Аккумуляторы электромобилей: устройство, емкость и срок службы

Основным и наиболее дорогим узлом каждого электромобиля является аккумуляторная батарея. От типа и емкости АКБ зависит скорость зарядки и пробег автомобиля. Эксплуатация транспортных средств данного типа предполагает получение энергии от коммерческих станций постоянного тока или домашних установок переменного тока. Срок службы современных аккумуляторов достаточно продолжителен, однако следует помнить, что со временем объем батареи может постепенно снижаться. Но не стоит думать, что это произойдет одномоментно. Ощутимые изменения в объеме батареи могут проявиться через много лет, но и в этом случае проблема решается достаточно просто - достаточно заменить ячейки АКБ, чтобы вернуть утраченный ресурс. К тому же сегодня стоимость такой манипуляции в сервисных центрах ниже, чем обслуживание обычного мотора в машине с ДВС.

Устройство аккумулятора электромобиля

Для каждой марки и модели срок службы батареи электромобиля указан в техническом паспорте. Тяговые АКБ в зависимости от типа работают с напряжением от 350 до 900 В. Чем выше данный показатель, тем быстрее батарея принимает зарядку.

Electric Vehicle Battery Cells

Основными элементами каждого аккумулятор электромобиля являются:

Блоки-модули с ячейками питания. Элементы состоят из положительного катода и отрицательного анода, сепаратора и электролита. В процессе зарядки ионы перемещаются от катода к аноду, при разрядке – в обратном направлении.
Контроллеры ячеек с датчиками температуры. Они отслеживают состояние модулей и при необходимости отключают соответствующую ячейку.
Для коммутации отдельных блок-модулей в батарею используются высоковольтные и типовые разъемы, а также система управления.
Система охлаждения, созданная для продления срока службы и минимизации потери емкости.
Нижняя защитная панель под днищем автомобиля для защиты батареи.

Каждый электромобиль комплектуется АКБ определенной емкости, достаточной для обеспечения пробега 400-600 км без подзарядки. Срок службы данного узла является одним из определяющих критериев при выборе транспортного средства.

Типы батарей для электромобилей

Устанавливаемые на транспортные средства типы батарей для электромобилей отличаются составом химических элементов. Соответственно могут быть различными технические характеристики и срок службы АКБ. Первый вид источников питания выполнен из литий-ионных компонентов, второй из литий-железо-фосфатных составляющих. Аккумуляторы первого вида делятся на никель-марганец-кобальтовые и никель-кобальт-алюминиевые.

К особенностям батарей разных видов можно отнести:

Никель-марганец-кобальтовые элементы питания (NMC). Они характеризуются высокой плотностью энергии, имеют высокую скорость зарядки, подлежат вторичной переработки. К недостаткам АКБ относятся короткое время эксплуатации, риск теплового разгона и высокая стоимость. Основной плюс таких моделей заключается в увеличенной дальности поездки без подзарядки.
Никель-кобальт-алюминиевые источники питания (NCA). По своим характеристикам схожи с батареями типа NMC, дают автомобилю дополнительный пробег, но имеют ограниченный срок службы. При этом такие АКБ более экологичные, но устанавливаются на транспортные средства достаточно редко.
Литий-железо-фосфатные элементы питания (LFP). Имеют увеличенный срок службы, достаточно дешевые в производстве и характеризуются низким риском перегрева. Но такие батареи более тяжелые и чувствительные к температуре, малопригодные для вторичной переработки.

Современные литий-железо-фосфатные АКБ рассчитаны на 3-5 тысяч циклов перезарядки, что примерно в 2 раза превышает показатели аккумуляторов типа NMC и NCA. Источники питания LFP можно заряжать до 100 процентов мощности без риска снизить срок службы. Несмотря на объективные преимущества, к недостаткам таких узлов можно отнести большой вес, меньший запас хода и чувствительность к низким температурам.

Electric car batteries

Сколько времени заряжается батарея электромобиля

Для любого владельца электромобиля вопрос по скорости и времени зарядки источника питания является актуальным. Рассчитать данный показатель достаточно сложно, так как способы подачи энергии на батарею могут быть разными.

Основными факторами, влияющими на время подзарядки, являются:

мощность зарядного устройства, входящего в штатную комплектацию транспортного средства;
мощность зарядной станции, от которой подается энергия - коммерческие заправки постоянного тока способны выдавать до 500 кВт мощности, соответственно время набора полной емкости варьируется от 0,5 до 1,5 часа. Для станций переменного тока аналогичный показатель начинается от нескольких часов;
пропускная способность кабеля, штатного или дополнительно приобретенного собственником электромобиля;
температура окружающей среды - чем холоднее на улице, тем медленнее будет заряжаться устройство;
срок службы источника питания - если он истек или заканчивается, зарядка займет длительное время, зачастую такие АКБ набрать полную мощность уже не смогут.

Для расчета ориентировочного времени, необходимого для получения полной зарядки, требуется разделить емкость АКБ на мощность источника подачи энергии. Так как на начальном и конечном этапах набор мощности происходит медленнее, полученную цифру надо умножить на поправочный коэффициент равный 1,3. Но данные показатели являются примерными, так как на процесс оказывает влияние большое количество факторов.

От чего зависит срок службы батареи электромобиля

Производители электромобилей гарантируют работоспособность установленных на машинах АКБ в течение определенного периода времени. В зависимости от марки и модели транспортного средства этот показатель может достигать 10 лет. Каждый год желательно проверять состояние узлов, а также контролировать процессы зарядки.

EV Power Cells Design

Источник энергии электромобиля будет служить длительное время, если исключить или минимизировать следующие моменты:

необходимо сократить количество и частоту зарядок на коммерческих станциях, так как постоянный ток большой мощности негативно сказывается на состоянии АКБ и снижает ее ресурс;
при постоянной или периодической эксплуатации электромобиля в условиях жаркого климата желательно оставлять транспортное средство под навесом или в гараже. Постоянный перегрев и воздействие высоких температур также снижают ресурс источника питания;
если АКБ часто находится в полностью разряженном или полностью заряженном состоянии, время ее полезной эксплуатации сокращается. Большинство производителей рекомендуют заезжать на заправку при разряде не ниже 10 процентов от общей емкости. Заряжать машину также рекомендуется до величины не более 90 процентов;
если используются домашние станции, желательно приобретать умные устройства с настройками включения и отключения. Также рекомендуется контролировать процесс с помощью одного из многих приложений для смартфонов;
если автомобиль заряжается от обычной или трехфазной сети, необходимо использовать кабели со встроенными устройствами контроля и автоматического отключения.

При соблюдении указанных правил и требований срок службы АКБ будет соответствовать параметрам, заявленным производителем, или лишь незначительно от них отличаться. В противном случае есть риск выхода из строя элементов электропитания гораздо раньше планируемой даты.

Приобретение и эксплуатация электрокаров – это удобно и выгодно, особенно в качестве машины для городских поездок. Важным является соблюдение всех требований и предписаний производителя, а также максимально аккуратное обращение с элементами питания.