Як працює акумулятор електромобіля?

Літій-іонний акумулятор живить будь-який тип електромобіля. Із самого початку вона зарекомендувала себе як еталонна технологія над ринком електромобілів. Як це працює? Фахівці мережі IZI by EDF нададуть вам оновлену інформацію про роботу, характеристики, переваги та недоліки акумулятора електромобіля.

Резюме

Принцип роботи акумулятора електромобіля

Якщо тепловоз використовує бензин або дизельне паливо як енергію, то це не відноситься до електромобілів. Вони оснащені акумулятором із різною автономністю, який необхідно заряджати на зарядній станції.

Будь-який електромобіль насправді укомплектований кількома акумуляторами:

• Додатковий акумулятор;
• І тяговий акумулятор.

Яка їхня роль і принцип роботи?

додатковий акумулятор

Як і у тепловізора, електромобіль має додатковий акумулятор. Цей акумулятор 12 В використовується для живлення автомобільних аксесуарів.

Ця батарея забезпечує правильну роботу різного обладнання, що працює завдяки електропостачанню, наприклад:

• Електричні вікна;
• Радіо ;
• Різні датчики електромобіля.

Таким чином, несправність допоміжного акумулятора може стати причиною певних поломок.

Тягова батарея

Центральний елемент електромобіля, тягова батарея, відіграє важливу роль. Справді, він накопичує заряджену енергію на зарядній станції та забезпечує живлення електродвигуна під час подорожі.

Робота тягового акумулятора досить складна, тому цей елемент є одним із найдорожчих компонентів електромобіля. Ця вартість також нині гальмує розвиток електромобільності у світі. Деякі дилери пропонують укласти договір оренди тягового акумулятора для придбання електромобіля.

Літій-іонний акумулятор на сьогоднішній день є широко використовуваним типом акумуляторів в електромобілях. Завдяки своїй довговічності, характеристикам та рівню безпеки, це справді еталонна технологія для більшості виробників.

Однак є різні типи акумуляторів для електромобілів:

• Нікель-кадмієва батарея;
• Нікель-металогідридний акумулятор;
• Літійна батарейка;
• Літій-іонний акумулятор.

Зведена таблиця переваг різних акумуляторів для електромобілів

Різні типи батарей	Переваги
Кадмій нікель	Легкий акумулятор із відмінним терміном служби.
Металогідрид нікелю	Легкий акумулятор із низьким рівнем забруднення та високою ємністю зберігання енергії.
літій	Стабільно заряджається та розряджається. Висока номінальна напруга. Значна масова та об'ємна щільність енергії.
Літій-іонний	Висока питома та об'ємна енергія.

Зведена таблиця недоліків різних акумуляторів для електромобілів

Різні типи батарей	Недоліки
Кадмій нікель	Оскільки рівень токсичності кадмію дуже високий, цей матеріал не використовується.
Металогідрид нікелю	Матеріал дорогий. Система охолодження необхідна компенсації підвищення температури пропорційно навантаженню.
літій	Рециркуляція літію ще повністю освоєна. Має бути автоматизоване керування живленням.
Літій-іонний	Проблема займистості.

Продуктивність батареї

Потужність електродвигуна виражається одиницею виміру кіловат (кВт). З іншого боку, кіловат-година (кВтч) вимірює енергію, яку може віддати акумулятор електромобіля.

Можна порівняти потужність теплового двигуна (виражену в кінських силах) з потужністю електродвигуна, що виражається у кВт.

Однак, якщо ви бажаєте інвестувати в електромобіль з максимально тривалим терміном служби батареї, вам потрібно буде звернутися до вимірювання кВтг.

Термін служби батареї

Залежно від моделі вашого електромобіля, його запас ходу може становити в середньому від 100 до 500 км. Справді, для простого повсякденного використання електромобіля, що дозволяє відвезти дітей до школи або працювати поблизу, досить низького заряду батареї. Цей вид транспорту дешевший.

Крім моделей початкового чи середнього рівня, є також моделі високого класу, які набагато дорожчі. На вартість цих автомобілів багато в чому впливає продуктивність акумулятора.

Однак цей тип електромобіля може проїхати до 500 км. залежно від вашого стилю водіння, типу дороги, погодних умов і т.д.

Щоб зберегти автономність акумулятора в довгій подорожі, професіонали мережі IZI by EDF радять вам, зокрема, вибрати гнучке водіння і уникати занадто різкого прискорення.

Час перезаряджання акумулятора

Професіонали мережі IZI by EDF подбають, зокрема, про встановлення зарядних станцій для електромобілів . Відкрийте для себе всі існуючі рішення для заряджання акумулятора вашого електромобіля за допомогою:

• Побутова розетка 220 В;
• Розетка для швидкого заряджання Wallbox;
• І станція швидкого заряджання.

Побутова розетка 220 В

Вдома можна встановити побутову розетку на 220 В. Час заряджання становить від 10 до 13 годин. Потім ви можете зарядити ваш автомобіль на ніч, щоб використовувати його протягом дня.

Розетка для швидкого заряджання Wallbox

Якщо ви виберете гніздо для швидкого заряджання, також називається Wallbox, час заряджання скоротиться:

• Протягом 4 годин у версії 32A;
• На 8 чи 10 годин у версії 16A.

Станція швидкого заряджання

На стоянках кондомініумів або на стоянках супермаркетів та підприємств ви також можете зарядити автомобіль на станції швидкої зарядки. Вартість цього апарата, звичайно, найвища.

Однак час заряджання акумулятора дуже швидкий: він займає 30 хвилин.

Зведена таблиця цін на обладнання для заряджання акумуляторів електромобілів

Тип обладнання для заряджання акумуляторів	Ціна (без урахування установки)
Роз'єм для швидкого заряджання	Близько 600 євро
Станція швидкого заряджання	Близько 900 €

Як працює літій-іонний акумулятор?

