Akumulatorowy pojazd elektryczny

W pojeździe elektrycznym decydującą rolę odgrywa akumulator, a właściwie akumulator. Ten składnik określa między innymi zasięg, czas ładowania, wagę i cenę pojazdu elektrycznego. W tym artykule przeprowadzimy Cię przez wszystko, co musisz wiedzieć o bateriach.

Zacznijmy od tego, że pojazdy elektryczne wykorzystują akumulatory litowo-jonowe. Baterie tego typu można znaleźć również w telefonach komórkowych i laptopach. Istnieją różne rodzaje akumulatorów litowo-jonowych, które przetwarzają różne surowce, takie jak kobalt, mangan lub nikiel. Zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest to, że mają wysoką gęstość energii i długą żywotność. Wadą jest brak możliwości wykorzystania pełnej mocy. Całkowite rozładowanie akumulatora jest szkodliwe. Kwestiom tym poświęcę więcej uwagi w następnych akapitach.

W przeciwieństwie do telefonu czy laptopa pojazdy elektryczne mają akumulator składający się z zestawu ogniw. Komórki te tworzą klaster, który można łączyć szeregowo lub równolegle. Akumulator zajmuje dużo miejsca i sporo waży. Aby maksymalnie rozłożyć ciężar w pojeździe, akumulator jest zwykle wbudowany w dolną płytę.

Pojemność

Pojemność akumulatora jest ważnym czynnikiem wpływającym na osiągi pojazdu elektrycznego. Wydajność jest podawana w kilowatogodzinach (kWh). Na przykład Tesla Model 3 Long Range ma akumulator o pojemności 75 kWh, a Volkswagen e-Up ma akumulator o pojemności 36,8 kWh. Co dokładnie oznacza ta liczba?

Wat – a zatem kilowat – oznacza moc, jaką może wytworzyć bateria. Jeśli bateria dostarcza 1 kilowat mocy przez godzinę, to jest to 1 kilowat.godzina energia. Pojemność to ilość energii, jaką może zmagazynować bateria. Watogodziny oblicza się, mnożąc liczbę amperogodzin (ładunek elektryczny) przez liczbę woltów (napięcie).

W praktyce nigdy nie będziesz miał do dyspozycji pełnej pojemności baterii. Całkowicie rozładowany akumulator - a więc wykorzystanie 100% jego pojemności - jest szkodliwy dla jego żywotności. Zbyt niskie napięcie może spowodować uszkodzenie elementów. Aby temu zapobiec, elektronika zawsze pozostawia bufor. Pełne naładowanie również nie wpływa na akumulator. Najlepiej ładować baterię od 20% do 80% lub gdzieś pomiędzy. Kiedy mówimy o akumulatorze 75 kWh, jest to pełna pojemność. Dlatego w praktyce zawsze masz do czynienia z mniejszą pojemnością użytkową.

temperatura

Temperatura jest ważnym czynnikiem wpływającym na pojemność baterii. Zimny ​​akumulator prowadzi do znacznego zmniejszenia pojemności. Dzieje się tak, ponieważ chemia w akumulatorze nie działa tak dobrze w niskich temperaturach. W efekcie zimą trzeba mieć do czynienia z mniejszym zasięgiem. Wysokie temperatury również negatywnie wpływają na wydajność, ale w mniejszym stopniu. Ciepło ma duży negatywny wpływ na żywotność baterii. Tak więc zimno ma krótkotrwały efekt, podczas gdy ciepło ma długotrwały efekt.

Wiele pojazdów elektrycznych ma system zarządzania akumulatorem (BMS), który monitoruje między innymi temperaturę. System często również aktywnie interweniuje poprzez ogrzewanie, chłodzenie i/lub wentylację.

długość życia

Wiele osób zastanawia się, jaka jest żywotność baterii pojazdu elektrycznego. Ponieważ pojazdy elektryczne są wciąż stosunkowo młode, nie ma jeszcze ostatecznej odpowiedzi, zwłaszcza jeśli chodzi o najnowsze akumulatory. Oczywiście zależy to również od samochodu.

