Для потенциального владельца, а также людей, которые интересуются тенденциями развития экологичного транспорта первым пунктом вызывающим интерес, являются аккумуляторные батареи электрокара. Поскольку этот элемент в традиционном понимании автомобиля олицетворяет топливный бак, следовательно, возникает множество аналогий и вопросов.
Какие существуют аккумуляторные батареи? Сколько они заряжаются? Какова длительность эксплуатации? Как их обслуживать? Сколько стоят и какие производители лучше? Что делать с подержанными АКБ далее?
Для полноты восприятия механизма работы аккумуляторных батарей их различий, достоинств и недостатков, в данной статье попробуем рассмотреть все основные характеристики.
Аккумуляторная батарея Chevrolet Bolt EV © media.gm.com
Типы аккумуляторных батарей для электромобилей
В современном производстве электромобилей, чаще всего используют литий-ионные батареи. Средний период эксплуатации таких аккумуляторов составляет порядка 8 лет, что подтверждают сами производители АКБ.
Определяющей характеристикой для литий-ионных батарей, является возраст и число циклов зарядов батареи, то есть сколько раз данную батарею можно заряжать в период эксплуатации.
Среднее число полных «зарядок» современных аккумуляторных батарей для электромобилей составляет несколько тысяч циклов.
Кроме этого важную роль играет корректная эксплуатация АКБ, которая включает:
- правильную зарядку и разрядку батареи;
- разумную эксплуатацию в зимний период;
- грамотный расчет производительности;
- температурный режим использования;
- использование ПО для определения состояния батарей, к примеру Leaf Spy Pro, которая показывает, какие ячейки аккумуляторов Nissan Leaf битые, а какие живые.
Большинство литий-ионных аккумуляторов работает на графитных электродах кобальтатов лития с напряжением в 36В и продуцируемой мощностью 15 кВт. Также существуют литиевые источники питания, которые различаются по внутренним компонентам на такие типы:
- Никель-кобальт-марганцевые. Использование кобальта, который немного дороже марганца увеличивает термин эксплуатации батареи. Небольшим недостатком батарей, считается их чувствительность к высоким температурам.
- Никель-кобальт-алюминиевые. По своим параметрам схожи с п.1, но дешевле благодаря замене дорого марганца, алюминием.
- На основе сплава фосфат железа. Надежные и стабильные в эксплуатации, однако аккумуляторов такого типа требуется больше, поскольку они функционируют на пониженном напряжении.
Отметим, что предпочтение отдается литий-ионным источникам питания, ввиду их большей емкости и отдачи энергии. Именно они позиционируются, как главный тип аккумуляторных батарей для электромобилей.
Обслуживание и замена аккумуляторных батарей электромобиля
Разумеется, заменить аккумуляторную батарею можно на любом электромобиле. Однако, это далеко не так просто, как сменить батарейки в пульте ДУ.
Замена аккумуляторной батареи в электрокаре скорее напоминает установку компьютерного оборудования, когда кроме подключения «девайса» по разъемам и шлейфам, необходимо установить еще и различные драйвера.
Тоже происходит и здесь, после установки аккумуляторной батареи она должна пройти согласование и регистрацию с помощью программы бортового компьютера. Поэтому быстро снять аккумулятор с одного авто и установить на другой не выйдет.
Процедура требует определенного обслуживания.
Замена аккумулятора электрокара производится в случае падения его емкости, из-за чего существенно сокращается запас хода и как результат эффективность использования электромобиля.
Аккумуляторная батарея самого популярного электромобиля в Украине Nissan Leaf © newsroom.nissan-europe.com
Механические повреждения АКБ электромобилей, если не учитывать ДТП, довольно редкое явление, которое требует индивидуального решения от замены аккумулятора до полной реорганизации системы.
Отдельно стоит отметить, что современные АКБ электромобилей можно менять блоками, то есть только «битые» ячейки, которые перестали работать. Это существенно удешевляет эксплуатацию электромобилей и упрощает ремонт системы.
Что касается расчета емкости аккумуляторных батарей, то серьезно задумываться над их заменой нужно только после 8 лет эксплуатации, когда запас хода начинает уменьшаться на 20-30% ежегодно.
До этого процесс «старения» и уменьшения емкости батарей меняется в зависимости от индивидуальных особенностей модели, а также придерживания правил корректной эксплуатации.
Таким образом, даже с б/у аккумулятором, самый популярный в Украине электрокар Nissan Leaf способен проезжать 100-120 километров от начальных 160.
Ячейки аккумуляторных батарей BMW © press.bmwgroup.com
Как падает емкость аккумулятора электромобиля спустя несколько лет?
В большинстве своем в батареях используется литий-марганцевый катод, который собственно и обеспечивает весь функционал батареи, однако он является чувствительным к теплу и отличается ускоренным разрушением и потерей мощности при увеличивающейся температуре.
Существует два источника потери емкости аккумулятора: календарная и эксплуатационная.
Календарная потеря емкости — это потеря с течением времени, а эксплуатационная связана с зарядкой и разрядкой аккумулятора.
Эксплуатационные потери зависят от максимального уровня заряда и от глубины разряда, разница между которыми представляет собой процент от общего диапазона мощности, который используется во время цикла.
Технически срок службы батареи состоит их четырех переменных:
- средняя температура;
- стандартное отклонение температуры;
- среднее состояние заряда;
- стандартное отклонение заряда.
Согласно этим критериям кривая потери емкости аккумуляторных батарей с течением времени выглядит следующим образом:
Кривая потери емкости аккумуляторных батарей с течением времени © electricvehiclewiki.com
Если объяснять более доступным языком на конкретном примере, то наиболее оптимальным режимом зарядки батареи Nissan Leaf, в соответствии указанных переменных будет: первые 150 циклов — 6 кВт, последующие циклы 10-12 кВт. Это лучший из вариантов, который минимизирует прежде всего эксплуатационные потери мощности.
