Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 1

Реальный срок службы аккумулятора электромобиля

Насколько безопасны аккумуляторы?

Покупатели, приобретая автомобиль, должны быть полностью уверенными в безопасности, особенно если случится авария. Над разработкой каждого электромобиля работает целая команда по вопросам безопасности.

Они работают над тем, чтобы сделать их надежными, а также проводят краш-тесты аккумуляторов, как раньше делали это в отношении топливной системы. Батареи оснащены функциями изоляции электросистемы и отключения. Именно этот факт говорит о том, что электромобили полностью безопасны.

Теперь блондинка. Кайя Гербер сменила цвет волос

Индивидуальная отделка: BMW 8 серии Golden Thunder Edition раскрашен золотом

Охлобыстин предполагает, почему Ефремов попал в аварию: мистика случившегося

Ограничения скорости заряда

К сожалению, для тех, кому не терпится побыстрее зарядить аккумулятор, чтобы отправиться в путь, существуют ограничения на скорость «заправки» батареи. Идеальной ситуацией кажется вариант, когда для зарядки аккумулятора емкостью 50 кВт*ч используется мощность 50 кВт. В итоге весь процесс займет час.

Это в теории. На практике все несколько иначе. Какое-то время действительно идет зарядка с такой скоростью, но по мере заполнения ячеек ток, а, соответственно, и мощность, будут падать, и уложиться в час не получится. Это при условии, что целью является зарядка аккумулятора до 100%.

Манипулирование реальной емкостью, уровнем заряда, напряжением, до которого заряжаются ячейки батареи, усовершенствование ее конструкции плюс резервирование ячеек, влекущее за собой увеличение физических габаритов аккумуляторов, позволяет уменьшать время зарядки, но до определенного предела.

Как сделать аккумуляторные батареи электрокаров более емкими

Наверняка вы (как и мы до сегодняшнего для) не слышали ничего о Треворе Джексоне. А он, меж тем, успел поработать в качестве инженера на такие компании, как Rolls-Royce, BAE Systems (оборонная компания Великобритании, занимающаяся разработками в области вооружений, информационной безопасности, аэрокосмической сфере), а также отслужить в качестве офицера военно-морского флота Ее Королевского величества.

Как сообщает редакция Daily Mail, еще в начале двухтысячных годов господин Джексон задумался о том, что традиционные литий-ионные аккумуляторы устарели и нужно как-то модифицировать эту технологию. Тогда, ясное дело, об электромобилях инженер даже не помышлял. Он просто решил разработать на основе алюминия более емкий аккумулятор, чем литий-ионные аналоги. Кроме того, в качестве электролита Тревор Джексон решил использовать безопасное для окружающей среды вещество. На разработку ушло почти 18 лет. За это время британец разработал экологически чистый аккумулятор, который подходит для использования в любой сфере — от создания обычных батарей до элементов питания электромобилей и даже самолетов. Но не все было так гладко.

С тех пор, как инженер еще 10 лет назад показал прототип своего устройства компаниям, занимавшихся сферой электрификации, он испытывал давление со стороны автомобильной индустрии. Батарею называли непроверенной, а ее возможности — завышенными. Насколько завышенными? Ну, скажем, если верить инженеру, то батарея Джексона вмещает в девять раз больше киловатт-часов электричества на килограмм, чем литий-ионная. Хотите простой пример? Пожалуйста: если поставить сопоставимую по весу и размеру батарею на Tesla Model S, то дальность пробега электромобиля увеличится с 600 до почти 2400 километров.

Тревор Джексон. Изобретатель аккумулятора нового типа

И это можно было бы принять за очередную «утку», если бы ни парочка «но». Во-первых, независимая экспертная оценка, проведенная правительственным агентством UK Trade and Investment в 2017 году, пришла к выводу, что батарея Джексона действительно «соответствует заявленным характеристикам» и основана на «заслуживающей доверия технологии». В любом случае мы будем следить за развитием событий и если у данной истории появятся новые подробности — вы узнаете их первыми в нашем новостном канале в Телеграм.

А во-вторых, инженер уже подписал многомиллионный контракт с британской компанией Austin Electric, которая будет производить аккумуляторы по технологии господина Джексона. Конечно, сразу на электромобили их устанавливать никто не станет. Сначала планируется использование аккумуляторов нового типа в трехколесных азиатских такси (моторикшах), затем в электровелосипедах и самокатах, а потом настанет и очередь электрокаров. Сообщается, что в свободной продаже аккумуляторы нового типа могут появиться уже в 2020 году.

