Jak działa akumulator samochodu elektrycznego?

Akumulator litowo-jonowy zasila każdy rodzaj pojazdu elektrycznego. Od samego początku stała się technologią referencyjną na rynku pojazdów elektrycznych. Jak to działa? Specjaliści sieci IZI by EDF udzielą Państwu aktualnych informacji na temat działania, charakterystyki, zalet i wad akumulatora do pojazdów elektrycznych.

Streszczenie

Jak działa akumulator pojazdu elektrycznego?

Jeżeli lokomotywa wykorzystuje jako energię benzynę lub olej napędowy, nie dotyczy to pojazdów elektrycznych. Wyposażone są w akumulator o różnej autonomii, który należy ładować na stacji ładującej.

Każdy pojazd elektryczny jest faktycznie wyposażony w kilka akumulatorów:

• Dodatkowa bateria;
• I akumulator trakcyjny.

Jaka jest ich rola i jak działają?

Dodatkowa bateria

Podobnie jak kamera termowizyjna, pojazd elektryczny ma dodatkowy akumulator. Ten akumulator 12 V służy do zasilania akcesoriów samochodowych.

Akumulator ten zapewnia poprawną pracę różnych urządzeń elektrycznych, takich jak:

• Okna elektryczne;
• Radio ;
• Różne czujniki pojazdu elektrycznego.

Zatem awaria akumulatora pomocniczego pojazdu elektrycznego może spowodować pewne awarie.

Akumulator trakcyjny

Istotną rolę odgrywa centralny element pojazdu elektrycznego – bateria trakcyjna. Rzeczywiście, przechowuje naładowaną energię w stacji ładującej i zasila silnik elektryczny podczas podróży.

Działanie baterii trakcyjnej jest dość złożone, dlatego element ten jest jednym z najdroższych podzespołów pojazdu elektrycznego. Koszt ten hamuje też obecnie rozwój elektromobilności na świecie. Niektórzy dealerzy oferują umowę wynajmu akumulatora trakcyjnego przy zakupie pojazdu elektrycznego.

Akumulator litowo-jonowy jest zdecydowanie najczęściej stosowanym typem akumulatora w pojazdach elektrycznych. Ze względu na swoją trwałość, wydajność i poziom bezpieczeństwa jest to naprawdę technologia referencyjna dla większości producentów.

Istnieją jednak różne rodzaje akumulatorów do pojazdów elektrycznych:

• Bateria niklowo-kadmowa;
• Akumulator niklowo-metalowo-wodorkowy;
• Bateria litowa;
• Bateria litowo-jonowa.

Tabela podsumowująca zalety różnych akumulatorów do pojazdów elektrycznych

Różne rodzaje baterii	Zalety
Nikiel kadmowy	Lekki akumulator o doskonałej żywotności.
Wodorek niklu	Lekka bateria o niskim poziomie zanieczyszczeń i dużej pojemności magazynowej energii.
Lit	Stabilne ładowanie i rozładowywanie. Wysokie napięcie znamionowe. Znacząca gęstość masy i energii wolumetrycznej.
Litowo-jonowa	Wysoka energia właściwa i objętościowa.

Tabela podsumowująca wady różnych akumulatorów do pojazdów elektrycznych

Różne rodzaje baterii	Ograniczenia
Nikiel kadmowy	Ponieważ poziom toksyczności kadmu jest bardzo wysoki, materiał ten nie jest już używany.
Wodorek niklu	Materiał jest drogi. System chłodzenia jest wymagany do kompensacji wzrostu temperatury proporcjonalnie do obciążenia.
Lit	Recykling litu nie jest jeszcze w pełni opanowany. Powinno istnieć zautomatyzowane zarządzanie energią.
Litowo-jonowa	Problem palności.

Wydajność baterii

Moc silnika elektrycznego wyrażona jest w kilowatach (kW). Z drugiej strony kilowatogodzina (kWh) mierzy energię, jaką może dostarczyć akumulator pojazdu elektrycznego.

Moc silnika cieplnego (wyrażoną w koniach mechanicznych) można porównać z mocą silnika elektrycznego wyrażoną w kW.

Jeśli jednak chcesz zainwestować w pojazd elektryczny o najdłuższym czasie pracy na baterii, będziesz musiał przejść do pomiaru kWh.

Żywotność baterii

W zależności od modelu pojazdu elektrycznego jego zasięg może wynosić średnio od 100 do 500 km. Rzeczywiście, niski poziom naładowania akumulatora wystarcza do codziennego korzystania z pojazdu elektrycznego, aby odwieźć dzieci do szkoły lub do pracy w pobliżu. Ten rodzaj transportu jest tańszy.