Время и способ зарядки аккумуляторных батарей электромобилей
Зарядка электромобиля
На сегодняшний день существует 4 способа зарядки электрокаров:
- Использование бытовых электросетей в 220 В. Самый популярный способ зарядки, который согласно статистике использует 90% владельцев электромобилей.
- Зарядка с использованием переменного тока с защитой внутри кабеля для подзарядки, входящего в комплектацию автомобиля.
- Зарядка от однофазной или трехфазной электросети АЗС с применением специального разъема кабеля.
- Зарядка электромобиля от специальных электрических заправочных станций быстрым током.
Несмотря на то, что большинство владельцев электромобилей в Украине хотели бы иметь собственный гараж и зарядную станцию, электрокары это преимущественно городские авто чьи владельцы зачастую ограничены лишь парковочным местом на стоянке или во дворе. Это не слишком большой недостаток, поскольку крупные города уже обладают достаточно разветвленной инфраструктурой электрических АЗС, тем не менее, на зарядку АКБ до 80% показателей, придется потратить от 30 минут до одного часа.
Стоимость аккумуляторных батарей для электромобилей, производители и перспективы рынка
На текущий момент, если ориентироваться на самый доступный электрокар Украины Nissan Leaf и на главный эталон отрасли Tesla Model S, то первый оснащается батареями собственного производства, а основным поставщиком аккумуляторных батарей для Tesla является компания Panasonic, также стоит отметить батареи производства LG, которыми оснащается популярный Chevrolet Bolt.
Работают над улучшением аккумуляторов и другие автопроизводители, к примеру, недавно новую твердотельную батарею с запасом хода 800 км разработала компания Fisker, а корейский концерн Samsung представил на Франкфуртском автосалоне свои многофункциональные аккумуляторные батареи.
В число других востребованных производителей аккумуляторных батарей для электромобилей входят швейцарская компания MES DEA, Beta Research&Development Ltd из Британии, греческая фирма Sunlight, немецкая VARTA.
Особого внимания заслуживает анонсированный на 2018 год запуск крупнейшего в мире завода по производству аккумуляторных батарей от компании TESLA.
Также, пока еще на уровне стартапов существует несколько компаний, которые работают над усовершенствованием АКБ для электромобилей. Серьезные успехи в этом направлении демонстрируют:
- британская компания SuperCapacitor Materials — занятая разработкой конденсаторов способных заменить традиционные аккумуляторы;
- компания Phinergy — разрабатывающая прототип металло-воздушного аккумулятора;
- стартап из Австрии Kreisel Electric — занятый оптимизацией и улучшением эргономики АКБ.
Так что в ближайшем будущем мы можем вполне можем рассчитывать на кардинальное изменение аккумуляторных систем электромобилей и их способа подзарядки.
Что делать с использованным аккумулятором?
Видятся разные перспективы, одна из которых утилизация АКБ. Но тут возникает вопрос: утилизация — это фактическое уничтожение дорогостоящего комплектующего, которое уже не годится для электромобиля, но еще вполне подлежит использованию в менее требовательной сфере, как же можно еще использовать оставшийся ресурс батарей?
Ведущие производители электрокаров предлагают первоначальную альтернативу утилизации: использование подержанных АКБ в бытовых системах накопления энергии от альтернативных источников.
То есть использовать бывшие батареи электромобилей в качестве аккумуляторов для накопления энергии, вырабатываемой солнечными батареями и ветряными генераторами.
К слову, идея не нова, ведь Tesla давно производит комплексы АКБ никак не связанные с электрокарами, а выпускаемые для альтернативной энергии солнечных панелей.
Если применить этот опыт в Украине, можно рассчитывать на то, что продажа б/у электромобильных батарей в Украине способна превратиться в бизнес.
Альтернативная энергетика в Украине развивается и если эффективность подобного использования батарей будет доказана или реализована отдельными «энтузиастами», то владельцы электромобилей смогут продавать подержанные батареи пользователям «зеленого тарифа» за вполне приемлемые деньги.
Хранение бывших в употреблении аккумуляторов BMW i3 © press.bmwgroup.com
Еще одним вариантом, который уже начали воплощать некоторые компании — это строительство заводов для хранения, переработки и ремонта бывших в употреблении аккумуляторов, пока такой проект реализован концерном BMW, но в скором времени ожидается открытие подобного предприятия компании Renault.
hevcars.com.ua
Kreisel Electric, LG Chem, Аккумуляторные батареи, Аккумуляторные батареи Panasonic, Литий-ионный аккумулятор, Обслуживание аккумуляторных батарей, Подержанные батареи электрокаров, Производство аккумуляторных батарей, Ресурс аккумулятора электромобиля, Система хранения аккумуляторных батарей, Энергоэффективность батарей Tesla 
HEVCARS ???? Автор
Читайте самые интересные новости и статьи о электрокарах
Устройство батарей Nissan Leaf, Tesla Model S и Chevy Bolt – чей аккумулятор лучше
Прежде всего, следует рассмотреть различные формы батарей. Так, у Nissan Leaf аккумулятор не является плоским, он размещается от переднего сиденья до заднего, скрытый под полом автомобиля. Для того, чтобы было удобно сидеть сзади, батарея имеет своеобразное углубление для пола перед задним сиденьем.
Аккумулятор у Chevy Volt имеет Т-образную форму. В центре пола перед задним сиденьем есть узкое возвышение — это самая узкая часть батареи. Основной массив батареи расположен под задним сиденьем.
Инженеры Tesla используют плоскую батарею под всем днищем электромобиля, так называемый «скейтборд».
Собственно, почему такие разные формы? Для этого необходимо посмотреть внутрь батареи. Блок питания, (батарея или аккумулятор), состоит из меньших аккумуляторных элементов (более известное название — батарейка, еще их называют элементом питания или ячейкой).