Регулировка скорости разряда

Хорошо, с резервными ячейками и напряжением понятно, как и со скоростью зарядки, злоупотребление которой тоже становится причиной ускорения деградации ячеек. Но ведь аккумулятор еще и разряжается, и делать это может с разной скоростью. Что, если и это процесс взять под контроль?

А он и взят. Давайте предположим, что имеется аккумуляторная ячейка емкостью 1500 мА*ч, т. е. в течение часа обеспечивается ток в 1500 мА, выразим это коэффициентом 1С. Соответственно, ток в 750 мА может выдаваться в течение двух часов (0.5С), 375 мА в течение 4 часов (0.25С).

Если разряжать батарею со скоростью 0.25С, то она прослужит дольше, если ее будут нагружать и разряжать со скоростью 1С. Этим процессом также ведает система управления аккумулятором. Она не позволяет превышать некую заданную скорость разряда, что благотворно сказывается на долговечности.

Что делать, если требуется получить высокие значения тока, скажем, при разгоне электромобиля? Раз лимитирована скорость разряда одной ячейки, чтобы получить нужное итоговое значение, надо использовать n-ое их количество, включенных параллельно. В итоге опять приходим к увеличению размеров батареи в целом.

Всегда ли ноль – это ноль?

Давайте примем как данность тот факт, что информацию о состоянии аккумулятора, о том, насколько он заряжен или разряжен, мы получаем от некоей системы управления батареей, которая заведует этими процессами (пополнением и расходованием накопленной энергии), а также информированием пользователя.

Скорее всего, сообщение о том, что аккумулятор «заправлен» на 100% отнюдь не означает, что это действительно так. В реальности он может быть заряжен только, например, до 80%, а пользователю сообщается, что, мол, все, больше в него не влезает. Аналогично и с разрядом.

Информирование от 0% оставшегося заряда в действительно означает, что в аккумуляторе осталось еще сколько-то процентов резерва, предохраняющего батарею от повреждения. Наверняка кто-то из владельцев электромобилей замечал, что, разрядив аккумулятор до 0%, которые высвечиваются на дисплее, удается проехать еще несколько километров.

Предположим, что аккумулятор заряжается максимум до 80%, оставляя некоторый резерв, но владельцу электромобиля сообщается о 100%, что позволяет преодолеть указанное в характеристиках расстояние. Со временем, по мере деградации ячеек, из которых состоит аккумулятор, уровень заряда может подниматься до 90%, задействуя часть резервной области.

При этом внешне это никак не проявляется, и пользователю по-прежнему сообщается о заряде на 100% при неизменном пробеге на одной «заправке». Получается, что аккумулятор здоров, как и прежде? Внешне – да, хотя внутри процесс деградации все же идет. Вот только зачем об этом сообщать владельцу электромобиля? Аккумулятор имеет прежнюю емкость? Да. Пробег не уменьшился? Да. Какие претензии?

Правда, бесконечно это продолжаться не может, и в какой-то момент резервная область оказывается израсходованной. Вот в этот момент начинается явная деградация ячеек аккумулятора, которую скрывать уже не получится. Начинает падать и максимальный пробег.

Но весь фокус заключается в том, что до этого момента может пройти уже несколько лет, и с этой проблемой столкнется уже другой владелец данного электромобиля. Обещанный же срок службы вполне может подходить к концу. Кстати, ускорить деструктивные процессы в аккумуляторе, когда он уже имеет «за плечами» n-е количество лет может и злоупотребление системами быстрой зарядки.

Та же Tesla рекомендует для пополнения заряда батареи не пользоваться постоянно быстрой зарядкой.

Грузовые и легковые автомобили на одной платформе

GM разработала свою особенную гибкую систему Ultium, которая дает возможность собирать практически любые конструкции из имеющихся общих компонентов. Ключевыми элементами здесь будут выступать высокоэнергетические ячейки, которые затем собираются в специально разработанные блоки-модули, а из них уже потом формируются пакеты.

Есть целый ряд форматов ячеек, которые можно будет менять после того, как появятся новые технологии. Из модулей можно будет создавать батареи совершенно любой формы, в зависимости от собственных потребностей. Это же касается и двигателей с общими и масштабируемыми частями. В результате этого можно создать автомобиль совершенно любой мощности из одинаковых частей.

Как выбрать электромобиль, что сравнивать?

Еще не так давно автовладельцы и подумать не могли о том, что на дорогах появятся автомобили, использующие в качестве топлива электрическую энергию.