Принцип роботи такого типу акумулятора є складним. Електрони циркулюють усередині батареї, створюючи різницю потенціалів між двома електродами. Один електрод негативний, інший позитивний. Вони занурені в електроліт: рідина з іонною провідністю.

Фаза розряду

Коли акумулятор живить електромобіль, негативний електрод вивільняє накопичені електрони. Потім вони підключаються до позитивного електрода зовнішнього ланцюга. Це фаза розряду.

Фаза заряджання

Коли акумулятор заряджається на зарядній станції або сумісній посиленій електричній розетці, відбувається зворотний ефект. Таким чином, енергія, що передається пристроєм підзарядки, передає електрони, присутні в позитивному електроді, негативний електрод. 

BMS батареї: визначення та робота

Програмне забезпечення BMS (Battery Management System) контролює модулі та елементи, що становлять тягову батарею. Ця система керування дозволяє контролювати акумулятор та оптимізувати термін його служби.

Коли батарея втрачає працездатність, те саме відбувається і з BMS. Однак, деякі виробники електромобілів пропонують послугу перепрограмування BMS. Таким чином, програмне скидання може враховувати стан, в якому знаходиться акумулятор на момент часу T.

Наскільки надійним є акумулятор електромобіля?

Літій-іонний акумулятор славиться своєю надійністю. Однак, будьте обережні, режим заряджання, зокрема, може вплинути на його довговічність. Крім того, час автономної роботи та продуктивність з часом у всіх випадках знижуються.

Коли електромобіль виходить із ладу, причина дуже рідко – акумулятор. Справді, в зимовий період ви швидко зрозумієте, що ваш електромобіль не має проблем із запуском, незважаючи на холод, на відміну від тепловоза.

Чому літій-іонні батареї згодом псуються?

Коли електромобіль проїжджає багато кілометрів, продуктивність акумулятора повільно знижується. Тоді видно два фактори:

• знижений час автономної роботи;
• Збільшений час заряджання акумулятора.

Як швидко старіє акумулятор електромобіля?

На швидкість старіння акумулятора можуть впливати різні фактори:

• Умови зберігання електромобіля (в гаражі, надворі тощо. буд.);
• Стиль водіння (з електромобілем краще екологічне водіння);
• Частота заряджання на станціях швидкої зарядки;
• Погодні умови в районі, яким ви найчастіше їздите.

Як оптимізувати час автономної роботи електромобіля?

Зважаючи на згадані вище фактори, можна оптимізувати термін служби тягового акумулятора. У будь-який час виробник або довірена третя сторона можуть провести діагностику та виміряти SOH (стан здоров'я) батареї. Цей вимір використовується для оцінки стану акумулятора.

SOH порівнює максимальну ємність акумулятора на момент тесту з максимальною ємністю акумулятора, коли він був новим.

Утилізація: друге життя акумулятора електромобіля

У секторі електромобілів питання утилізації літій-іонних акумуляторів у електромобілях залишається серйозною проблемою. Дійсно, якщо електромобіль чистіший, ніж тепловоз (проблема видобутку вуглеводнів), оскільки він використовує відновлювані джерела енергії, електрику, вилучення та переробка літію є проблемою.

Екологічні проблеми

Акумулятор електромобіля може містити кілька кілограмів літію. Використовуються інші матеріали, такі як кобальт та марганець. Ці три різних типи металів видобуваються та обробляються для використання у конструкції батарей.

літій

Дві третини ресурсів літію, що використовуються при розробці акумуляторів електромобілів, надходять із солоних пустель Південної Америки (Болівія, Чилі та Аргентина).

Для вилучення та обробки літію потрібна велика кількість води, внаслідок чого:

• Висихання ґрунтових вод та річок;
• Забруднення грунту;
• І екологічні порушення, такі як зростання отруєнь та серйозних захворювань місцевого населення.

кобальт

Більше половини світового виробництва кобальту посідає конголезькі копальні. Останні особливо виділяються щодо:

• Умови безпеки видобутку;
• Експлуатація для видобутку кобальту.

Затримка у секторі рециклінгу: пояснення

Якщо літій-іонний акумулятор продається з 1991 року в секторі побутової електроніки, канали рециркуляції цього матеріалу почали розвиватися набагато пізніше.

Якщо літій спочатку не рециркулювали, то переважно це сталося через:

• Про його велику доступність;
• Невисока вартість його видобутку;
• Рівень збору залишався досить низьким.

Однак із зростанням електромобільності потреби у постачаннях змінюються з великою швидкістю, звідси й потреба в ефективному каналі рециркуляції. На сьогоднішній день у середньому 65% літієвих батарей переробляються.

Рішення з переробки літію

На сьогоднішній день застарілих електромобілів мало порівняно із тепловозами. Це робить можливим практично повне розбирання автомобілів і компонентів акумуляторів, що відпрацювали.

Таким чином, літій, а також алюміній, кобальт та мідь можуть бути зібрані та перероблені.

Неушкоджені батареї слідують за іншим ланцюгом. Справді, якщо вони іноді більше не виробляють достатньо енергії для забезпечення правильної роботи та діапазону водіїв, це не означає, що вони більше не працюють. Таким чином, їм дається друге життя. Потім вони використовуються для стаціонарного використання:

• для зберігання відновлюваних джерел енергії (сонячної, вітрової тощо. буд.) у будинках;
• Для живлення станцій швидкого заряджання.

Електроенергетичному сектору ще належить впроваджувати інновації, щоб знайти альтернативу цим матеріалам або добути їх іншим способом.

Встановлення станції заряджання електромобіля