Существуют три основных типа литий-ионных элементов питания: цилиндрические, призматические и пакетные (гелиополимерные аккумуляторы в корпусе из, как правило, алюминиевой фольги). Обычная батарейка для фонарика является цилиндрической.
Tesla использует именно такие стандартные цилиндрические батарейки, имеющие маркировку 18650, что означает ее габариты – 18 х 65 мм, причем она применяет их как в батареях для электрокаров, так и в бытовых системах хранения энергии (как устроен домашний аккумулятор «Тесла» можно узнать из этой статьи).
Призматические элементы имеют большие габариты и являются более тяжелыми. Их можно сравнить с автомобильными аккумуляторами, однако они несколько легче, поскольку не содержат свинца.
В свою очередь, пакетные батареи — это листы катода и анода с перегородкой посередине и с тонкой оберткой вокруг.
Большинство элементов питания этого типа имеют размеры 21 на 27 см и обернуты металлической оболочкой.
Во всех подобных аккумуляторах тонкие слои катодов и анодов, разделены перегородками и напоминают кипы бумаги. Разница заключается в том, что пакетные батареи можно складировать одну на одну в высоту только в один или два ряда.
Также пакетные не имеют оболочки и, следовательно, нуждаются во внешней защите. Цилиндрические батарейки послойно складывают в цилиндр. Призматические батарейки, чтобы поместить в прямоугольные пакеты, необходимо укладывать штабелями.
Во время зарядки все литиевые элементы питания имеют свойство расширяться и нагреваться. Батарейки призматической формы должны быть механически прижаты, чтобы не менять свою форму. Опять же, металлическая оболочка в цилиндрических батарейках не позволяет им расширяться. Зато пакетные батарейки, которые порой напоминают пачки офисной бумаги, нуждаются во внешней упаковке.
В аккумуляторах Tesla цилиндрические батарейки складываются вертикально. Их можно было бы вместить еще больше, однако свободные промежутки были оставлены для вентиляции. Батарея достаточно плоская и может незаметно спрятаться снизу практически большинства автомобилей.
Электромобили «Лиф» и «Вольт» используют пакетные батареи. Литий-ионные элементы питания в Chevrolet Volt уложены вертикально в ряд, в связи с чем батарея имеет продолговатую прямоугольную форму, также она может иметь Т-образную форму (такая батарея размещается между сиденьями)
Аккумуляторный блок Nissan Leaf включает ориентированные горизонтально пакетные батарейки, сложенные как почта в ящике. Элементы аккуратно размещаются под сиденьями, а также в центре пространства для ног перед задним сиденьем. Надо сказать, что все очень эргономично и не мешает пассажирам. Более подробно об устройстве батареи электрокара «Лиф» здесь.
У Chevy Volt все несколько по-другому: по центру пространства перед задними сиденьями имеется возвышение из-за Т-образной батареи. Концепт Т-образной батареи был впервые разработан Дженерал Моторс для своего EV-1.
Элементы питания Nissan Leaf укомплектованы в блоки с напряжением около 400 В.
Такое значение электрического напряжения выбрано с тем, чтобы, с одной стороны, этой величины вольтажа было достаточно, для маломощных моторов, с другой стороны, при такой компоновке расходы на преодоление сопротивления являются низкими. Литиевые батарейки имеют напряжение от 3,6 до 4 В, следовательно, если соединить последовательно 100 батареек можно получить 400 В.
У метода, который применила компания Tesla с цилиндрическими батарейками есть свои преимущества. Электромобиль параллельно использует несколько блоков батарей, то есть, если один из элементов выйдет из строя, весь аккумулятор будет продолжать работать.
Для сравнения в «Вольте» от Дженерал Моторс и в «Ниссане Лиф», ячейки подключены последовательно, подобно новогодней гирлянде, то есть, если одно звено выйдет из строя, то перестанет работать вся батарея.
Слабой стороной всех этих методов является то, что трудно обнаружить неработающий элемент.
Устройство современных литий-ионных аккумуляторов.
В новом Chevy Volt используется 192 батарейки, разделенных на два блока по 96 штук в каждом. Поскольку аккумулятор может произвести электроэнергии 18,4 кВт*ч, мы можем вычислить приблизительное напряжение и емкость элемента.
Литиевые ячейки выдают примерно 3,8 В, следовательно, в целом батарея будет иметь 365 В. Электрическая емкость батареи (А*ч), будет вдвое выше электрической емкости блока, поскольку блоки являются параллельными.
Таким образом, параметры батареи — 18,4 кВт*ч, или 50,4 А*ч.
Это значение несколько ниже особенностей батареек Nissan Leaf, а именно — 33,1 А*ч в одной ячейке. Оригинальный аккумулятор для «Вольта» весит примерно 180 кг. В батареи использованы кисетного батарейки, а не призматические. В общем, батареи в Вольте и Лифе имеют много схожих особенностей.
Аккумулятор для «Лифа» состоит из 48 модулей по 4 батарейки в каждом модуле. Каждая ячейка имеет, в среднем, такие параметры — 3,8 В и 33,1 А*ч. На представленных видео можно увидеть «внутренности» батареи Nissan Leaf, узнать, как они устроены и как их можно разобрать (если сильно захочется).
Все три типа аккумуляторов имеют свои преимущества и недостатки. В Nissan Leaf блоки размещены во всем доступном пространстве под сиденьями и полом, однако имеют недостаточное охлаждение.
Блок «Вольта» хорошо защищен, в месте с тем, Т-образная форма уменьшает количество свободного пространства перед задними сиденьями, но охлаждение в нем имеется.
Аккумулятор «Теслы» сохраняет большое количество внутреннего пространства автомобиля, а размещение батареи снизу, делает ее потенциально уязвимой перед возможными ударами, но при этом он хорошо охлаждается.
Автопроизводители еще окончательно не определились с выбором между цилиндрическими и пакетными элементами, однако некоторые эксперты утверждают, что пакетные батареи все же дешевле.
