У нас все еще очень мало знаний как деградируют аккумуляторы в течение срока службы, который, по словам автопроизводителей, должен составлять до 20 лет. Но, кажется, что срок службы аккумуляторов для электромобилей намного больше, чем кто-либо мог себе представить, поскольку очень немногие из них были заменены по истечении 8-летнего гарантийного срока в 100 000 миль.
Литий-ионные аккумуляторы начинают терять емкость сразу после их изготовления, и далее по мере старения автомобилей.
Хорошая новость заключается в том, что аккумулятор для электромобилей сложнее, чем другие литий-ионные аккумуляторы, и сконструирован таким образом, чтобы срок его службы превышал гарантийный срок.
Дать точный ответ на вопрос о сроке службы аккумулятора сложно, потому что:
1. Аккумуляторы - это сложные системы. Мы вынуждены полагаться на компьютерный интерфейс, предоставляющий нам информацию об их состоянии, уровне заряда и многом другом.
2. Мы знаем больше об элементах питания, чем о батарейных блоках. Большинство строгих научных испытаний литий-ионных аккумуляторов проводятся на отдельных элементах батареи, а не на высокотехнологичных системах, используемых в электромобилях.
Но информацию можно почерпнуть из исследований старых моделей Nissan LEAF и Tesla Model S, обе из которых были в эксплуатации почти десять лет. Результаты исследования обнадеживают: похоже, что аккумуляторы EV имеют большой срок службы.
Большинство аккумуляторов для электромобилей никогда не заменялись
За последние годы было два больших отзыва аккумуляторов, оба из-за схожих недостатков аккумуляторных блоков в Chevrolet Bolt EV и EUV и Hyundai Kona Electric. Решением для обоих этих отзывов стала широкомасштабная программа замены аккумуляторов, предусмотренная производителями. Однако, за исключением этих двух отзывов, замена аккумуляторов остается редкостью.
В приведенных ниже таблицах мы показываем количество зарегистрированных владельцами замен аккумуляторов в постоянной группе из около 15 000 водителей:
За исключением двух заметных случаев гарантии производителя, неудивительно, что у LEAF и Model S самый высокий процент замены аккумуляторов, поскольку они являются одними из самых старых моделей в нашем автопарке. Ниже мы рассмотрим замены аккумуляторов по годам выпуска моделей.
Пик замен аккумуляторов в 2017 году связан с отзывом Chevrolet Bolt, в котором приоритет замены аккумуляторов был отдан моделям 2017 года. Аналогичным образом, отзыв Hyundai Kona EV был на 2019 год и некоторые модели 2020 года, что объясняет всплеск замен в 2019 году.
Мы увидели увеличение числа замен аккумуляторов без отзыва в:
• 2013 Tesla Model S (8,5%)
• 2014 Tesla Model S (7,3%)
• 2015 Tesla Model S (3,5%)
• 2011 Nissan LEAF (8,3%)
• 2012 Nissan LEAF (3,5%)
О данных: Recurrent отслеживает замены аккумуляторов с течением времени на основе статуса отзыва, самоотчетов владельца и наблюдения за необычными скачками пробега автомобиля, которые часто указывают на события замены.
Ниже находятся данные, показывающие, как запас хода электромобилей меняется со временем. Для этого были использованы реальные наблюдения сообщества, насчитывающего около 15 000 водителей. Эти диаграммы показывают, как прогнозируемый запас хода при 100% заряде изменяется в зависимости от показаний пробега одометра. Обратите внимание, что мы используем одометр в качестве показателя возраста автомобиля, поскольку дата изготовления аккумуляторов и автомобиля неизвестна.
На приведенных ниже диаграммах штриховка вокруг более темных центральных линий указывает на стандартное отклонение наших данных. Это означает, что большинство транспортных средств будут показывать оценки дальности, которые попадают в заштрихованную часть. Более темная центральная линия - это среднее значение всех данных.
Вы также можете заметить некоторые колебания в начале каждого изгиба. Обычно это связано с тем, что у нас меньше данных об автомобилях с очень небольшим пробегом.
Nissan LEAF
Nissan LEAF - старейший электромобиль массового производства, который все еще находится на дороге, и в нем было заменено больше всего аккумуляторов. Тем не менее, многие замены для LEAF ранних моделей были выполнены Nissan после того, как они обнаружили, что химический состав аккумуляторов быстро теряет заряд в условиях жары. Однако, они быстро заменили их на более мощные аккумуляторы, которые хорошо себя проявили.
Ник Томас, директор по маркетингу Nissan в Великобритании, сказал Forbes: “Почти все аккумуляторы, которые мы когда-либо производили, все еще используются в автомобилях, и мы продаем электромобили в течение 12 лет ”.
Tesla Model S
Модель S от Tesla является вторым самым ранним электромобилем массового рынка, поэтому количество замен аккумуляторов у него выше, чем у Tesla более позднего модельного ряда. Хотя кривая деградации для модели S мощностью 100 кВт * ч идеально соответствует началу идеальной кривой деградации аккумулятора, то же самое не относится к модели S с аккумулятором меньшей емкости.
Модель Tesla 3
Tesla Model 3 находится в эксплуатации с 2018 года, а также демонстрирует классическое снижение прогнозируемого запаса хода в течение первых 20 000 миль, прежде чем график выровняется. Обратите внимание, что изменения в данных, такие как увеличение дальности на 60 Км, 80 Км и 90 км в модели на 62 кВт * ч, отражают изменения в нашем компьютерном моделировании и изменения в программном обеспечении Tesla, , а не фактическое увеличение дальности.