Oprócz modeli klasy podstawowej lub średniej, istnieją również modele z wyższej półki, które są znacznie droższe. Na cenę tych samochodów duży wpływ ma wydajność akumulatora.

Jednak ten typ pojazdu elektrycznego może przejechać do 500 km w zależności od stylu jazdy, rodzaju drogi, warunków pogodowych itp.

Aby zachować autonomię akumulatora podczas długiej podróży, specjaliści z sieci IZI by EDF radzą w szczególności wybrać elastyczną jazdę i unikać zbyt szybkiego przyspieszania.

Czas ładowania baterii

Specjaliści sieci IZI by EDF zadbają w szczególności o: montaż stacji ładowania pojazdów elektrycznych, ... Odkryj wszystkie istniejące rozwiązania do ładowania akumulatorów do Twojego pojazdu elektrycznego dzięki:

• Gniazdo domowe 220 V;
• Gniazdo szybkiego ładowania Wallbox;
• I stacja szybkiego ładowania.

Gniazdo domowe 220 V

W domu można zainstalować gniazdko domowe na 220 V. Czas ładowania wynosi od 10 do 13 godzin. Następnie możesz ładować samochód przez noc, aby móc z niego korzystać przez cały dzień.

Gniazdo szybkiego ładowania Wallbox

Jeśli wybierzesz gniazdo szybkiego ładowania, zwane też Wallbox, czas ładowania ulegnie skróceniu:

• Przez 4 godziny w wersji 32A;
• Przez 8 lub 10 godzin w wersji 16A.

Stacja szybkiego ładowania

Na parkingach kondominium lub supermarketach i parkingach biznesowych można również naładować samochód na stacji szybkiego ładowania. Koszt tego urządzenia jest oczywiście najwyższy.

Jednak czas ładowania baterii jest bardzo szybki: zajmuje 30 minut.

Tabela zbiorcza cen urządzeń do ładowania akumulatorów pojazdów elektrycznych

Typ urządzenia do ładowania baterii	Cena (bez instalacji)
Złącze szybkiego ładowania	Około 600 XNUMX euro
Stacja szybkiego ładowania	Około 900 €

Jak działa bateria litowo-jonowa?

Zasada działania tego typu baterii jest złożona. Elektrony krążą wewnątrz baterii, tworząc różnicę potencjałów między dwiema elektrodami. Jedna elektroda jest ujemna, druga dodatnia. Są zanurzone w elektrolicie: cieczy przewodzącej jony.

Faza rozładowania

Gdy akumulator zasila pojazd, elektroda ujemna uwalnia zmagazynowane elektrony. Są one następnie połączone z elektrodą dodatnią przez obwód zewnętrzny. To jest faza rozładowania.

Faza ładowania

Odwrotny efekt występuje, gdy akumulator jest ładowany w stacji ładującej lub kompatybilnym wzmocnionym gniazdku elektrycznym. W ten sposób energia przekazywana przez ładowarkę przenosi elektrony obecne w elektrodzie dodatniej na elektrodę ujemną. 

Baterie BMS: definicja i działanie

Oprogramowanie BMS (Battery Management System) steruje modułami i elementami tworzącymi baterię trakcyjną. Ten system zarządzania monitoruje baterię i optymalizuje jej żywotność.

Gdy bateria ulegnie awarii, to samo dzieje się z BMS. Jednak niektórzy producenci pojazdów elektrycznych oferują usługę przeprogramowania BMS. W ten sposób miękki reset może uwzględniać stan baterii w czasie T.

Jak niezawodny jest akumulator do samochodu elektrycznego?

Akumulator litowo-jonowy słynie z niezawodności. Należy jednak uważać, w szczególności tryb ładowania może wpłynąć na jego trwałość. Ponadto we wszystkich przypadkach żywotność baterii i wydajność ulegają pogorszeniu.

Kiedy samochód elektryczny się psuje, bardzo rzadko przyczyną jest akumulator. Rzeczywiście, zimą szybko przekonasz się, że Twój samochód elektryczny nie ma problemów z uruchomieniem pomimo zimna, w przeciwieństwie do lokomotywy spalinowej.

Dlaczego akumulatory litowo-jonowe z czasem ulegają degradacji?

Gdy pojazd elektryczny pokonuje wiele kilometrów, wydajność akumulatora powoli spada. Wtedy widoczne są dwa czynniki:

• Skrócona żywotność baterii;
• Dłuższy czas ładowania baterii.