Таким образом, можно сделать вывод, что пока нет единого мнения о том, каким должен быть «лучший» аккумулятор.
С другой стороны, поскольку различные подходы и технологические решения конкурируют между собой, можно надеяться на довольно быстрый прогресс в технологиях аккумуляции энергии.
Первый в мире электромобиль без батареи, питаемый энергией дорожного полотна испытали в Японии (видео)
Источник: ecoautoinfo.com
А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в х!
Аккумуляторы для электромобилей — все что нужно знать
- Обсудить в Instagram
- Читать новости в Telegram канале
Электромобили не быстрыми, но уверенными темпами набирают популярность на территории России и Украины. Всем известно, что прогон такого автомобиля зависит не от количества бензина в баке, а от процента заряда аккумулятора (батареи). АКБ – одна из главных составляющих автомобиля, поэтому владельцу электрокара нужно подробно разобраться в работе с батареями, чтобы избежать поломки своего «зелёного» авто. Для этого был составлен перечень наиболее распространенных вопросов, касающихся работы, зарядки, приобретения, утилизации аккумулятора для электромобиля и мы сделали попытку ответить на них понятным для каждого языком.
Какие аккумуляторы стоят на электромобилях
Батарея автомобиля Tesla
При разработке электрокаров используют литий-ионные аккумуляторы. Они имеют относительно небольшие размеры. Существует много разновидностей данных аккумуляторов: их работа может базироваться как на кобальте лития с использованием графитовых электродов, так и на комбинации других химических соединений – LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4 , LiFePO4. Литий-ионные батареи имеют ряд преимуществ по сравнению с теми, которые использовались раньше. Например, никель-металл-гибридными аккумуляторами вырабатывается в два раза меньше энергии, чем современными.
Никель-кобальт-марганцовые электробатареи для авто выгоднее по цене, однако, и период её службы меньше. Есть одна хитрость, которую можно применить, – вместо кобальта добавить никель и марганец, тогда АКБ для электромобиля становится мощнее. Также увеличить мощность АКБ для автомобиля позволяет схожая по техническим характеристикам батарея из никель-кобальт-алюминия.
Если при разработке аккумуляторной батареи используется фосфат железа, такая батарея может активизироваться при меньших показателях напряжения, в отличие от кобальтовой.
Но из-за этого в её состав должно входить больше блоков и разнообразных элементов. Данный сплав не перегревается и является довольно стабильным, обеспечивает высокую безопасность.
Считается, что он выгоднее всего в использовании.
Сколько служит аккумулятор электромобиля
Долгосрочность периода, на протяжении которого служит аккумулятор для электрокара, измеряется в количестве допустимых циклов заряда и разряда. Эта цифра колеблется у разных автопроизводителей.
Можно взять авто, не отличающиеся дорогой ценой и являющееся доступным для покупателей со средним доходом. Тогда аккумулятор Nissan Leaf в среднем может быть введен в эксплуатацию на 5-6 лет.
Этот период взят из расчета, что зарядка батареи будет производиться каждый день.
Компании, производящие более дорогие машины, например, Tesla, дают гарантию, что аккумулятор электрокара будет служить 8-10 лет.
Спустя этот срок АКБ все ещё может работать, однако, емкость уменьшится, то есть, будет значительно уменьшено расстояние пробега, на которое хватает одного заряда.
Сколько нужно заряжать аккумулятор электромобиля
Подзаряжать аккумуляторы для электрокаров можно, не дожидаясь последнего момента, когда заряд батареи равен нулю. Рекомендуют заряжать электромобиль тогда, когда машина находится не в движении,а в спокойном состоянии. Например, ночью либо во время работы, когда машина стоит на стоянке. Для того, чтобы зарядка занимала минимальное количество времени, необходимо установить трёхфазную розетку, которая имеет силу тока в 16 А и подает ток с мощностью 11 кВт. Тогда для того, чтобы аккумулятор был полностью заряжен, понадобится около 8 часов.
Если брать обычную розетку, установленную у вас дома, на 220 В, мощность подаваемого тока будет не больше 3 кВт. Следовательно, время зарядки увеличивается в четыре раза и займёт больше суток – 33 часа. Но просто так заряжать батарею от такой розетки нельзя, нужно установить заземление, без которого процесс зарядки не начнется.
Есть ещё несколько способов, как зарядить аккумулятор электромобиля: зарядка от бытовой сети с применением переменного тока (с использованием защиты внутри штатной проводки), зарядка быстрым током от зарядных станций, которых существует всего два вида: CHAdeMO и CCS.Стоит отметить, что быстрая зарядка формата «80% зарядки аккумулятора за полчаса» действует губительно на АКБ, если применяется на постоянной основе. Но при использовании подобной техники заряда пару раз в неделю, она не влияет на период эксплуатации батареи.
Постоянное поддержание заряда в 100% тоже негативно сказывается на работе аккумулятора. Рекомендуют иногда выжимать из батареи всё и тратить за одну поездку большую часть заряда с остатком 5-10 % емкости АКБ, а после этого подключить неспешную зарядку в ночное время суток до полной емкости.
Как падает емкость аккумулятора электромобиля спустя несколько лет
Отмечено, что в первую пару лет после приобретения электрокара емкость аккумулятора и запас хода уменьшаются на 5-10 %. Эти изменения можно объяснить измененным стилем езды, затратой энергии на работу кондиционера или техники для обогрева салона.
Максимальный спад емкости АКБ для таких машин припадает на третий-пятый год пользования, уменьшение запаса хода равняется 20-30 %. После этого уменьшение емкости высчитывается в незначительных процентных соотношениях: примерно 0-5% в год.
Эта цифра становится меньше пропорционально возрасту автомобиля.
