пн-пт 09:00 - 19:00
info@avtocharge.ru
Ваш город: Москва
Ваш город
Москва?
Выберите город
По данному запросу ни одного города не найдено!
Что нужно знать о батарее электромобиля?

Что нужно знать о батарее электромобиля?

Рассказываем, как устроен самый дорогой узел электрокара.

По теме:
Nissan Leaf: актуален ли в 2022?
Nissan Leaf: актуален ли в 2022?
Подробный обзор Nissan Leaf с учетом современных реалий,…
По теме:

Рассказываем, как устроен самый дорогой узел электрокара.

Батарея – это дорогостоящий компонент электрокара. Она является главным источником энергии, который приводит машину в движение. Именно от батареи зависит стоимость автомобиля на электротяге и дальность его хода. Как же устроен самый сложный узел электромобиля, как долго он может прослужить и как правильно его эксплуатировать?

Чем обусловлена высокая стоимость батареи?

батарея электрокара

В 2010 году, когда электромобили только начинали пробиваться на рынок, каждый «батарейный» кВт/ч стоил примерно 1200 долларов, что многократно дороже, чем энергия, которую он запасал. За двенадцать лет развития аккумуляторных технологий цена хранения электроэнергии снизилась до 150 долларов. Более того, этот параметр будет дешеветь на 10-15% каждый год. Несмотря на это, в цене электрокара именно доля батареи остается самой высокой.

Дороговизна батареи обусловлена несколькими причинами:

  • Размер. Аккумуляторная сборка электромобиля, дальность хода которого составляет 350 километров, весит около 500 килограммов.
  • Почти на 90% этот узел состоит из мощных электропроводящих шин и дорогих аккумуляторных ячеек – в их производстве используются редкие химические элементы, цветные и драгоценные металлы.
  • Каждая батарея имеет множество электронных блоков и датчиков, цепи защиты и контур терморегулирования.

Для чего электромобилю нужна высоковольтная батарея?

Тяговая батарея электромобиля отличается от автомобильного аккумулятора рабочим напряжением. Вместо 12 В (или 24 В у грузовых авто) даже у первых электрокаров оно измерялось сотнями вольт. Сегодня 350-450 В – стандартное напряжение. У дорогих моделей оно выше, например, у Porsche Taycan достигает 800 В, а электрическая платформа электрогрузовиков базируется на 1200- или 1600-вольтовой системе.

Высоковольтная система позволяет запасти намного больше энергии на единицу массы батареи. Если сложить батарею обычного электромобиля из простых автомобильных аккумуляторов, для их перевозки понадобится грузовик. Кроме того, токи в высоковольтной системе при той же мощности двигателя ниже – значит, можно использовать более тонкие провода для экономии массы.

Какие ячейки используют в батареях электрокаров

123456.jpeg
leaf-battery-hevcars.jpeg
258.jpeg

В отличие от автомобильных аккумуляторов, ячейки батарей для электрокаров не содержат электролит или заменяющий его гель. По своему наполнению они похожи на обычные батарейки для гаджетов.

Первые электромобили оснащали никель-металлгидридными (Ni-MH) аккумуляторами. Они позволяли запасти до 300 Вт/ч. Но на практике удавалось использовать лишь пятую часть их возможностей. Им на смену пришли литий-ионные элементы, которые долгое время считали невыгодными из-за высокой стоимости. Но только они могли обеспечить реальную удельную энергоемкость на уровне 100-250 Вт·ч/кг.

Компания Tesla начала использовать цилиндрические Li-Ion ячейки формата 18650 (немного больше батареек АА), которые предназначались для батарей для ноутбуков. В Tesla Model S они собраны в шестнадцать 25-вольтовых модулей.

Японские производители предпочитают аккумуляторные элементы плоской формы, которые специально разработаны для электромобилей, – их удобнее собирать в пакеты необходимой емкости. Европейские выбирают еще более технологичные ячейки, которые имеют форму брусков.

Технология производства литий-ионных ячеек уже достаточно отработана крупными компаниями из Китая, Японии и Южной Кореи. Более подробно о них можно почитать в статье «Топ-5 производителей аккумуляторных батарей для электромобилей».

Отметим, что Li-Ion – это общее название разных по составу аккумуляторов:

  • Литий-кобальтовые – обеспечивают самую высокую энергоемкость, но взрывоопасны и токсичны.
  • Литий-марганцевые – запасают меньше энергии и перестают работать при температуре -10℃.
  • Литий-железо-фосфатные – наиболее стабильные, обладают нормальной энергоемкостью и работают даже при -30℃.
  • Графен-полимерные и литий-серные пока на стадии разработки. Они позволят достичь еще большей энергоемкости и скорости заряда.

Как электроника управляет батарей

Тяговая батарея представляет собой матрицу из соединенных друг с другом элементарных низковольтных ячеек. Их зарядкой и разрядкой занимается целая сеть микропроцессоров на разных уровнях матрицы.