Jak szybko starzeje się akumulator pojazdu elektrycznego?

Na szybkość starzenia się baterii mogą wpływać różne czynniki:

• Warunki przechowywania pojazdu elektrycznego (w garażu, na ulicy itp.);
• Styl jazdy (przy aucie elektrycznym preferowana jest jazda ekologiczna);
• Częstotliwość ładowania na stacjach szybkiego ładowania;
• Warunki pogodowe w rejonie, którym jeździsz najczęściej.

Jak zoptymalizować żywotność baterii pojazdu elektrycznego?

Biorąc pod uwagę powyższe czynniki, można zoptymalizować żywotność akumulatora trakcyjnego. W każdej chwili producent lub zaufana strona trzecia może zdiagnozować i zmierzyć SOH (stan zdrowia) baterii. Pomiar ten służy do oceny stanu akumulatora.

SOH porównuje maksymalną pojemność akumulatora w czasie testu z maksymalną pojemnością akumulatora, gdy był nowy.

Utylizacja: drugie życie akumulatora pojazdu elektrycznego

W sektorze pojazdów elektrycznych Problem z utylizacją baterii litowo-jonowych w pojazdach elektrycznych pozostaje poważnym problemem. Rzeczywiście, jeśli pojazd elektryczny jest czystszy niż lokomotywa spalinowa (problem z produkcją węglowodorów), ponieważ wykorzystuje odnawialne źródła energii, problemem jest energia elektryczna, odzyskiwanie litu i recykling.

Kwestie środowiskowe

Akumulator pojazdu elektrycznego może zawierać kilka kilogramów litu. Wykorzystywane są inne materiały, takie jak kobalt i mangan. Te trzy różne rodzaje metali są wydobywane i przetwarzane w celu wykorzystania ich w budowie akumulatorów.

Lit

Dwie trzecie zasobów litu wykorzystywanego do rozwoju akumulatorów do pojazdów elektrycznych pochodzi z pustyń solnych Ameryki Południowej (Boliwia, Chile i Argentyna).

Wydobywanie i przetwarzanie litu wymaga dużej ilości wody, co powoduje:

• wysychanie wód gruntowych i rzek;
• Zanieczyszczenie gleby;
• Oraz zakłócenia środowiskowe, takie jak wzrost zatruć i poważnych chorób miejscowej ludności.

kobalt

Ponad połowa światowej produkcji kobaltu pochodzi z kopalń kongijskich. Te ostatnie wyróżniają się zwłaszcza w odniesieniu do:

• Górnicze warunki bezpieczeństwa;
• Wyzysk dzieci do wydobycia kobaltu.

Opóźnienie w sektorze recyklingu: wyjaśnienia

Jeśli akumulator litowo-jonowy jest sprzedawany od 1991 roku w sektorze elektroniki użytkowej, kanały recyklingu tego materiału zaczęły się rozwijać znacznie później.

Jeśli lit nie został początkowo poddany recyklingowi, wynikało to głównie z:

• O jego dużej dostępności;
• Niski koszt jego wydobycia;
• Wskaźniki ściągalności pozostały dość niskie.

Jednak wraz z rozwojem elektromobilności potrzeby podażowe zmieniają się w szybkim tempie, stąd potrzeba sprawnego kanału recyrkulacji. Obecnie średnio 65% baterii litowych jest poddawanych recyklingowi.

Rozwiązania w zakresie recyklingu litu

Obecnie niewiele jest przestarzałych pojazdów elektrycznych w porównaniu z lokomotywami spalinowymi. Umożliwia to praktycznie całkowity demontaż pojazdów i zużytych elementów akumulatorów.

W ten sposób lit, a także aluminium, kobalt i miedź mogą być zbierane i poddawane recyklingowi.

Nieuszkodzone baterie mają inny obwód. Rzeczywiście, tylko dlatego, że czasami nie generują już wystarczającej mocy, aby zapewnić kierowcom odpowiednią wydajność i zasięg, nie oznacza to, że już nie działają. W ten sposób otrzymują drugie życie. Są one następnie wykorzystywane do użytku stacjonarnego:

• Do magazynowania odnawialnych źródeł energii (słonecznej, wiatrowej itp.) w budynkach;
• Do zasilania stacji szybkiego ładowania.

Sektor energetyczny musi jeszcze wprowadzić innowacje, aby znaleźć alternatywy dla tych materiałów lub uzyskać je w inny sposób.

Instalacja stacji ładowania samochodów elektrycznych