Считается, что Nissan Leaf, который введен в эксплуатацию на протяжении пяти лет, имеет способность преодолевать расстояние в 100-130 км – это две трети от 160 км, которые стандартно заданы при покупке такого электрокара.
Водители, которые активно пользуются своими электромобилями и за год преодолевают примерно 30-50 тысяч км, подтверждают приведенные выше выводы. При эксплуатации электрокара на дистанцию 10-20 тыс. км АКБ почти не показывает изменений. Во время езды от 10-20 тыс.
км до 50 тыс. км, спад емкости приравнивается к 20-30 %. От 50 тыс. км до 60-70 тыс. км деградация АКБ замедляется. После 70-80 тыс. км этот процесс практически сводится к нулю и машина имеет способность проехать 2/3 от первоначального пробега, указанного при покупке.
Существует ли возможность ремонта или замены АКБ электрокара
Необходимость смены электробатареи появляется, как правило, через 8-10 лет эксплуатации машины, когда емкость существенно уменьшится. Замену можно произвести на любом электрокаре.
В разных моделях электромобилей АКБ имеют отличия, например, в разъемах или креплении. То есть, достаточно сложно будет взять аккумулятор от одной машины и поместить в другую.
Также одной из составляющих деталей батареи является блок управления, он может быть соединен с блоком управления авто, являющий собой бортовой компьютер.
Для того, чтобы установить на свой автомобиль новую электробатарею, необходимо согласование самого АКБ с автомобилем – это осуществляется посредством компьютерной программы.
Можно улучшить технические характеристики батареи, прибегнув к частичной замене составляющих элементов. Так как аккумулятор построен из блоков, можно поменять один из них. В среднем их количество колеблется от 16 до 48.
Сколько стоит новый аккумулятор для электромобиля
По официальным данным в 2016 году аккумулятор для Nissan Leaf в 24 кВтч стоил 4-5 тысяч долларов, для Tesla Model S – 10-20 тысяч долларов. Стоимость зависит от емкости электробатареи и её состояния.
Но цены достаточно изменчивы. Для сравнения в 2011 году один блок аккумулятора стоил 660 долларов. Если рассчитать, что в состав батареи входит 48 блоков, то общая цена АКБ равна 32 тысячам долларов.
В 2016 году на территории Украины подобные блоки приравнивались по стоимости к 100 долларам, то есть, сумма за аккумулятор Nissan Leaf – 5 тысяч долларов. В 2015 году блок был оценен в 150 долларов за единицу.
Батарея Tesla, купленная в розницу по блокам, в 2016 году затягивала на 15-20 тысяч долларов. Так как один составляющий элемент стоил около тысячи долларов, а их нужно было набрать 16.
На сегодняшний день можно сэкономить на покупке новой акб, прибегнув к услугам продавцов б/у. Но окончательную цену вы сможете узнать, сделав выбор определенной батареи для вашего электромобиля у конкретного продавца. Нельзя не заметить, что есть тенденция снижения цен на данный товар.
Где купить новый аккумулятор и что делать со старым
Если вам необходимо приобрести аккумулятор для вашего электрического автомобиля, у вас есть выбор, где осуществить покупку: у официальных продавцов либо самостоятельно на еВау. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки.
Если вы самостоятельно покупаете батарею, вы не переплачиваете за услуги продавцов и их консультацию. Но тогда не можете быть уверенными в качестве товара.
При покупке в официальных магазинах сотрудники подберут наиболее подходящую АКБ для вашей модели электромобиля, предоставляя гарантию на качество. Но тогда покупка обойдется вам дороже.
Старым аккумуляторам электрокаров тоже можно найти применение. Компании производители Tesla, Nissan и BMW нашли свой подход к утилизации использованных АКБ электромобилей: на их основе создается автономное питание дома.
О подобных проектах в России и Украине пока ещё не появлялась информация, однако, есть догадки, что эта тенденция будет развита и на территории нашей страны. Вопрос лишь в том, через какое время.
Электромобили спровоцировали борьбу за металлы
Австралия – крупнейший в мире производитель лития, спрос на который, особенно в Китае, быстро растет из-за развития сектора электромобилей /Carla Gottgens / Bloomberg
Прогнозируемый рост мирового спроса на электромобили заставляет автопроизводителей озаботиться наличием сырья для выпуска аккумуляторов. К нему относятся литий, никель, кобальт, графит и редкоземельные металлы. Поэтому производители электромобилей и аккумуляторов стремятся обеспечить их поставки, договариваясь с горнодобывающими компаниями.
По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в прошлом году в мире было 2 млн электромобилей. К 2040 г. их число достигнет минимум 40 млн, прогнозирует МЭА.
И крупнейшие горнодобывающие компании уже начали менять свой бизнес, чтобы обеспечить поставку материалов для литий-ионных аккумуляторов.
Нынешний год должен стать «переломным моментом» для электромобилей, заявила BHP Billiton.
В сентябре китайский автопроизводитель Great Wall Motor подписал соглашение с австралийской Pilbara Minerals об обеспечении себе поставок лития на пять лет.
В октябре другая австралийская горнодобывающая компания, Galaxy Resources, сообщила, что ведет переговоры о долгосрочных поставках лития с несколькими производителями автомобилей и аккумуляторов. В их число входит Panasonic, выпускающая аккумуляторы для Tesla.
«Это подчеркивает, какое стратегическое значение для мировой автомобильной промышленности приобретает доступ к крупным, надежным и высококачественным источникам материалов для аккумуляторов в странах с низким риском», – заявил гендиректор Pilbara Кен Бринсден.
Спекулянты тоже не остаются в стороне, так как эти металлы сильно дорожают; их возросшая активность на рынке еще больше толкает цены вверх. Инвесткомпания Cobalt 27 уже закупила более 2000 т кобальта.
Этот металл подорожал более чем на 190% за последние полтора года. Обеспечить поставки кобальта труднее всего, поскольку 65% его добычи приходится на Демократическую Республику Конго (ДРК), одну из беднейших стран мира.