Żywotność zależy częściowo od liczby cykli ładowania. Innymi słowy: jak często akumulator jest ładowany od rozładowanego do pełnego. W ten sposób cykl ładowania można podzielić na kilka ładunków. Jak wspomniano wcześniej, najlepiej jest ładować od 20% do 80% za każdym razem, aby przedłużyć żywotność baterii.

Nadmiernie szybkie ładowanie również nie sprzyja wydłużeniu żywotności baterii. Wynika to z faktu, że podczas szybkiego ładowania temperatura znacznie wzrasta. Jak już wspomniano, wysokie temperatury negatywnie wpływają na żywotność baterii. Zasadniczo pojazdy z aktywnym układem chłodzenia mogą to wytrzymać. Ogólnie zaleca się naprzemienne szybkie ładowanie i normalne ładowanie. To nie tak, że szybkie ładowanie jest złe.

Pojazdy elektryczne są na rynku już od dłuższego czasu. Tak więc w tych samochodach możesz zobaczyć, jak bardzo zmniejszyła się pojemność baterii. Wydajność zwykle spada o około 2,3% rocznie. Jednak rozwój technologii akumulatorów nie stoi w miejscu, więc stopień degradacji tylko się zmniejsza.

W przypadku pojazdów elektrycznych, które przejechały wiele kilometrów, spadek mocy nie jest taki zły. Teslas, który przejechał ponad 250.000 90 XNUMX km, miał czasami ponad XNUMX% pojemności baterii. Z drugiej strony jest też Teslas, w którym wymieniono całą baterię z mniejszym przebiegiem.

produkcja

Produkcja baterii do pojazdów elektrycznych rodzi również pytania: na ile ekologiczna jest produkcja takich baterii? Czy podczas procesu produkcyjnego dzieją się niepożądane rzeczy? Kwestie te są związane ze składem baterii. Ponieważ pojazdy elektryczne są zasilane bateriami litowo-jonowymi, lit i tak jest ważnym surowcem. Jednak stosuje się również kilka innych surowców. W zależności od typu baterii stosuje się również kobalt, nikiel, mangan i/lub fosforan żelaza.

Środowisko

Wydobycie tych surowców jest szkodliwe dla środowiska i niszczy krajobraz. Ponadto w produkcji często nie wykorzystuje się zielonej energii. W ten sposób pojazdy elektryczne wpływają również na środowisko. To prawda, że ​​surowce akumulatorowe w dużym stopniu nadają się do recyklingu. Zużyte akumulatory z pojazdów elektrycznych można wykorzystać również do innych celów. Przeczytaj więcej na ten temat w artykule o przyjaznych dla środowiska pojazdach elektrycznych.

Warunki pracy

Z punktu widzenia warunków pracy najbardziej problematycznym surowcem jest kobalt. Istnieją obawy dotyczące praw człowieka podczas wydobycia w Kongo. Mówią o wyzysku i pracy dzieci. Nawiasem mówiąc, dotyczy to nie tylko pojazdów elektrycznych. Ten problem dotyczy również baterii telefonów i laptopów.

Koszty

Baterie zawierają drogie surowce. Na przykład popyt na kobalt, a wraz z nim cena, gwałtownie wzrosły. Nikiel jest również drogim surowcem. Oznacza to, że koszt produkcji baterii jest dość wysoki. Jest to jeden z głównych powodów, dla których pojazdy elektryczne są droższe w porównaniu do ich odpowiedników z benzyną lub olejem napędowym. Oznacza to również, że modelowy wariant samochodu elektrycznego z większą baterią często od razu staje się znacznie droższy. Dobrą wiadomością jest to, że baterie są strukturalnie tańsze.

Pobierz

Accucentage

Samochód elektryczny zawsze wskazuje, jaki procent naładowania akumulatora. Jest również nazywany Stan naładowania zwany. Alternatywną metodą pomiaru jest Głębokość rozładowania... To pokazuje, jak rozładowana jest bateria, a nie jaka jest pełna. Podobnie jak w przypadku wielu pojazdów benzynowych lub wysokoprężnych, często przekłada się to na oszacowanie pozostałego przebiegu.