Тем не менее, электромобили появились гораздо раньше, чем машины с двигателем внутреннего сгорания. В 1941 году был сконструирован первый электромобиль. Из-за сложностей с подзарядкой аккумулятора, такие машины не получили широкого распространения. Однако, второй половине XX века электромобили снова обрели популярность. Связано это было, в первую очередь, с ухудшением экологической обстановки и увеличением цен на нефтепродукты. Однако и этот бум вскоре прошел – производители выкупили все проданные машины с последующей утилизацией. Такие действия объяснялись окончанием срок службы аккумуляторов, установленных в электромобилях.

В начале двухтысячных интерес к электромобилям появился снова. Первой компанией, которая стала выпускать электромобили, стала американская фирма Tesla Motors. Вслед за ней автомобили, использующие в качестве топлива в электрическую энергию, стали выпускать и другие мировые автоконцерны.

Сегодня огромное количество автолюбителей задумывается о том, чтобы пересесть с обычных автомобилей с ДВС на экологически чистые и экономичные электромобили. С каждым годом ассортимент таких агрегатов растёт, что значительно затрудняет выбор покупателя. Именно поэтому в нашем материале “Лучшие электромобили 2019 года” мы собрали самые выгодные предложения авто этого класса.

Сегодня большой популярностью пользуются гибридные автомобили – машины в конструкции которых присутствует электромотор и двигатель внутреннего сгорания. В таких авто аккумуляторы не требуют обязательной подзарядки от сети – двигатель внутреннего сгорания запускает генератор, который вырабатывает нужное количество энергии для работы электродвигателя.

Если сравнивать электромобили с гибридами и обычными авто с ДВС, то первые имеют ряд неоспоримых преимуществ:

Коэффициент полезного действия тяговых электродвигателей в разы больше чем у двигателей внутреннего сгорания – 90-95%. Для сравнения: самый эффективный ДВС имеет КПД 42%.

Один из лучших электромобилей

Благодаря особой конструкции электромобиля (отсутствие радиатора и других систем охлаждения) в разы уменьшается лобовое сопротивление автомобиля при движении.

В сравнении с другими транспортными средствами, электромобили недорогие в обслуживании, не требуют частого ТО.

Если посчитать стоимость заправки обычного автомобиля и сравнить её со стоимостью зарядки электромобиля, мы получим очевидную экономию.

Также нельзя не сказать, что некоторые электромобили в разы превосходят своих дизельных и бензиновых собратьев в показателях мощности.

В то же время, у этого вида транспорта есть определенные недостатки:

К сожалению, в России недостаточно развита инфраструктура для широкого распространения электромобилей. В частности, специализированных заправок очень мало, а на станциях техобслуживания не всегда знают, что делать с «необычным авто».

К числу недостатков можно отнести и низкий уровень шума, который создает определенную опасность для пешеходов – ведь они зачастую ориентируются на громкий звук работающего двигателя приближающейся машины.

Зарядка батареи

Разобравшись с видами, характеристиками и ресурсами аккумуляторов, стоит перейти к вопросу их зарядки. Большинство производителей рекомендует использовать зарядные станции, которые работают уже по всей Европе, в Соединённых Штатах и других странах, где официально продаются электромобили. С другой стороны, владельцу электрокара приходится рассчитывать, хватит ли ресурса аккумулятора не только для поездки, но и для посещения электрозаправки. 

В домашних условиях большинство электромобилей можно заряжать от встроенных зарядных устройств, преобразующих переменный ток сети 220В в постоянный, подходящий для батареи. Для использования обычной электрической розетки следует использовать «зарядки» мощностью от 3,6 кВт. Для защиты от перегрева и короткого замыкания зарядное устройство комплектуется специальным блоком, контролирующим напряжение и температуру. 

Время зарядки 

Главным недостатком зарядки аккумуляторной батареи от обычной электросети является увеличивающееся время зарядки. Так, электромобили Tesla Model S с ёмкостью АКБ 70 кВт-ч заряжаются на 80-100% в течение 15-18 часов. На зарядку батареи Nissan Leaf уходит до 7-8 часов. 

При использовании официальных зарядных станций владелец Tesla потратит не больше 5 часов, а, если автомобиль используется не меньше 2-3 лет, достаточно всего 3 часов. Для нового Nissan Leaf среднее время составит около 2,5 часов, для подержанного – до 1,5-2 ч. При использовании режима быстрой зарядки батарея «Ниссан Лиф» заряжается на 80% всего за полчаса, «Теслы» – в течение 40 минут. 