По прогнозам аналитиков UBS, спрос на кобальт удвоится к 2020 г. примерно до 200 000 т в год. Поэтому потребуются новые проекты, чтобы избежать его дефицита в долгосрочной перспективе.
«Без кобальта из ДРК вообще нельзя будет говорить о производстве электромобилей – вот насколько рынку нужно больше этого металла», – утверждает Саймон Мурс из Benchmark Mineral Intelligence.
Литий хоть и более доступен, но в ближайшие годы тоже может возникнуть нехватка его предложения. Спрос на литий вырастет в четыре раза до 779 000 т к 2025 г., по оценкам Goldman Sachs.
Но удовлетворить его будет трудно, так как «многие проекты, которые были анонсированы с фанфарами, не смогли привлечь достаточного финансирования», отмечают аналитики банка. Литий сейчас добывается в горах Австралии и пустынях Южной Америки.
Но не все его запасы пригодны для производства аккумуляторов, отмечает гендиректор Neo Lithium Вальдо Перес. Например, у Боливии огромные запасы лития, но они содержат много примесей магния. Поэтому «Боливия определенно не подходит», говорит Перес.
Главную неопределенность для сырьевых рынков представляет то, какой будет технология выпуска аккумуляторов. Их производители сокращают использование кобальта из-за высокой цены и проблем с поставками.
В сентябре британская Johnson Matthey заявила, что разработала более эффективные аккумуляторы с использованием лития и никеля и меньшим содержанием кобальта. Как отмечает инвестбанк Liberum, никель помогает повысить мощность аккумуляторов и при этом стоит в шесть раз дешевле кобальта, а его предложение примерно в 20 раз выше.
По прогнозам Мурса из Benchmark Mineral Intelligence, спрос на никель вырастет с 75 000 т в 2016 г. до 400 000 т к 2025 г.
В долгосрочной перспективе производители аккумуляторов намерены изменить их конструкцию. Британская Dyson планирует выйти на рынок электромобилей к 2020 г.
с помощью твердотельных аккумуляторов, которые должны хранить и отдавать больше энергии. Toyota тоже стремится начать использовать твердотельные аккумуляторы в своих автомобилях в начале 2020-х гг.
Они заменят аккумуляторы с жидким электролитом.
«Всем хочется в будущем иметь чудесные химические вещества, не связанные с этими редкими материалами, но сейчас они недоступны, – говорит Стивен Айриш из британской Hyperdrive, занимающейся аккумуляторами. – Все задаются вопросом, произойдет ли революция в производстве аккумуляторов. Но на самом деле речь идет о серии постепенных улучшений».
Перевел Алексей Невельский
Батарея для электромобиля, виды, ёмкость, какие используются, тяговые и графеновые батареи
Современным видом транспортного средства во многих странах мира считается электромобиль. Такой автомобиль практичен в использовании и экономичен.
Однако, у водителя изначально возникает множество вопросов по поводу его обслуживания, ремонта, о видах аккумуляторов, сколько они стоят и т. д.
Такое средство передвижения обладает рядом преимуществ перед автомобилями на дизельном топливе или бензине. Статья посвящена видам аккумуляторов для электрокаров.
Какие аккумуляторы используют в электромобилях?ОбслуживаемыеМалообслуживаемые НеобслуживаемыеТяговые батареи Графеновые батареиИз чего делают аккумуляторы для электромобилей? Сколько вольт в аккумуляторе электромобиля?Обслуживание и замена батарей электромобиляКак падает ёмкость аккумулятора электромобиля спустя несколько лет?Обязательно ли иметь запасной аккумулятор? Что делать с использованным аккумулятором?var index=document.getElementsByClassName ('index-post');if (index.length>0) {var contents=index [0].getElementsByClassName ('contents');if (contents.length>0) {contents=contents [0]; if (localStorage.getItem ('hide-contents') === '1') {contents.className+=' hide-text'}}}
Какие аккумуляторы используют в электромобилях?
Современные электромобили ездят на аккумуляторах (АКБ).
Знаете ли вы? Использование электромобиля обходится дешевле вдвое, чем авто на бензине.
- Существует несколько распространённых типов, которые пользуются спросом:
- литий-серные;
- литий-ионные;
- алюминий-ионные;металл-воздушные.
Замена АКБ осуществляется исключительно мастером на специализированном сервисе технического обслуживания (СТО). Во время переустановки необходимо правильно подключить все разъёмы и соединиться с бортовым компьютером. Только правильная настройка гарантирует хорошую работу электромашины.
Обслуживаемые
Среди самых востребованных автомобильных аккумуляторов стоит отметить литий-ионные и металл-воздушные. Дополнительный уход за такими деталями не нужен. Эксплуатация будет длительной и беспроблемной. Электромашина на такой батарее сможет двигаться не один год.
Мощный литий-ионный аккумулятор используется электромобилями больше других вариантов и характеризуется рядом достоинств:
неплохо накапливает плотность энергии;обладает большим напряжением, чем остальные;саморазряд батареи составляет в год не больше 20%, в месяц — 6%;отсутствует эффект памяти;максимальный срок эксплуатации — 10 лет.
Батарея относится к недешёвому варианту, поэтому позволить её могут себе не все. Учитывается также марка автомобиля. Ещё одним недостатком такого АКБ считается незащищённость от избыточного заряда.
Температурный диапазон работы небольшой — от –20°С до +50°С. Остальные температуры негативно влияют на работу АКБ. Металл-воздушные АКБ — новый вид, пользующийся спросом.
Ряд преимуществ говорит о высоком качестве и износостойкости.
- Рекомендуем для прочтения:
- Бюджетные электромобили
- Принцип работы электромобиля
- Есть ли и нужна ли коробка передач в электромобиле
Рейтинг самых лучших и популярных электромобилей в России
Такие АКБ:
компактные, поскольку весят мало;доступные по цене;обеспечивают оптимальный пробег автомобилю;легко утилизируются.