Так, каждая аккумуляторная ячейка оснащена одним или парой датчиков температуры и собственным контроллером, которые отвечают за безопасные токовые режимы, защиту от перенапряжения, перегрева и т.д.

За зарядку блока из десятка или сотен ячеек отвечает контроллер BMU. Он балансирует токи между последовательно и параллельно соединенными аккумуляторными элементами.

Центральный контроллер BMS отвечает за общее управление и распределение энергии в зависимости от типа зарядки (медленная, обычная, быстрая или сверхбыстрая). Он также следит за оптимальным распределением нагрузки на все модули.

Как электроника защищает батарею и людей

Вышеназванные блоки управления контролируют не только ячейки АКБ, но и всю электрическую сеть, которая соединяет элементы. Если одна ячейка дает сбой, система управления снижает на нее нагрузку или вовсе перестанет заряжать, чтобы исключить даже минимальный риск внутреннего повреждения батареи.

Электроника также контролирует силовые цепи электрокара. При внештатных отклонениях в приводе или при утечках токов мощные реле разрывают цепи. От короткого замыкания защищают классические предохранители. Физическое состояние всех критически важных соединений отслеживается по сквозной шине контроля разъемов. Также применяются датчики удара, которые защищают от поражения током при аварии. При их срабатывании с цепей снимается напряжение.

Корпус батареи

корпус батареи

У большинства автомобилей на электротяге батарея похожа на плиту и расположена под полом салона. Таким образом удобно делать модульные батареи, которые отличаются весом, емкостью, размером, стоимостью, но взаимозаменяемые в рамках одной электрической платформы.

Такая компоновка требует повышенной прочности корпуса батареи. Поэтому ее конструируют таким образом, чтобы она выдерживала сильные удары со всех сторон. Днище АКБ тоже должно обеспечивать герметичность и противостоять ударам, например, от летящих камней. Поэтому батарея – самый прочный элемент электромобиля.

Добавьте к этому гидрозащиту, систему патрубков, набор специальных защищенных высоковольтных разъемов, крепеж к кузову, который у некоторых моделей делает батарею частью силовой структуры электромобиля, и простая «коробочка для аккумуляторов» становится техношедевром, который делается по специальной технологии из высокопрочных алюминиевых сплавов и нержавеющих сталей.

Эксплуатация батареи

батарея электрокара

Батарея электрокара, как и любой другой перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор, по мере использования теряет свою емкость. Это естественный процесс. Из статьи «Деградация батареи. Можно ли избежать?» вы узнаете, как продлить срок службы АКБ.

На ресурс батареи негативно влияют:

    • Частое применение скоростных ЭЗС мощностью более 100 кВт/ч. Это отличный вариант для подзарядки в дороге, когда всего за 30-40 минут можно восстановить запас хода до 200 километров. Но для аккумуляторных ячеек зарядка сверхинтенсивными токами – стресс. Для регулярной зарядки рекомендовано использовать станции мощностью до 22 кВт/ч. Такие можно установить в гараже, во дворе или на подземном паркинге.
    • Работа при сильно отрицательных температурах. Зимой лучше оставлять электрокар в гараже, подключенным к ЭЗС до самого выезда, а накануне включать по таймеру подогрев от электросети.
    • Регулярная подзарядка до 100%.

За последние десять лет батареи подешевели в три раза, а их емкость возраста в разы. Но они все еще остается самыми дорогостоящими компонентами электрокаров. Немалая доля в стоимости АКБ приходится на корпус, который отличается высокой прочностью и довольно сложный в изготовлении.

Распределением энергопотоков внутри батареи занимается сложная система с большим количеством температурных датчиков и контроллеров. Под контролем находится каждая ячейка, модуль, участок цепи и вся батарея в целом.

Изнашивается батарея так же, как и любой перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор. Большинство производителей дают гарантию на ее работу восемь лет или 160 000 километров пробега. Как долго прослужит батарея зависит от того, как вы будете ее заряжать.

Вам также будет интересно

Конкурент Nissan Leaf от Tesla Конкурент Nissan Leaf от Tesla

Илон Маск планирует выпустить в 2023 году бюджетный электрокар марки Tesla – Model 2. Ожидаемая стоимость новинки – 25 тысяч долларов. В России конкуренцию новой Model 2 составит самый популярный и покупаемый электрокар – Nissan Leaf.

Зарядка электромобиля Nissan Leaf: основные сведения Зарядка электромобиля Nissan Leaf: основные сведения

Ниссан Лиф (Nissan Leaf) – пятиместный «городской» хетчбэк, обводы кузова соответствуют последним тенденциям автомобильного дизайна и аэродинамическим требованиям. Машина выделяется из ряда автомобилей гольф-класса. Комфортный салон оборудован цифровой приборной панелью, удобными креслами, есть опции подогрева зеркал, сидений и руля, климат-таймер (прогрев перед поездкой).

Заказать обратный звонок