Батерии на електрически автомобили - зареждане, пробег и живот

Техническа и сервизна информация за хибридни и електрически автомобили
Потребителски аватар
IvanMan
джедай
джедай
Мнения: 9990
Регистриран на: Пон 23 май 2005 15:12
Автомобил: Golf 7 TDI Estate BlueMotion
Двигател: CRLB
Местоположение: София

Батерии на електрически автомобили - зареждане, пробег и живот

Мнениеот IvanMan » Съб 11 яну 2020 21:15


Батериите на електромобилите.

Батерията играе ролята на резервоар, ако трябва да намерим аналог с конвенционалните автомобили. В нея се съхранява енергията, необходима за задвижване на електрическото превозно средство (ЕПС). Трите основни аспекта на този “резервоар” са - капацитет, зареждане и пробег.
Капацитет
Капацитетът на батериите при електрическите автомобили се измерва в киловат часа (kWh) - електрическа мерна единица за количеството енергия използвано за един час от 1 kW мощност. По-просто казано - колкото повече kWh е капацитетът на батерията, толкова по-голям ще бъде пробегът на превозното средство.
Не трябва да бъркаме мерната единица за капацитет (kWh), с мерната единица за мощност на електромотора (kW). Мощността на мотора, е това което прави въртящия момент на електромобилите така впечатляващ.

Зареждане

Към момента има три основни метода на зареждане:
Вкъщи със зарядно от първо ниво (идва заедно с електромобила), което можете да свържете директно към стандартен домашен контакт и да започнете процеса на зареждане. Зареждането от първо ниво е много бавно. За да заредите напълно Nissan Leaf ще са ви необходими между 6 и 8 часа, докато ако имате електромобил с по-голяма батерия, като Hyundai Kona, то ще трябва да изчакате 43 часа, преди отново да седнете зад волана и да разполагате с пълна батерия. Зарядната мощност от подобно зарядно е най-често 10 ампера / 2.4 kW.
По-бърз вариант за зареждане вкъщи е със зарядна станция от второ ниво. Тези станции се купуват отделно и предлагат зарядна мощност между 3.7-22 kW. Инвестицията в подобна станция си заслужава, защото така зареждането става няколко пъти по-бързо.
Публично зареждане на станция за бързо DC зареждане. Това е най-бързият начин за да заредите вашето ЕПС. Отнема около 75 минути за да заредите батерия с голям капацитет от 0 до 80 процента. Зареждането от трето ниво предлага мощности между 25 и 50 kW.

Пробег

Пробегът зависи от факторите на околната среда и натоварването, така че за разлика от конвенционалните автомобили, когато използвате някоя екстра на електромобила, свързана с електричество, вие всъщност изразходвате и батерията.
Системата за регенериране на енергия при спиране е добър помощник в това отношение, защото може да възобнови част от енергията използвана за цели странични от шофиране.
Състоянието на зареждане (SOC) се определя като наличен капацитет в ампер-часа (Ah) и се представя процентно в общия капацитет. Състоянието на здравето на батерията (SOH) представлява мярка, показваща способността на батерията да съхранява и доставя електрическа енергия в сравнение с нова батерия.
Също като смартфоните, с времето и остаряването, батерията губи способностите си да съхранява енергия. Това означава, че напълно заредена батерия след години, няма да може да предложи същия пробег, както в началото.
Следващото поколение електромобили, които очакваме към края на 2019 и през 2020 година, се очаква да отговорят на нуждите на шофьорите и да предлагат още по-голям пробег с едно зареждане. Очакваме пускането на пазара на ЕПС, които могат да приемат бързо DC зареждане от трето ниво с мощност до 150 kW. Зареждане с подобна мощност би заредило голямата батерия на Audi e-tron до 80 процента за тридесет минути! Последните слухове около новото Porsche Taycan, гласят, че от немския производител подготвят възможност за зареждане с мощност от 350 kW.

Какъв живот имат батериите на електромобилите?

Батериите на електромобилите нямат безкраен живот и са скъпи за подмяна.
Литиево-йонните батерии са подходящи за използване в електромобили по същата причина, поради която са подходящи за телефони и лаптопи. Те предлагат добра енергийна плътност и са сравнително леки. Макар и основните химически елементи да са същите, начинът по който батериите се изтощават и зареждат играе важна роля за техния живот.
Зарядни цикли
Телефоните са снабдени с малки батерии, поради необходимостта да бъдат лесни за пренос и поставяне в джоба. Малкият капацитет на батерията, причина от вече споменатите размери, изисква честото използване на цялата батерия в ходя на деня и се стига до ситуации в които телефонът просто се изключва поради липса на енергия.
Зареждане от 0% (или близко до 0%) до 100% е най-честият сценарий за една батерия на смартфон. Според Buchmann, основател на Cadex Electronics и автор на Battery University - изчерпателен образователен източник за технологията на батериите - литиево-йонните батерии могат да издържат 500 цикъла, преди да започне сериозно намаляване на способността им да съхраняват енергия.
Само 500 цикъла е страхотна новина за компании, като Apple и Samsung, които биха искали да купувате телефон всяка година, но две години употреба дори не е близо до изискванията за един електромобил, който се очаква да бъде използван над десетилетие от поне няколко собственици.
За щастие батериите на електромобилите не са подложени на този лош сценарий. Те са проектирани да издържат, благодарение на сериозни системи, които не позволяват тяхната бърза “смърт”.
Защитни буфери
Една от протекциите, която всички производители използват, са така наречените защитни буфери. Шофьорите на електрическо превозно средство никога не използват цялата налична електрическа енергия в батерията. Когато колата покаже, че сте на 0%, вие всъщност не сте. Буфер от енергия предотвратява вече споменатото зареждане от 0% до 100%, което би скъсило живота на батерията.

battery.jpg
battery.jpg (75.95 KиБ) Видяна 1606 пъти


Не всички производители показват работния капацитет, така нареченият “usable capacity”. Chevrolet Volt Plug-in hybrid например разполага с 18.4 kWh батерия, като 14 kWh е използваемата енергия - около 75% от общия капацитет на батерията. Това означава, че зареждане от 0% до 100%, всъщност е по-скоро от 15% до 90%. Този буфер позволява хиляди цикли на зареждане преди батерията да загуби своите способности, за разлика от стотици при телефон или лаптоп.
Една от най-лошите ситуации за литиево-йонна батерия е тя да бъде изтощена до 0% и да не бъде заредена. Резервът от енергия при електромобилите е начин за превенция на подобни ситуации - 0% за шофьора не означава 0% за батерията.

Система за контрол на температурата на батерията

Друг вид защита използвана в електрическите превозни средства е системата за термален контрол. Подобно на хората, литиево-йонните батерии са най-продуктивни при температура около 21 градуса.
Въпреки че ниските температури намаляват пробега и влошават представянето на електромобила, те не са такава заплаха за живота на батерията, както високите температури.
За да са защитени от деградация на батерията, много (но не всички) електрически превозни средства разполагат със система за контрол на температурата, която охлажда батериите.

Гарантиран жизнен цикъл

Почти всички електрически превозни средства имат гаранция на своите батерии. Тя в повечето случаи е 8 години или 100,000 мили (160,000 километра). Това всъщност е доста дълъг период за гаранция на компонент от един автомобил, вероятно по-дълъг от периода в който собственикът ще притежава превозното средство.
Дългата гаранция е предназначена да накара шофьорите да се чувстват по-сигурни за една от основните части в своя електромобил. Производителите също така не биха предложили толкова дълъг гаранционен период, ако не бяха сигурни в батериите които предлагат - те също не искат да сменят батерии.
Не е тайна, че батериите за електромобили са скъпи, като общата стойност често надхвърля хиляди долари. Макар и литиево-йонните батерии да са нова технология за автомобилната индустрия, колите винаги са носели нещо което е много скъпо за подмяна при повреда - двигателят с вътрешно горене. Двигателите трябва да задвижват превозното средство през целия му живот - макар и гаранцията им в повечето случаи да е пет години.
Електрическите превозни средства все още са изключително нови за пазара и притесненията свързани с тях са напълно разбираеми, но трябва да се има предвид, че Tesla Model S е по пътищата от 2012 година, а Roadster от 2008. От Tesla имат много примери на техни автомобили изминали стотици хиляди километри с изключително малка деградация на батерията.
Най-правилно е да мислим за батериите, като компонент, който ще издържи толкова, колкото и самото превозно средство.

Вреди ли на батерията зареждането от бърза DC станция?

Според официалния сайт на Kia Motors, “Честото използване на бързозарядна DC станция може да повлияе негативно на представянето и издръжливостта на батерията, поради което Kia препоръчва минимизиране на използването на подобни станции”.
Как работят този тип станции
Публичните бързи зарядни станции от трето ниво, могат да заредят батерията до 80% в рамките на 30-60 минути в зависимост от превозното средство и температурата на въздуха (при студено време батерията се зарежда по-бавно).
При зареждане в домашни условия променливият ток (AC) е преобразуван в прав (DC) от самия електромобил, но при зареждане от бърза зарядна станция, електромобилът приема директно прав ток. Това позволява зареждането да става по-бързо. Станцията кореспондира с превозното средство към което е свързана и получава информация за статуса на зареждане и доставя необходимото количество енергия. Станцията регулира потока от мощност, така че да не повреди зарядната система или батерията на електромобила.
След като зареждането е стартирано и батерията е достатъчно загрята, потокът от електричество се увеличава до максималния възможен за конкретното превозно средство. Станцията ще поддържа тези нива на заряд възможно най-дълго, макар и да е възможно скоростта да падне, ако електромобилът подаде подобна индикация към станцията. При достигане на определено ниво от капацитета на батерията (обикновено 80%), мощността пада до степен еквивалентна на зареждане със станция от второ ниво.

Ефект от честото използване на бързозарядна станция

Приетото твърдение в индустрията е, че бързото зареждане води до по-бързо намаляване на капацитета на батерията. Въпреки това, проучване водено от Националната Лаборатория на Айдахо (INL) е стигнала до заключение, че животът на батерията може да бъде повлиян от бързозарядна станция, когато даден електромобил се зарежда единствено от зарядна станция от трето ниво (нещо, което почти няма как да се случи).
От INL направили тест с четири електромобила Nissan Leaf, модел 2012 година, които били карани и зареждани два пъти дневно. Два от автомобилите били зареждани от 240 V зарядна станция (от второ ниво), каквато обичайно се използва в гаража за домашно зареждане, докато другите две коли били зареждани единствено от станции от трето ниво. Електромобилите били карани при еднакви условия и минавали по сходен маршрут ежедневно. Капацитетът на батериите бил тестван на всеки 10,000 мили.
След като и четирите електромобила изминали 50,000 мили, зарежданите единствено от станции от второ ниво били изгубили 23% от началния капацитет на батерията, докато зарежданите на бързозарядни станции изгубили 27%.
Хубаво е да се отбележи, че по-голямата част от едногодишния тест е бил проведен при изключително високи температури, което допълнително влияе на живота на батерията.
Зареждането на бърза DC станция може да има ефект върху живота на батерията, но този ефект е изключително минимален, особено ако този вид станции не са единствения начин за зареждане на електрическото превозно средство.




Върни се в “Е-мобилни VW”

Кой е на линия

Потребители, разглеждащи този форум: Няма регистрирани потребители и 1 гост