Аккумулятор на неиспользуемом электромобиле

Бывают ситуации, когда электромобиль простаивает в гараже

Что происходит с батареей? Тут важное значение имеет температура окружающего воздуха. При значениях выше 25°C деградация ячеек присутствует даже при полной зарядке, и чем жарче – тем этот процесс идет быстрее

Давайте посмотрим на таблицу:

Температура, °CЕмкость через 1 год при заряде 40%, %Емкость через 1 год при заряде 100%, %
9894
259680
408565
607560 (через 3 месяца)

Вывод, который можно сделать – если вы живете в местности с жарким климатом, или температура в гараже часто бывает высокой, то не стоит оставлять надолго электромобиль с полностью заряженным аккумулятором.

Электромобили в России

У нас есть несколько автомобильных рынков в мире, которые еще не совсем готовы с точки зрения потребительского восприятия или инфраструктуры, но все мы хорошо понимаем то, что все рынки обязательно будут двигаться именно в этом направлении. Мы достаточно оптимистично настроены на то, что в скором времени произойдут кардинальные изменения в российском законодательстве, которые касаются непосредственно электрокаров.

Это довольно хороший признак, который свидетельствует о том, что в будущем этот автомобильный рынок непременно станет очень важным для нас. По мере того как многие автомобилисты получают опыт езды, ощущают особую динамику, автомобильные рынки все больше и больше открываются для электромобилей.

Пытаемся разобраться с причинами долголетия батарей

Для начала давайте немного разберемся с физикой работы литий-ионного аккумулятора. В частности, с циклами зарядки и разрядки. Не секрет, что цикл циклу рознь, и от этого напрямую зависит долговечность батареи. Для того чтобы максимально сократить ей жизнь, достаточно разряжать ее полностью (чего литиевые батареи не любят), а потом заряжать на 100%. Да, возможности аккумулятора будут использоваться по максимуму, но за счет его долговечности.

Можно изменить режим использования, например, не допуская разряд менее 50% от номинальной емкости, или эксплуатировать аккумулятор в диапазоне от 25% до 85% емкости. А если сместить этот «рабочий» диапазон в интервал от 25% до 50%?

Давайте взглянем на следующую табличку:

Диапазон заряда-разрядаКоличество циклов
100%-25%2010
100%-40%2800
100%-50%2800
85%-25%4500
75%-25%7100
75%-45%10000
75%-65%12000

Какой вывод можно сделать? Оптимальным режимом с точки зрения количества циклов и процента использования емкости аккумулятора является вариант 85%-25%, т. е. режим, при котором батарея не разряжается ниже 25% от номинальной емкости и заряжается не более, чем до 85%.

Замена аккумулятора

Вышедший из строя или использовавший большую часть своего ресурса аккумулятор следует заменить. И, если владельцы новых электромобилей практически не сталкиваются с необходимостью покупки новой батареи, покупателям первых электрических авто уже приходится задумываться об этом. При замене аккумулятора следует учитывать такие особенности: 

  • аккумуляторы автомобилей одной модели не всегда подходят друг другу – подбирать АКБ придётся практически индивидуально; 
  • после установки новой батареи требуется перепрограммирование электронных систем – «прописка» с помощью специальных программаторов; 
  • если аккумулятор не полностью вышел из строя, а только повреждён, можно выполнить его ремонт – модульная конструкция батарей позволяет заменить всего несколько блоков. 

Покупать аккумуляторные батареи можно у официальных дилеров или у частных лиц. В первом случае меньше риск купить подделку или некачественный товар, но увеличивается цена. Если нужно сэкономить, батарею покупают по объявлению, однако качество и надёжность такого аккумулятора остаются под вопросом. 

Утилизация отработанных АКБ 

Старые батареи содержат большое количество опасных для окружающей среды элементов, поэтому выбрасывать их как обычные отходы не рекомендуется. Обычно производители принимают подержанные аккумуляторы у покупателей своих электромобилей и занимаются утилизацией самостоятельно. Одним из самых выгодных способов утилизировать старых АКБ считается создание с их помощью систем автономного электропитания для частного жилья. 

Батареи используют для накопления электроэнергии, полученной от установленных на крыше солнечных батарей. Заряд расходуется на работу домашней техники – телевизоров, холодильников, насосов системы отопления и водоснабжения. Такие варианты «второй жизни» для отработанных аккумуляторов уже разработаны компаниями Tesla и BMW. 

