Акумуляторний електромобіль
Зміст
В електромобілі вирішальну роль відіграє акумулятор, а точніше акумуляторний блок. Цей компонент визначає, серед іншого, запас ходу, час зарядки, вагу та ціну електромобіля. У цій статті ми розповімо вам все, що потрібно знати про акумулятори.
Почнемо з того, що в електромобілях використовуються літій-іонні батареї. Акумулятори цього типу також можна знайти у мобільних телефонах та ноутбуках. Існують різні типи літій-іонних акумуляторів, в яких переробляється різна сировина, така як кобальт, марганець або нікель. Перевага літій-іонних акумуляторів у тому, що вони мають високу щільність енергії і тривалий термін служби. Недоліком є те, що неможливо використати повну потужність. Повністю розряджати батарею – це шкідливо. Цим питанням буде приділено більше уваги у наступних параграфах.
На відміну від телефону або ноутбука, електромобілі мають акумуляторну батарею, що складається з набору осередків. Ці осередки утворюють кластер, який можна з'єднувати послідовно чи паралельно. Акумуляторна батарея займає багато місця та багато важить. Щоб максимально розподілити вагу по автомобілю, акумулятор зазвичай вбудовується в нижню пластину.
ємність
Місткість акумулятора – важливий фактор у характеристиках електромобіля. Місткість вказується в кіловат-годинах (кВтч). Наприклад, Tesla Model 3 Long Range має батарею ємністю 75 кВтг, а Volkswagen e-Up – батарею 36,8 кВтг. Що саме означає це число?
Ватт - отже, і кіловат - означає потужність, яку може видати акумулятор. Якщо акумулятор забезпечує потужність 1 кіловат протягом години, це дорівнює 1 кіловат.час Енергія. Місткість – це кількість енергії, яку може зберігати акумулятор. Ватт-годинник розраховується шляхом множення кількості ампер-годин (електричного заряду) на кількість вольт (напруга).
На практиці у вашому розпорядженні ніколи не буде повної ємності акумулятора. Повністю розряджена батарея – і, отже, використання 100% її ємності – згубно її терміну служби. Якщо напруга надто низька, елементи можуть бути пошкоджені. Щоб запобігти цьому, електроніка завжди залишає буфер. Повна зарядка також не сприяє акумулятору. Найкраще заряджати акумулятор від 20% до 80% або щось середнє між ними. Коли ми говоримо про батарею на 75 кВт/год, це повна ємність. Тому на практиці вам завжди доводиться мати справу із меншою корисною ємністю.
температура
Важливим фактором, що впливає на ємність акумулятора, є температура. Холодний акумулятор призводить до значного зниження ємності. Це пов'язано з тим, що хімічні процеси батареї не працюють так добре при низьких температурах. В результаті взимку доводиться мати справу із меншим радіусом дії. Високі температури також негативно впливають на продуктивність, але меншою мірою. Тепло в основному негативно впливає на термін служби батареї. Таким чином, холод має короткостроковий ефект, а тепло – довгострокове.
Багато електромобілів мають систему управління батареями (BMS), яка також контролює температуру. Система часто також активно втручається за допомогою опалення, охолодження та/або вентиляції.
тривалість життя
Багато хто задається питанням, який термін служби акумуляторної батареї електромобіля. Оскільки електромобілі все ще відносно молоді, остаточної відповіді поки немає, особливо коли йдеться про нові акумуляторні батареї. Звичайно, це також залежить від машини.
Термін служби частково визначається кількістю циклів заряджання. Іншими словами: як часто акумулятор заряджається від розрядженого до повного. Таким чином, цикл заряджання можна розділити на кілька зарядів. Як зазначалося раніше, для продовження терміну служби батареї краще щоразу заряджати від 20% до 80%.
Надмірно швидке заряджання також не сприяє продовженню терміну служби акумулятора. Це пов'язано з тим, що під час швидкого заряджання температура сильно підвищується. Як згадувалося, високі температури негативно впливають термін служби батареї. В принципі, автомобілі з активною системою охолодження цьому можуть протистояти. Загалом рекомендується чергувати швидку зарядку та звичайну зарядку. Справа не в тому, що швидка зарядка – це погано.
Зараз на ринку вже досить довгий час є електромобілі. Таким чином, із цими автомобілями можна побачити, наскільки зменшилася ємність акумулятора. Продуктивність зазвичай зменшується приблизно 2,3% на рік. Однак розвиток акумуляторних технологій не стоїть на місці, тому ступінь деградації лише знижується.
З електромобілями, які проїхали багато кілометрів, зниження потужності виявляється не так уже й погано. У Teslas, які проїхали понад 250.000 90 XNUMX км, іноді залишалося більше XNUMX% ємності акумулятора. З іншого боку, є також Teslas, де весь акумулятор замінено з меншим пробігом.
виробництво
Виробництво акумуляторів для електромобілів також викликає питання: наскільки екологічно нешкідливим є виробництво таких акумуляторів? У процесі виробництва трапляються небажані речі? Ці питання пов'язані зі складом батареї. Оскільки електромобілі працюють на літій-іонних акумуляторах, літій у будь-якому випадку є важливою сировиною. Однак також використовують кілька інших видів сировини. Залежно від типу батареї також використовуються кобальт, нікель, марганець та/або фосфат заліза.
оточення
Видобуток цієї сировини шкідливий для навколишнього середовища та шкодить ландшафту. Крім того, зелена енергія часто не використовується у виробництві. Таким чином, електромобілі також впливають на довкілля. Це правда, що сировина для батарей значно придатна для вторинної переробки. Викинуті акумулятори від електромобілів можна використовувати і для інших цілей. Докладніше на цю тему у статті про те, наскільки екологічні електромобілі.
Умови роботи
З погляду умов праці кобальт – найбільш проблемна сировина. Є побоювання щодо прав людини під час видобутку в Конго. Говорять про експлуатацію та дитячу працю. До речі, це пов'язано не тільки з електромобілями. Ця проблема також зачіпає батареї телефонів та ноутбуків.
Витрати
Батареї містять дорогу сировину. Наприклад, попит на кобальт, а разом із ним і ціна, різко зросли. Нікель – також дорога сировина. Це означає, що вартість виробництва акумуляторів є досить високою. Це одна з основних причин того, що електромобілі коштують дорожче, ніж бензиновий або дизельний еквівалент. Це також означає, що модельний варіант електромобіля з більшою акумуляторною батареєю часто одразу стає набагато дорожчим. Хороша новина полягає в тому, що батареї конструктивно дешевші.
Завантажити
Точний відсоток
Електромобіль завжди вказує, який відсоток заряду акумулятора. Це також називається Ступінь зарядки називається. Альтернативний метод виміру – це Глибина розряду. Це показує, наскільки батарея розряджена, а не наскільки вона повна. Як і в багатьох бензинових або дизельних автомобілях, це часто перекладається в оцінку пробігу, що залишився.
Автомобіль ніколи не може точно сказати, який відсоток заряду батареї, тому бажано не випробовувати долю. Коли заряд батареї близький до кінця, зайві предмети розкоші, такі як опалення та кондиціонер, будуть вимкнені. Якщо ситуація стане справді жахливою, машина зможе їхати лише повільно. 0% не означає повністю розряджену батарею у зв'язку з вищезгаданим буфером.
Вантажопідйомність
Час заряджання залежить як від автомобіля, так і від способу заряджання. У самому автомобілі вирішальне значення мають ємність акумулятора та ємність зарядки. Про ємність акумулятора вже йшлося раніше. Якщо потужність виявляється у кіловат-годинах (кВтч), то зарядна ємність виявляється у кіловатах (кВт). Він розраховується шляхом множення напруги (в амперах) струм (вольт). Що ємність зарядки, то швидше заряджається автомобіль.
Звичайні зарядні громадські станції заряджаються від змінного струму потужністю 11 кВт або 22 кВт. Однак далеко не всі електромобілі підходять для заряджання потужністю 22 кВт. Зарядні пристрої швидкого заряджання заряджаються постійним струмом. Це можливо при набагато більшій вантажопідйомності. Нагнітачі Tesla заряджають 120 кВт та Fastned швидкі зарядні пристрої 50 кВт 175 кВт. Не всі електромобілі підходять для швидкого заряджання великою потужністю 120 або 175 кВт.
Громадські зарядні станції
Важливо знати, що заряджання – це нелінійний процес. Зарядка на останніх 20% йде значно повільніше. Це причина того, що час заряджання часто називають зарядкою до 80%.
Час завантаження залежить від кількох факторів. Одним із факторів є те, чи використовуєте ви зарядку через однофазне або трифазне з'єднання. Трифазна зарядка - найшвидша, але не всі електромобілі для цього підходять. Крім того, у деяких будинках використовується лише однофазне з'єднання замість трифазного.
Звичайні зарядні громадські станції мають трифазне з'єднання і доступні з силою струму 16 і 32 ампер. Зарядка (від 0% до 80%) електромобіля з акумулятором на 50 кВтг займає приблизно 16 годин на зарядних станціях на 11 А або 3,6 кВт паль. Це займе 32 години із зарядними станціями на 22 А (полюси 1,8 кВт).
Однак це можна зробити ще швидше: зі швидким зарядним пристроєм на 50 кВт це триватиме трохи менше 50 хвилин. В даний час існують також пристрої швидкого заряджання потужністю 175 кВт, за допомогою яких акумулятор на 50 кВтг заряджається навіть до 80% за XNUMX хвилин. Докладніше про громадські зарядні станції читайте у статті про зарядні станції в Нідерландах.
Заряджання будинку
Також є можливість заряджати вдома. Дещо старіші будинки часто не мають трифазного підключення. Час заряджання, звичайно ж, залежить від сили струму. При струмі 16 ампер електромобіль з акумулятором на 50 кВтг заряджається на 10,8% за 80 години. При струмі 25 ампер це 6,9 години, а за 35 амперів – 5 годин. У статті про придбання власної зарядної станції докладніше розповідається про зарядку в домашніх умовах. Ви також можете запитати: скільки коштує повна батарея? На це питання дадуть відповідь у статті про витрати на електричне водіння.
Підводячи підсумок
Акумулятор – найважливіша частина електромобіля. Багато недоліків електромобіля пов'язані з цим компонентом. Батареї, як і раніше, дорогі, важкі, чутливі до температури і їх виробництво не є екологічно чистим. З іншого боку, деградація з часом не така вже й погана. Більше того, батареї вже стали набагато дешевшими, легшими та ефективнішими, ніж були раніше. Виробники старанно працюють над подальшим розвитком акумуляторів, так що ситуація тільки покращуватиметься.