BMW i3
Несмотря на меньший размер аккумуляторной батареи и низкий по современным стандартам запас хода, старые аккумуляторы BMW i3 работают довольно хорошо. Самый маленький, мощностью 22 кВт * ч, был выпущен в США в 2014 году. Аккумуляторы мощностью 33 кВт *ч были представлены в 2017 году. Оба в среднем пробегают 100 000 миль, при этом остается около 80% первоначальной емкости. Более поздние аккумуляторы на 42 кВт * ч были выпущены в 2019 году и, следовательно, имеют меньший пробег. Однако, предполагая схожий химический состав батареи, деградация должна быть аналогичной в аккумуляторах меньшей емкости.
Chevrolet Volt
Chevy's Volt - это гибридный автомобиль с подключаемым модулем,батарея которого меньше изнашивается из-за более бережного использования и меньшего процента полезной емкости, чем аккумуляторы у "чистых" электромобилей. Тем не менее, на это все равно приятно посмотреть, поскольку у нас есть приличная выборка автомобилей с большим пробегом.
Модели, за которыми нужно понаблюдать
Hyundai Ioniq 5 и Ford Mustang Mach-E и являются более новыми моделями в мире электромобилей, но оба авто заслуживают внимания. Интересно будет наблюдать за тем, как меняется их запас хода с течением времени. Это еще интересно, потому что обе модели поставляются с бесплатной быстрой зарядкой.
Какие гарантии говорят об аккумуляторах
Еще один способ понять ожидаемый срок службы аккумуляторов для электромобилей - посмотреть, как долго длится гарантия производителей. Стандартная гарантия в США составляет 8 лет или 100 000 миль, но производители могут решить, какой процент от первоначальной емкости аккумулятора обеспечивается в течение этого времени.
Пример гарантии производителя
• Гарантии на аккумуляторыTesla немного различаются в стандартной линейке Model 3, Long Range и Model S / X. Аккумулятор стандартной емкости модели 3 гарантированно сохраняет 70% первоначальной емкости в течение 100 000 миль или 8 лет, в зависимости от того, что произойдет раньше. Другие комплектации Model 3 и Tesla Model Y имеют гарантию 70% до 120 000 миль или 8 лет. У моделей S и X те же 8 лет, но 150 000 миль.
• Chevy (GM) имеет стандартную 8-летнюю гарантию на 100 000 миль на “компоненты электрической тяги” Bolt, Volt и Malibu. В гарантии говорится, что в течение гарантийного срока возможен износ на 10-40%.
• Hyundai в период с 2012 по 2019 год хвастался “Лучшей гарантией в Америке” с пожизненной, хотя и не подлежащей передаче гарантией на аккумулятор. Начиная с 2020 года, аккумулятор гарантированно сохранит 70% емкости в течение 10 лет или 100 000 миль.
• BMW гарантирует 70% первоначальной емкости в течение 8 лет или 100 000 миль с возможностью передачи новым владельцам.
• VW гарантировал 70% первоначальной емкости в течение 8 лет или 100 000 миль.
Эти гарантии должны подтвердить, что аккумуляторы для электромобилей служат довольно долго, и по мере совершенствования технологий мы должны ожидать появления аккумуляторов, которые будут иметь незначительный износ в течение десятилетий или сотен тысяч миль
Рабочее состояние аккумулятора и как его продлить
Аккумуляторы LEAF привели нас к выводу о долговечности литиевых батарей - они не любят высокую температуру. В самых ранних аккумуляторах LEAF не было активной охлаждающей жидкости, а это означает, что электромобили в жарком климате деградировали быстрее, чем ожидалось, и многим действительно требовалась замена батареи. Хотя многие автопроизводители извлекли уроки из ранней ошибки Nissan и установили терморегулирование в своих аккумуляторных блоках, по-прежнему верно, что аккумуляторы служат дольше, если их охлаждать настолько, насколько это возможно. Поскольку не все системы терморегулирования работают одинаково, это означает необходимость парковки в тени, охлаждение автомобиля перед зарядкой и более активное охлаждение, если вы живете в жарком климате.
Зарядка
При более высоких скоростях зарядки физические процессы протекают более интенсивно, и тем больше микроповреждений происходит с материалами аккумулятора. При зарядке очень высоким напряжением, такой как быстрая зарядка постоянным током, также выделяется много тепла, что не негативно влияет на долговечность аккумулятора. Быстрая зарядка постоянным отлично подходит для срочных поездок, но лучше избегать повседневного использования. Большинство аккумуляторов рассчитаны на обычный уровень зарядки 2 (Level 2) или 220В.
Глубина разряда
Глубина разряда показывает, сколько мощности батареи вы используете между зарядками. Например, если у вас аккумулятор емкостью 100 кВт * ч, глубина разряда в 80 кВт * ч составляет 80% емкости аккумулятора. Лабораторные исследования показывают, что аккумуляторы служат намного дольше, если глубина разряда невелика, и общепринятая точка зрения предполагает поддержание заряда в диапазоне около 50%. Другими словами, вместо того, чтобы использовать 50% заряда аккумулятора перед подзарядкой, вы можете использовать 20% заряда аккумулятора, перезарядить, а затем использовать еще 30%.
Источник: https://www.recurrentauto.com/research/how-long-do-ev-batteries-last