Samochód nigdy nie jest w stanie dokładnie określić, jaki procent naładowania akumulatora, więc nie należy kusić losu. Gdy bateria będzie bliska wyczerpania, niepotrzebne luksusowe elementy, takie jak ogrzewanie i klimatyzacja, zostaną wyłączone. Jeśli sytuacja stanie się naprawdę tragiczna, samochód może jechać tylko wolno. 0% nie oznacza całkowicie rozładowanego akumulatora ze względu na wspomniany bufor.

Ładowność

Czas ładowania zależy zarówno od pojazdu, jak i metody ładowania. W samym pojeździe decydujące znaczenie ma pojemność akumulatora i pojemność ładowania. Pojemność baterii została już omówiona wcześniej. Gdy moc jest wyrażona w kilowatogodzinach (kWh), pojemność ładowania jest wyrażona w kilowatach (kW). Jest obliczany przez pomnożenie napięcia (w amperach) przez prąd (wolty). Im wyższa pojemność ładowania, tym szybciej pojazd się naładuje.

Konwencjonalne publiczne stacje ładowania są zasilane prądem przemiennym o mocy 11 kW lub 22 kW. Jednak nie wszystkie pojazdy elektryczne nadają się do ładowania o mocy 22 kW. Ładowarki do szybkiego ładowania są ładowane prądem stałym. Jest to możliwe przy znacznie wyższym udźwigu. Ładowarki doładowujące Tesla ładują 120kW, a szybkie ładowarki Fastned 50kW 175kW. Nie wszystkie pojazdy elektryczne nadają się do szybkiego ładowania o dużej mocy 120 lub 175 kW.

Publiczne stacje ładowania

Warto wiedzieć, że ładowanie jest procesem nieliniowym. Ładowanie do ostatnich 20% jest znacznie wolniejsze. Z tego powodu czas ładowania jest często określany jako ładowanie do 80%.

Czas ładowania zależy od kilku czynników. Jednym z czynników jest to, czy używasz ładowania jednofazowego, czy trójfazowego. Ładowanie trójfazowe jest najszybsze, ale nie wszystkie pojazdy elektryczne się do tego nadają. Ponadto niektóre domy używają tylko połączenia jednofazowego zamiast trójfazowego.

Zwykłe publiczne stacje ładowania są trójfazowe i są dostępne w 16 i 32 amperach. Ładowanie (0% do 80%) pojazdu elektrycznego za pomocą akumulatora 50 kWh zajmuje około 16 godzin na stacjach ładowania pali 11 A lub 3,6 kW. Zajmie to 32 godziny przy 22-amperowych stacjach ładowania (słupki 1,8 kW).

Można to jednak zrobić jeszcze szybciej: z szybką ładowarką o mocy 50 kW zajmuje to niecałe 50 minut. Obecnie istnieją również szybkie ładowarki o mocy 175 kW, dzięki którym akumulator o mocy 50 kWh można naładować nawet do 80% w XNUMX minut. Więcej informacji o publicznych stacjach ładowania znajdziesz w naszym artykule o stacjach ładowania w Holandii.

Ładowanie w domu

Możliwe jest również ładowanie w domu. Nieco starsze domy często nie mają przyłącza trójfazowego. Czas ładowania zależy oczywiście od aktualnej siły. Przy prądzie 16 amperów samochód elektryczny z akumulatorem o pojemności 50 kWh ładuje 10,8% w ciągu 80 godzin. Przy prądzie 25 amperów jest to 6,9 godziny, a przy 35 amperach 5 godzin. Artykuł na temat posiadania własnej stacji ładującej zawiera więcej szczegółów na temat ładowania w domu. Możesz również zapytać: ile kosztuje pełna bateria? Na to pytanie odpowiemy w artykule o kosztach jazdy na prądzie.

Reasumując

Akumulator jest najważniejszą częścią pojazdu elektrycznego. Z tym komponentem wiąże się wiele wad pojazdu elektrycznego. Baterie są nadal drogie, ciężkie, wrażliwe na temperaturę i nieprzyjazne dla środowiska. Z drugiej strony degradacja w czasie nie jest taka zła. Co więcej, akumulatory są już znacznie tańsze, lżejsze i wydajniejsze niż kiedyś. Producenci intensywnie pracują nad dalszym rozwojem akumulatorów, więc sytuacja będzie się tylko poprawiać.