Среди недостатков — внезапная остановка транспортного средства, а также необходимость хорошего фильтра и снижение работоспособности при низких температурах. В среднем срок эксплуатации — до 60 циклов зарядки.
Малообслуживаемые
Использовать литий-серные АКБ можно до 60 перезарядок, что не так много. Это делает их малообслуживаемыми. Тем не менее, сегодня ведутся разработки и нововведения, для максимального эффекта такого аккумулятора. Вариант многообещающий, поскольку над ним работает много известных мировых фирм и организаций.
Изменения к лучшему предвидятся уже с 2020 года. Ёмкость литий-серной АКБ выше остальных, вследствие реакции между двумя компонентами. Это обеспечивает более высокий диапазон температур и выносливость батареи в целом. Применяться такое устройство будет больше аналогичных. Цена также приемлемая. Количество перезарядок — основной недостаток таких аккумуляторов.
Знаете ли вы? Сегодня в мире насчитывается уже около 1 млн электрокаров, которыми активно пользуется человек.
Необслуживаемые
Меньше всего используются алюминий-ионные типы. Малое количество перезарядок и невысокая производительность катодов снижают спрос на такую деталь.
Со временем обещают намного улучшить характеристики аккумулятора, тогда он будет использоваться активней. Над нововведением работает Китай.
Этот вид более безопасный в использовании, потому как имеет в своём составе алюминий. Также такой вариант более доступный по цене.
- Недостатки:
- невысокое количество зарядов;низкий уровень производства катодов.
- Тяговые батареи
Каждый электрокар оснащен двумя АКБ — тяговой и стартерной. Вторая принимает участие в освещении машины, её обогреве. Тяговый аккумулятор активно питает автомобиль. Такая батарея более выносливая и мощная, чем стартерная. Вес небольшой, поэтому электрокары более манёвренные и стойкие на дорогах.
Графеновые батареи
Электрический автомобиль должен питаться от качественной АКБ для нормальной эксплуатации. Одним из самых современных, тонких, прочных и выносливых материалов является графен. Его производство недорогое, поэтому графеновая батарея выходит дешевле на 77%, чем литиевая. Делать такие устройства сумеет много стран, так как вещество распространено в природе.
Важно! Полного 8-минутного подзаряда хватит на 1000 км пробега.
В скором будущем планируется полностью перевести электрические автомобили на такой вид топлива. Если оснастить свой электрокар подобной батареей нового поколения, то зарядка осуществится меньше, чем за 10 мин. В Германии начали недавно тестировать электромобили на графеновых АКБ.
Из чего делают аккумуляторы для электромобилей?
АКБ является главным источником энергии для электромобиля. Многих интересует, из чего же производят такие детали, сколько в них вольт, и как их потом утилизируют. Зачастую используются литий-ионные, литий-железо-фосфатные и свинцово-кислотные аккумуляторы. Само устройство представляет собой соединённый последовательно ряд секций (чаще 6 шт.) с фактическим уровнем напряжения 2 вольта.
Сколько вольт в аккумуляторе электромобиля?
В зависимости от того, что каждый электрокар использует разную батарею, его пробег и эксплуатация будут неодинаковы. Мощность батареи зависит от общего количества секций с аккумуляторами. К примеру, для электроавтомобиля Chevy Volt необходима мощность в 365 В.
Знаете ли вы? В конце 2019 года появится электромобиль Porsche Taycan с мощностью 800 В.
Добиться такого результата можно путём установки 192 батареек с мощностью 3,8 В. Для другой модели автомобиля достаточно 400 В. Получить желаемую мощность можно с помощью правильно установленной АКБ с необходимым количеством секций.
Обслуживание и замена батарей электромобиля
Электромобили неприхотливы в обслуживании. Новой батареи хватает на длительное время эксплуатации. Достаточный аккумуляторный заряд обеспечивает максимальный пробег. Со временем приходится сталкиваться с такой проблемой, как замена аккумулятора.
Сделать это непросто, поскольку стоит учитывать следующее:
Подбор происходит в индивидуальном порядке, поскольку все модели разные. Каждая переустановка аккумулятора должна параллельно программироваться с бортовым компьютером, иначе работать автомобиль не будет.
Делает это исключительно профильный специалист. Модульная конструкция сегодня позволяет ремонтировать блок, если повредился определённый отсек.
Полное истощение батареи свидетельствует о необходимости её замены.
Как падает ёмкость аккумулятора электромобиля спустя несколько лет?
Ресурс батареи ограничен сроком эксплуатации. Использовать один аккумулятор можно от 5 до 10 лет, в зависимости от модели и варианта. Со временем он теряет мощность. Уже первые 5–10% эффективности батарея утратит после двух лет эксплуатации, и 15–20% спустя ещё три года. Все последующие годы потеря будет составлять не больше 1%. Вследствие этого придётся менять старую батарею на новую.
Важно! С 2018 года функционируют заправочные станции для электрокаров с мощностью в 350 кВт.
Обязательно ли иметь запасной аккумулятор?
Срок службы аккумулятора при нормальном использовании — до 10 лет, а значит, хранить запасной не имеет смысла. За такой промежуток времени может появиться новинка, или захочется просто сменить марку автомобиля.
Что делать с использованным аккумулятором?
Использованная АКБ может сегодня легко получить шанс на вторую жизнь. С их помощью оборудуют системы подачи электричества в помещения. Питание при этом будет происходить от солнечных батарей. Такой способ весьма практичен и выгоден.
Если нет в этом надобности, стоит позаботиться о безвредной для окружающей среды утилизации аккумулятора. Как правило, компания-производитель электрокара принимает обратно использованные батареи и дальше занимается их утилизацией.