Расходы на зарядку аккумулятора

Стоимость обслуживания электромобиля, в основном, связана с расходами на электричество. Для современных моделей Nissan Leaf на зарядку одного аккумулятора требуется не меньше 24 кВт-ч. С учётом запаса хода батареи около 160 км, получается, что на 100 км пробега уходит около 15 кВт-ч или сумма, сравнимая с ценой 1 литра бензина. 

Расходы на использование других автомобилей могут заметно отличаться. Тем более что заряд уменьшается быстрее, если ехать на большой скорости (примерно вдвое, если сравнивать показатели для 70 км/ч и 140 км/ч). Однако в среднем затраты на зарядку аккумуляторов получаются в несколько раз ниже по сравнению с заправкой топливного бака обычного автомобиля. 

Проблема зарядных станций

Мы сейчас уже буквально привязаны к розеткам с различными гаджетами, именно поэтому важно изначально все переосмыслить. Мы просто поменяем стандартную заправку автомобиля на его подзарядку дома

Это происходит точно так же, как мы делаем это регулярно с гаджетами.

Проведенные исследования показали, что примерно 92 % зарядки автомобиля происходит либо дома, либо на оборудованных станциях, расположенных возле работы. Мы привыкли регулярно заезжать на заправки и считаем, что это очень удобно, однако дома у людей нет бензоколонок. Когда же вы переходите на электромобиль, то не нужно искать заправку, так как она уже есть у каждого дома.

Клуб собрал людей вместе, когда карантин разлучил жителей небольшого городка

Как сделать детскую сумочку из обычной пластиковой бутылки: пошаговая инструкция

Хлорку добавляю прямо в машинку: как я дезинфицирую белье

Удобный электрокар достаточно дорогой. Действительно ли люди готовы за это платить?

Электромобили представлены в широком ассортименте, поэтому можно выбрать модель в любом ценовом сегменте. Сейчас среди моделей GM имеется 555 различных вариантов силовых агрегатов, однако стоит ожидать, что в будущем ассортимент имеющихся электромобилей будет основываться всего лишь на 19 комбинациях.

Из одной только модульной архитектуры производители смогут выпускать автомобили различных сегментов, начиная от кроссоверов и заканчивая полноразмерными грузовиками, а также беспилотниками.

Какие бананы не напичканы «химией»? Чтобы правильно выбрать, смотрите на стебли

Родители записали, как их 3-летняя дочь поет лошадям: видео

Грозный мастер-творец: Дэвид Тьюлис о том, какой Кэмерон на съемках “Аватара»

Един в двух лицах

В итоге получаем, что аккумулятор в электромобиле вроде бы один, но его два. Один – физический, все параметры которого известны только производителю, а второй – тот, про который предоставляется информация владельцу. Этакая виртуальная батарея, являющаяся подмножеством физической.

Первая – большая, емкая, позволяющая проехать долго, но и на зарядку которой тоже пришлось бы потратить много времени. Беда в том, что прослужила бы она не так долго, как хотелось бы нам, и тем более производителям. Гарантия в 8 лет выглядит эффектно и с маркетинговой точки зрения очень выигрышно, но она оказывается нереальной, если предоставить владельцу доступ ко всем возможностям аккумулятора.

И тогда появляется вторая — более хилая, менее емкая, не обеспечивающая того максимального пробега на одной зарядке, который мог бы быть, но зато заряжающаяся быстрее и, что наиболее важно, выдерживающая гарантийный срок эксплуатации, не опускаясь до недопустимого уровня деградации ячеек. В результате никто не в накладе

Производитель может установить большой гарантийный срок и не разориться на бесплатной замене отнюдь не дешевого узла, а потребители могут быть уверены, что при соблюдении правил эксплуатации аккумулятора, он с большой долей вероятности отработает заявленный срок без заметного ухудшения своих характеристик

В результате никто не в накладе. Производитель может установить большой гарантийный срок и не разориться на бесплатной замене отнюдь не дешевого узла, а потребители могут быть уверены, что при соблюдении правил эксплуатации аккумулятора, он с большой долей вероятности отработает заявленный срок без заметного ухудшения своих характеристик.

Кстати, все это хорошо коррелируется с ситуацией, когда компания Tesla на период прохождения последних ураганов в США позволила владельцам электромобилей этой марки получить обновление программного обеспечения, которое временно увеличивало максимальный пробег, активируя эти, а, возможно, и другие скрытые резервы батарей.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации