ящике, установленном в кузове автопогрузчика.

Рис. 39. Схема соединений элементов в батарее 26ТЖН-250.

Рис. 40. Схема соединений элементов в батарее 26ТЖН-300В.

Соединение элементов в батарею йрбйЭйоДиКЯ fi6 СХёМё, приведенной на рис. 40, стальными перемычками с примерными размерами: расстояние между центрами (подбирается по месту) не менее 80 мм, ширина 20 мм, толщина 2 мм.

Габаритные размеры каждого элемента 167 X 95 X 521 мм, полный вес с чехлом и электролитом 20 кг.

Рабочее напряжение батареи 32 в, срок службы батареи не менее 200 зарядно-разрядных циклов.

АККУМУЛЯТОР ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ ОТ А ДО Я

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Батареи для электромобиля

Выбирая электромобиль, люди берут в расчет только его цену и дизайн. Но самое важное – это батареи для электромобиля, от которых зависит запас хода электрокара. Они должны соответствовать всем самым важным характеристикам, такие как эффективность хранения энергии, себестоимость, безопасность, срок службы. 

В электрокаре без накопителя энергии ничего не работает. Поэтому он заслуживает внимательного рассмотрения. Перед покупкой автомобиля лучше знать какие виды АКБ существуют и их преимущества.

Свинцово-кислотные

Свинцово-кислотные имеют ограниченную емкость, несмотря на их размер и вес. Достоинство АКБ – экономичность и проста в производстве, но уступает другим более эффективным аккумуляторам из-за своей токсичности и плохого качества работы при низких температурах. 

Никель-металлогидридные

Никель-металлогидридные имеют гораздо более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные. Основные проблемы никель-металлгидридных батарей – высокая скорость саморазряда и тепловыделение при высоких температурах. Поэтому эти батареи для электромобиля не эффективны. 

Литий-ионные (Li-ion)

Литий-ионные (Li-ion) отличаются невысокой ценой и высоким уровнем производительности. Они заряжаются много раз без износа. У них более высокая плотность энергии, чем у свинцово-кислотных АКБ, значит они могут хранить много энергии на единицу веса и объема. Это – экологически чистые источники энергии. 

Литий-ионно-полимерные

Литий-ионно-полимерные – легкие и тоньше, чем другие аккумуляторы. Эти батареи для электромобиля безопаснее, но менее распространены, поскольку литий-ионные – дешевле в производстве и имеют более высокую плотность энергии. 

Литий-железо-фосфатные (LFP)

Литий-железо-фосфатные (LFP) обеспечивают лучшую термическую стабильность, чем другие литий-ионные АКБ. Их максимальная номинальная мощность также лучше, но их удельная энергия значительно ниже, чем у других литиевых батарей. 

Графеновые

Графеновые – легкие, прочные, нечувствительны к температуре, с большой емкостью. Они намного легче обычных аккумуляторов и имеют более длительный срок службы. 

Литий-ионные батареи для электромобиля – лучшие, если принять во внимание три параметра: оптимизация размера и веса аккумулятора, соотношение массы к количеству запасенной энергии, выгодная цена. Графеновые АКБ могут составить конкуренцию литий-ионной технологии.

Однако они еще не готовы к массовому производству из-за очень сложного и дорогого в производстве материала. 

Сколько служит АКБ?

Срок службы электрокара исчисляется количеством циклов разряд-подзарядка. Приблизительное число циклов составляет от 1000 до 1500, то есть в зависимости от марки автомобиля срок службы аккумулятора примерно 10 лет. 

Также, производители электрокаров дают гарантию на свои АКБ не менее 8 лет, отсюда следует, что «реальный» срок ее службы до полного разряда, намного дольше.  

Как продлить срок службы аккумулятора?

На состояние АКБ влияет много факторов, но правильный уход поможет продлить срок службы:

• Ограничьте воздействие жары. В очень жаркую погоду (более 30 ℃) паркуйтесь и заряжайте АКБ в тени.
• Тормозная система помогает заряжать аккумулятор, поэтому чем больше вы используете тормоза, тем больший запас хода он имеет.
• Электромобили всегда должны обслуживать квалифицированные специалисты.
• Не храните электромобиль с полностью заряженным аккумулятором, если знаете, что не будете им долго пользоваться.
• Электрокар не должен оставаться слишком долго при уровне заряда ниже 20%.
• Заряжайте свой электрокар правильно и только при необходимости. 

Сколько времени нужно заряжать электромобиль?

Любого, кто рассматривает возможность покупки электромобиля, особенно волнует время его зарядки и на сколько ее хватает. Это зависит от нескольких характеристик:

• емкость АКБ;
• состояние заряда накопителя;
• технология зарядки;
• тип зарядной станции – зарядка от 220 вольт, обычная зарядная станция или быстрая зарядная станция. 

Зарядка от бытовой розетки

В электрокарах установлены аппараты, которые преобразуют переменный ток в постоянный, благодаря чему электромобиль можно зарядить от стандартной розетки с напряжением 220 вольт. Сколько по времени заряжать электромобиль, зависит от того, какой объем накопителя. Например, аккумулятор емкостью 70 кВт-ч от сети в 220 вольт на 80-100%, будет заряжаться больше 20 часов. АКБ на 20-25 кВт-ч – 7-8 часов. 

Зарядная станция

Это компактное устройство, которое позволяет быстро и безопасно восстановить энергоресурс аккумулятора автомобиля. Поэтому многие владельцы электромобилей устанавливают у себя дома «настенный бокс». Его подключают непосредственно к электросети на 400 вольт, что позволяет заряжать автомобиль более высокой мощностью (10-20 киловатт) и сокращать время зарядки от 5 до 7 часов. 

«Быстрая» подзарядка на АЗС 

На специализированной станции для зарядки электрокаров ваш автомобиль будет заряжаться приблизительно 5-6 часов. Если же там установлен усиленный блок, то время процесса может снизиться до 3 часов.

Снижение емкости АКБ со временем

Емкость батареи для электромобиля снижается приблизительно на 2,3% в год. Максимальный спад проявляется после 3-5 лет пользования. Дальнейшее снижение примерно 0,5% в год. В среднем срок службы этого источника энергии достигает 10 лет, а это означает, что в течение этого периода он разряжается с довольно высокой скоростью. Как видим, срок службы накопителя не бесконечен. Он может выдержать определенное количество циклов зарядки и разрядки, прежде чем потеряет большую часть своей емкости. Поэтому вам придется заменить АКБ в автомобиле в конце периода оптимальной емкости.  

Ремонт и замена

Когда источник энергии электрокара больше не обеспечивает полезный запас хода (обычно по прошествии многих лет) ее можно отремонтировать или заменить. Иногда частично меняют составляющие элементы. Накопитель состоит из блоков, поэтому можно просто поменять один из них на новый. В среднем их приблизительно 16-48. 

Если требуется полная замена, вы можете увеличить запас хода вашего электромобиля, установив новую АКБ большей емкости, при условии, что она совместима с вашим автомобилем. 

Замену должен выполнять только квалифицированный поставщик услуг.

В настоящее время литий-ионные батареи для электромобиля – фавориты в производстве электрокаров. Изучив особенности аккумулятора в своём электрокаре, вы узнаете, как правильно его заряжать и научитесь поддерживать батарею в отличном состоянии, что продлит срок ее службы. 

ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ? НАПИШИТЕ НАМ!

Руководство по аккумулятору для электромобиля

Представьте себе аккумулятор. Скорее всего, вы представляете себе элемент стандартного формата AA или AAA, который вы покупаете для питания различных небольших электрических устройств, таких как пульт дистанционного управления вашего телевизора или детектор дыма.

Похожие статьи

• Лучшие электромобили 2023 и 2024 годов
• Часто задаваемые вопросы об электромобилях

А теперь представьте аккумулятор электромобиля. Образ, который вы создали, скорее всего, больше похож на большой прямоугольник, чем на маленький цилиндр.

Хотя ваш разум может воспринимать эти два типа батарей как совершенно разные устройства для накопления электроэнергии, как обычная батарея, купленная в магазине для ваших различных электронных устройств, так и аккумуляторная батарея в электромобиле работают по одним и тем же общим принципам. Тем не менее, батарея в гибридном или электрическом транспортном средстве немного сложнее, чем те элементы, похожие на губную помаду, с которыми вы привыкли обращаться.

Аккумулятор в HEV, PHEV или BEV (гибрид-электромобиль, подключаемый гибрид-электромобиль и аккумулятор-электромобиль соответственно) может быть изготовлен из различных материалов, каждый из которых отличается рабочие характеристики. Отдельные элементы, хранящиеся в этих больших аккумуляторных батареях, также бывают разных форм и размеров.

BMW

Как работает аккумулятор электромобиля?

Каждая ячейка аккумуляторной батареи электромобиля имеет анод (отрицательный электрод) и катод (положительный электрод), которые разделены пластиковым материалом. Когда положительные и отрицательные клеммы соединены (представьте себе включение фонарика), ионы перемещаются между двумя электродами через жидкий электролит внутри элемента. Между тем электроны, испускаемые этими электродами, проходят по проводу вне клетки.

Если батарея обеспечивает питание (например, лампочка в вышеупомянутом фонарике) — действие, известное как разрядка, — тогда ионы проходят через сепаратор от анода к катоду, а электроны движутся по проводу от отрицательного (анодного) ) к положительной (катодной) клемме для подачи питания на внешнюю нагрузку. Со временем энергия клетки истощается по мере того, как она приводит в действие все, что питает.

Однако, когда ячейка заряжена, электроны текут от внешнего источника энергии в другом направлении (от положительного к отрицательному) и происходит обратный процесс: электроны текут от катода обратно к аноду, снова увеличивая энергию ячейки.

Конструкция батареи EV

Когда вы думаете об этих вышеупомянутых батареях AA или AAA, вы представляете себе один аккумулятор. Но батареи в электромобилях не являются огромной версией этой единственной ячейки. Вместо этого они состоят из сотен, если не тысяч отдельных ячеек, обычно сгруппированных в модули. До нескольких десятков модулей может находиться в аккумуляторной батарее, которая представляет собой полную батарею электромобиля.

Элементы EV могут быть небольшими цилиндрическими элементами, такими как элементы AA или AAA, различных стандартных размеров. Это подход, который используют Tesla, Rivian, Lucid и некоторые другие автопроизводители, объединяя тысячи таких маленьких ячеек. Преимущество, заявляют эти компании, заключается в том, что небольшие ячейки намного дешевле в массовом производстве. Тем не менее, Tesla планирует перейти на меньшее количество более крупных цилиндрических элементов, чтобы уменьшить количество соединений в аккумуляторных батареях своих автомобилей.

Три различных цилиндрических аккумуляторных элемента, которые используются сотнями или тысячами для создания аккумуляторной батареи автомобиля.

Panasonic

Но ячейки для электромобилей бывают двух других форматов: призматические (жесткие и прямоугольные) или мешочки (также прямоугольные, но в мягком алюминиевом корпусе, допускающем некоторое расширение стенок ячейки при сильном нагреве). Существует несколько стандартных размеров призматических или карманных ячеек, и большинство автопроизводителей — например, General Motors и Ford — определяют свои собственные в сотрудничестве с производителями ячеек, такими как китайская CATL, японская Panasonic или корейская LG Chem.

Типы аккумуляторов для электромобилей

Химический состав аккумулятора электромобиля или материалы, используемые в его катоде, различаются в зависимости от типа элемента. Сегодня существует по существу два типа химии аккумуляторов, оба под эгидой литий-ионных, что означает, что их катоды используют литий вместе с другими металлами.

Это аккумуляторная батарея из семейства GM Ultium, в котором используются элементы со смесью никеля, марганца, кобальта и алюминия (NMCA).

Автомобиль и водитель

Два типа литий-ионных аккумуляторов

В первом, наиболее распространенном в Северной Америке и Европе, используется смесь никеля, марганца и кобальта (NMC) или никеля, марганца, кобальта и алюминия (NMCA).

Эти батареи имеют более высокую плотность энергии (энергия на вес или энергию на объем), но также и более высокую склонность к окислению (возгоранию) во время сильного короткого замыкания или сильного удара. Производители элементов и инженеры по аккумуляторным батареям тратят много времени на мониторинг элементов и модулей как во время производства, так и во время использования в течение всего срока службы автомобиля, чтобы ограничить вероятность окисления.

Tesla

Второй тип, гораздо более широко используемый в Китае, известен как литий-железо-фосфат или LFP. (И это несмотря на то, что Fe является символом железа в периодической таблице, а F на самом деле является фтором. ) Железофосфатные элементы имеют значительно более низкую плотность энергии, поэтому для обеспечения того же количества энергии (и, следовательно, диапазон) как батареи на основе NMC.

Подробнее о батареях

• Срок службы батареи электромобиля
• Различия между аккумуляторами для гибридных автомобилей и аккумуляторов для электромобилей
• Объяснение электромобилей: емкость батареи, брутто по сравнению с нетто

Это компенсируется тем, что ячейки LFP с меньшей вероятностью окисляются при коротком замыкании. В ячейках LFP также не используются редкие и дорогостоящие металлы. И железо, и фосфат сегодня используются в различных отраслях промышленности, и ни один из них не считается редким или ресурсно-ограниченным. По этим причинам ячейки LFP дешевле за киловатт-час.

Более низкая стоимость побудила Tesla (и совсем недавно Ford ) использовать элементы LFP в своих базовых моделях электромобилей, сохранив более дорогие и энергоемкие химические вещества для более дорогих моделей в линейке.

Что касается другого электрода ячейки, анода, то сегодня большинство из них изготавливается из графита.

getty images|Автомобиль и водитель

Программное обеспечение для аккумуляторов электромобилей

В отличие от обычной батареи типа АА или ААА, аккумулятор электромобиля требует большого количества программного обеспечения, чтобы следить за вещами. Вы можете ожидать, что батарея AA или AAA прослужит максимум пару лет. Автопроизводители, однако, дают гарантию на аккумуляторные компоненты своих электромобилей, часто около десяти лет или до 150 000 миль использования.

Все батареи электромобилей со временем теряют некоторую емкость заряда. Имея ограниченные данные, трудно разобраться в специфике этих потерь. В целом, потеря дальности после 100 000 миль может составлять порядка 10-20 процентов. Другими словами, электромобиль, изначально способный обеспечить запас хода на 300 миль, на данном этапе своего жизненного цикла по-прежнему будет иметь запас хода от 240 до 270 миль.

Автомобиль и водитель|Автомобиль и водитель

Чтобы это произошло, аккумуляторные модули и сам аккумулятор имеют множество датчиков для контроля мощности, выдаваемой каждым компонентом — в идеале одинаковой для всех элементов и модулей — и тепла пачка. Пакет программного обеспечения, известный как система управления батареями (BMS), следит за этой информацией.

Как и люди, батареи чувствительны к изменениям температуры, и лучше всего они работают при температуре около 70 градусов по Фаренгейту. Если аккумуляторная батарея электромобиля показывает признаки перегрева, BMS большинства современных аккумуляторов HEV, PHEV и BEV будет циркулировать охлаждающей жидкостью через аккумулятор, чтобы отводить тепло и приближать температуру к 70 градусам. Батареи обеспечивают меньшую мощность в сильные морозы. Если владелец электромобиля предварительно кондиционирует свой автомобиль, то его управляющее программное обеспечение и BMS могут использовать энергию сети (если она подключена) или, возможно, некоторую энергию батареи для ее прогрева. Предварительное кондиционирование позволяет аккумулятору электромобиля обеспечивать определенный уровень мощности, как только водитель трогается с места.

Toyota

Новые аккумуляторные технологии для электромобилей

Аккумуляторные технологии постоянно развиваются. Хотя сегодняшние электромобили в подавляющем большинстве используют литий-ионные аккумуляторы, многие автомобили завтрашнего дня с батарейным питанием, скорее всего, будут использовать аккумуляторы с другим химическим составом. Например, твердотельные батареи, в которых используются элементы с твердым электролитом, являются многообещающей альтернативой, в которую инвестируют многие производители. Фактически, Toyota планирует представить автомобиль с твердотельной батареей к середине десятилетия.

Твердотельные батареи должны обеспечивать большую плотность энергии, что должно обеспечивать больший запас хода по сравнению с аналогичными литий-ионными батареями. Тем не менее, эта прорывная технология еще не завершена, поскольку инженеры работают над снижением материальных затрат на производство твердотельных элементов. Аналогичным образом, срок службы этих элементов необходимо будет значительно увеличить, чтобы выдержать тысячи циклов полной разрядки HEV, PHEV или BEV.

Несмотря на это, будущее автомобилей с батарейным питанием многообещающее. Ищите новые технологии для повышения эффективности и запаса хода электромобилей, а также для заметного снижения стоимости литий-ионных аккумуляторов в ближайшие годы.

John Voelcker

Ответственный редактор

John Voelcker редактировал Green Car Reports в течение девяти лет, опубликовав более 12 000 статей о гибридах, электромобилях и других транспортных средствах с низким и нулевым уровнем выбросов и энергетической экосистеме вокруг них. Сейчас он освещает передовые автомобильные технологии и энергетическую политику в качестве репортера и аналитика. Его работы появлялись в печати, в Интернете и на радио, включая Wired, Popular Science, Tech Review, IEEE Spectrum 9.0114 и «Все учтено» NPR. Он делит свое время между горами Катскилл и Нью-Йорком, и все еще надеется однажды стать международным человеком-загадкой.

Аккумуляторы для электромобилей: все, что вам нужно знать

Просмотреть все отзывы о Jaguar I-Pace

► Техническое объяснение аккумуляторов для электромобилей
►  Ваш путеводитель по новейшим аккумуляторам для электромобилей
►  Емкость, стоимость, опасности, срок службы

Электромобили все чаще выглядят как будущее автомобилестроения, а это значит, что нам всем придется привыкать к аккумуляторным технологиям. Если вы не отличаете свои киловатты от своих киловатт-часов, поначалу это может быть пугающим, но на самом деле овладение жаргоном не займет много времени.

В этом полезном руководстве мы объясним, как работают аккумуляторы для электромобилей, на что обратить внимание при покупке EV (электромобиля) и как отличить передовые аккумуляторные технологии от тех, которые уже пришли после Betamax и гибких дисков. свалка истории.

Будущее за автомобилями на водородных топливных элементах?

Какие аккумуляторы используются в электромобилях?

Большинство новых электромобилей, продаваемых сегодня, используют аккумуляторную технологию, которая принципиально одинакова: сотни отдельных элементов, упакованных в модули карманов, составляют одну большую батарею. Самые большие из них массивны, имеют длину несколько метров и весят несколько сотен килограммов; вот почему большинство из них размещается под полом внутри шасси автомобиля в конфигурации, которую иногда называют скейтбордом.

«Важно отличаться», — объясняет бывший генеральный директор Tesla, а ныне генеральный директор Lucid Питер Роулинсон. «Маленькие отдельные элементы — это элементы, а готовый блок — это батарея». Они объединены в аккумуляторный блок, который поддерживает оптимальную рабочую температуру независимо от летнего или зимнего климата снаружи, как показано на нашей диаграмме ниже.

В настоящее время широко используются два основных типа аккумуляторов для электромобилей:

1. Литий-ионный аккумулятор Используется большинством производителей электромобилей (например, Tesla, Jaguar)
2. Никель-металлогидридный Используется в гибридах (например, Toyota) батареи в вашем мобильном телефоне. В большинстве современных смартфонов используются литий-ионные аккумуляторы для быстрого цикла зарядки — это то, что вы найдете в мобильных устройствах Apple iPhone или Samsung Galaxy, только что развернутых в гигантских масштабах.

   Требования сложны: они должны быть в состоянии хранить много энергии, но также быстро перезаряжаться и сохранять свою плотность энергии в течение многих тысяч циклов зарядки, все время подвергаясь ударам по дорогам, выбоинам и любой другой великой британской погоде. бросает в них…

   Ступенька для электромобилей: наш путеводитель по лучшим гибридам, продаваемым сегодня обеспечивают энергию, необходимую для движения автомобиля весом две тонны и более, батареи электромобилей, как правило, довольно большие. Их энергоемкость обычно измеряется в киловатт-часах (или кВтч), обозначая запас энергии батареи в течение определенного времени. Вы можете думать об этом как о размере топливного бака в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания.

   Таким образом, батарея мощностью 100 кВт·ч в Tesla Model S (см. выше) способна вырабатывать максимум 100 кВт энергии в течение одного часа подряд. Типичное повседневное вождение будет потреблять значительно меньше энергии, поэтому фактически батарея будет работать в течение нескольких часов, прежде чем ее нужно будет перезарядить.

   Эти электроприборы могут быть вам полезны

   • Сколько стоит зарядить электромобиль?
   • Лучшие электромобили в продаже сегодня
   • Электромобили с самым большим запасом хода

   Как долго работают батареи в электромобилях?

   Если вы подумываете об электромобиле, важно, чтобы вы выбрали автомобиль с достаточно большой емкостью аккумулятора, чтобы удовлетворить ваши потребности. Если большую часть вашего вождения составляют короткие прыжки или школьные пробежки по городу, меньшая емкость аккумулятора подойдет.

   Появляется новое поколение небольших электромобилей, таких как Honda E, с аккумуляторами относительно небольшой емкости. Honda имеет небольшую батарею на 35 кВтч, которой хватает примерно на 130 миль пробега. Этого должно быть достаточно, если вы живете в городе, но многие захотят большего запаса хода, поэтому Jaguar оснащает свой i-Pace аккумулятором на 85 кВтч для 29Заявленная дальность 2 мили.

   CAR живет вместе с Jaguar i-Pace: наш долгосрочный тест

   Все очень просто: чем больший запас хода вам нужен, тем больший аккумуляторный блок вы должны указать – или смиритесь с тем, что вам придется заряжать его чаще .

   Самые маленькие батареи на сегодняшний день имеют емкость около 30 с лишним кВтч, а самые большие – до 100 кВтч. Что характерно, цена более крупных аккумуляторов значительна. Наш совет — не пугайтесь меньших мощностей, если у вас есть домашняя зарядка и скромные поездки на работу.

   Долговечность, надежность и гарантии

   Срок службы батареи электромобиля, конечно, зависит не только от дневного пробега. Некоторые покупатели беспокоятся о том, как долго прослужит сама батарея, но все свидетельствует о том, что ваш автомобиль не пострадает от катастрофической разрядки батареи, как это может случиться с стареющим мобильным телефоном.

   В типичной аккумуляторной батарее электромобиля так много элементов, что они сохраняют свою емкость даже после сотен тысяч миль пробега; хотя они не будут работать так же хорошо, как когда они были свежими и новыми, они будут держать заряд в течение многих-многих лет, а в Интернете полно электрических и гибридных автомобилей с большим пробегом, которые все еще хорошо работают в своем упадке сил. Ожидаемый срок службы аккумулятора электромобиля составляет не менее десяти лет, и мы советуем вам, чтобы ваш автомобиль развалился раньше, чем аккумулятор выйдет из строя.