Купить электромобиль сегодня может большинство желающих. Такое ТС выгодное и практичное. Если знать о разнице между видами АКБ, сроках замены и нюансах эксплуатации, то при использовании такого авто не возникнет проблем.
Тяговые аккумуляторы для электромобилей
Какие аккумуляторы используются в электромобилях (далее по тексту — EV, Electric Vehicle, электрическое транспортное средство)? Обычно в электрических траспортных средствах устанавливаются одновременно два аккумулятора:
- стартерный, как в классических автомобилях; используется для освещения, подогрева и некоторых других целей;
- тяговый — для питания электродвигателя; о них и пойдет речь в этой статье.
Ключевые функциональные отличия тягового аккумулятора от «стартерно-осветительно-зажигательного» состоят в том, что он предназначен для питания в течение продолжительного периода времени, а также способен выдержать большое количество циклов заряда-разряда.
Батареи для электромобилей характеризуются относительно высоким отношением мощности к весу и энергетической плотностью (количеством энергии на единицу объёма); более легкие батареи уменьшают вес автомобиля и улучшают его работу.
По сравнению с жидким топливом большинство современных тяговых аккумуляторов имеют значительно более низкую удельную энергию (количество энергии на единицу массы), что сильно влияет на запас хода электромобилей.
Батарея составляет значительную стоимость электрического транспортного средства, что, в отличие от автомобилей на ископаемом топливе, сильно влияет на единицу запаса хода. С 2018 года несколько электромобилей с более чем 500 км запаса хода, таких как Tesla Model S, в большинстве стран можно считать скорее роскошью, нежели средством передвижения.
Вы можете посмотреть видео, в котором автор разбирает тяговую аккумуляторную батарею Tesla Model S:
С конца 1990-х годов прогресс в технологиях батарей обусловлен требованиями к портативной электронике, например портативным компьютерам и мобильным телефонам. Рынок электрических ТС воспользовался этими достижениями как в производительности, так и в плотности энергии.
Батареи могут разряжаться и заряжаться каждый день. Примечательно, что из-за упавших расходов на аккумулятор стоимость электромобилей снизилась более чем на 35% с 2008 по 2014 год. Прогнозируемый рынок автомобильных тяговых батарей к 2020 году составляет более 37 миллиардов долларов.
С точки зрения эксплуатационных расходов, цена на электроэнергию для передвижения EV представляет собой небольшую часть стоимости топлива для эквивалентных двигателей внутреннего сгорания, что отражает более высокую эффективность использования энергии .
Стоимость замены батарей доминирует над эксплуатационными расходами.
Самые дешевые и в прошлом самые распространенные тяговые батареи. Существует два основных типа свинцово-кислотных аккумуляторов: автомобильные стартерные батареи и батареи глубокого цикла.
Автомобильные генераторы предназначены для обеспечения высокой скорости зарядки стартерных батарей для быстрых зарядов, в то время как батареи с глубоким циклом, используемые для электрических транспортных средств, требуют различной многоступенчатой зарядки.
Ни одна свинцово-кислотная батарея не должна разряжаться ниже 50% ее емкости, так как это сокращает срок службы батареи. Такие батареи требуют обслуживания, конкретно — контроля уровня и качества электролита.
Традиционно большинство электромобилей использовали свинцово-кислотные батареи из-за их зрелой технологии, высокой доступности и низкой стоимости (исключение: некоторые ранние EV, такие как Detroit Electric , использовали никель-железную батарею). Аккумуляторные батареи с глубоким циклом дорогие и имеют более короткий срок службы, чем сам автомобиль, замена обычно требуется каждые 3 года.
Свинцово-кислотные батареи в EV являются значительной (25-50%) частью конечной массы транспортного средства. Как и все батареи, они имеют значительно меньшую удельную энергию, чем нефтяные топлива.
Хотя разница не настолько экстремальна, как кажется на первый взгляд, из-за более легкого привода в EV.
Эффективность (70-75%) и емкость для хранения кислотной батареи с глубоким циклом снижаются при более низких температурах, а отвод энергии для работы нагревательной катушки снижает эффективность и запас хода до 40%.
Зарядка и работа батарей обычно приводят к выбросу водорода, кислорода и серы , которые встречаются в природе и обычно безвредны, если они должным образом вентилируются. Ранние владельцы электромобилей с такими батареями обнаружили, что, если их не обеспечить нормальную вентиляцию, сразу после зарядки в салоне будет неприятный запах серы.
Свинцово-кислотные аккумуляторы приводили в действие такие ранние современные EV, как оригинальные версии General Motors EV1 и Toyota RAV4 EV.
Никель-гидридные (NiMH) батареи сейчас считаются относительно зрелой технологией. Хотя они менее эффективны при зарядке и разрядке, чем свинцовая кислота, они имеют удельную энергию 30-80 Втч/кг, что намного выше, чем свинцово-кислотная.
При правильном использовании никель-металлгидридные батареи могут иметь исключительно долгий срок службы, что было продемонстрировано при использовании в гибридных автомобилях и «выживших» EVM NiMH RAV4, которые по-прежнему хорошо работают после 100 000 миль (160 000 км) и более десяти лет службы.
К недостатком можно причислить низкую эффективность, высокий уровень саморазряда и низкую производительность в холодную погоду.
Еще их называют ZEBRA (Zeolite Battery Research Africa). Эти батареи используют в качестве электролита расплавленный хлоралюминат натрия (NaAlCl4). Эта химия также иногда упоминается как «горячая соль». Относительно зрелая технология, батарея Zebra имеет удельную энергию 120 Вт/кг и разумное последовательное сопротивление.
Поскольку аккумулятор необходимо нагревать для использования, холодная погода не оказывает сильного влияния на его работу, за исключением увеличения расходов на отопление. Они использовались в нескольких EV. Зебры могут использоваться несколько тысяч циклов заряда и нетоксичны.
Недостатки батареи Zebra включают плохое соотношение мощности к веу (