   Мы ездим на старой Tesla с пробегом 100 000 миль

   Вот почему все продаваемые сегодня новые электромобили поставляются с длительной гарантией, гарантирующей около 70% первоначальной мощности даже после семи или восьми лет использования:

   • BMW i3 Восемь лет/100 000 миль
   • Hyundai Kona Electric Восемь лет/100 000 миль
   • Kia e-Niro Семь лет/100 000 миль
   • Jaguar I-Pace Восемь лет/100 000 миль

   Jaguar I-Pace Восемь лет/100 000 миль

   0009

   • Nissan Leaf (ниже)   Восемь лет/100 000 миль

   Именно поэтому в последние годы выросла остаточная стоимость электромобилей, поскольку рынок следит за тем, насколько устаревающий Nissan Leaf первого поколения по-прежнему остается выгодной покупкой.

   Почему аккумуляторы для электромобилей такие дорогие?

   В этих огромных батареях много очень дорогих и редких металлов, а это означает, что они стоят больших денег. Это причина того, почему электромобили такие дорогие по сравнению с их более традиционными бензиновыми или дизельными аналогами. Интенсивно добываемый литий стоит недешево…

   К счастью, стоимость батарей постепенно снижается, даже если мы еще далеки от того, чтобы электромобили стали такими же дешевыми, как бензиновые эквиваленты. Глава отдела исследований и разработок Porsche Майкл Штайнер недавно сказал CAR: «Я не вижу в первой половине этого десятилетия хорошего шанса на прорыв в технологии аккумуляторов. Мы увидим постепенное увеличение преимуществ литий-ионных аккумуляторов. Мы прогнозируем ежегодное улучшение технологии литий-ионных аккумуляторов на 2-3%».

   Кому принадлежит аккумулятор в электромобиле?

   Большинство аккумуляторов теперь включены в стоимость покупки электромобиля, но на заре появления электромобилей, в нулевые, некоторые производители продавали вам автомобиль, но сдавали аккумулятор отдельно.

   Renault был одним из брендов, который сделал это, но эта система почти повсеместно остановилась. Это был способ сделать электромобили более дешевыми в момент покупки, но вы были бы привязаны к ежемесячной сделке по аренде, платя деньги за батарею так же, как вы распределяете стоимость своего мобильного телефона или Netflix на многие месяцы в подписке. .

   Это было немного ложной экономией, и ее было трудно объяснить на рынке подержанных автомобилей, где покупатели отталкивались от идеи купить автомобиль, не владея аккумулятором.

   Опасности и воздействие на окружающую среду

   Аккумуляторы для электромобилей тщательно тестируются, и производители устанавливают множество систем безопасности, чтобы убедиться в их безопасности. Если последние несколько лет вы ездили с легковоспламеняющимся бензином или дизельным топливом в топливном баке, вам действительно не о чем беспокоиться.

   Да, здесь задействовано очень высокое напряжение, но пассажиры никогда не будут подвергаться опасным ударам, и в любом случае аккумуляторы обычно защищают от ударов, упаковывая низко в середине автомобиля, чтобы предотвратить их повреждение авария, которая может привести к пожару.

   Воздействие на окружающую среду? Есть многочисленные исследования, показывающие, что, хотя производство электромобиля дороже, оно на самом деле лучше для окружающей среды на протяжении всего своего жизненного цикла. А когда электромобиль достигает конца дороги, эти ценные батареи можно извлечь и использовать для хранения энергии — солнечной или внепиковой сети — для более эффективного энергоснабжения вашего дома. По мнению многих отраслевых наблюдателей, интеллектуальные системы энергоснабжения — это следующая большая вещь.

   Что такое твердотельная батарея?

   Твердотельная технология может стать следующим большим скачком для электромобилей, и она сможет обеспечить значительно больший запас хода в более компактном корпусе. Проще говоря, в твердотельных батареях используется твердый электролит, в отличие от жидкого или полимерного геля, который используется в современных литий-ионных батареях. Это означает меньшую занимаемую площадь с меньшими требованиями к охлаждению и в целом меньше места, необходимого для упаковки трансмиссии, чем обычная аккумуляторная технология.