Не забудь подписаться и поблагодарить нашу команду, приятного чтения!
Батарейные блоки электромобилей довольно долговечны, а литий-ионные аккумуляторы, используемые в большинстве современных электромобилей, могут прослужить не менее десяти лет без необходимости замены.
По сравнению с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, в электромобилях меньше движущихся частей, а рекуперативное торможение, как правило, означает менее частую замену колодок и дисков, а также значительно снижает требования к обслуживанию. Добавьте к этому возможность недорогой зарядки в периоды низкого спроса, и выбор в пользу покупки или аренды электромобиля — это не только снижение выбросов выхлопных газов, но и экономия с трудом заработанных долларов на топливе. Однако электромобили, как правило, стоят значительно дороже.
Электромобили дороже в покупке, чем их конкуренты с двигателями внутреннего сгорания, в первую очередь из-за стоимости производства больших литий-ионных аккумуляторных батарей. Есть надежда, что благодаря постоянным усовершенствованиям стоимость киловатт-часа снизится до такой степени, что электромобили (EV) и автомобили с двигателями внутреннего сгорания (ICE) будут находиться в равных условиях. Но даже при равенстве некоторые потребители обеспокоены тем, что потенциальная стоимость замены аккумулятора электромобиля может привести к огромным счетам в будущем.
К счастью, в связи с тем, что электромобили становятся всё более распространёнными, растущее число частных электромобилей даёт более чёткое представление о том, как долго может прослужить аккумуляторная батарея среднестатистического электромобиля. Кроме того, производители уже давно вкладывают средства в исследования и разработки, чтобы обеспечить долговечность современных аккумуляторных батарей.
Как работает литий-ионный аккумулятор
В большинстве электромобилей используется литий-ионный аккумуляторный блок. Несмотря на то, что часто появляются новости о перспективных прототипах аккумуляторов с новым химическим составом, инфраструктура для массового производства литий-ионных аккумуляторов уже создана или находится в процессе создания. Хотя литий-ионные аккумуляторы будут продолжать совершенствоваться, в ближайшем будущем вряд ли можно будет ожидать отказа от хорошо изученной технологии.
Литий-ионные аккумуляторы обладают следующими преимуществами:
- Они обладают более высокой плотностью энергии, чем обычные свинцово-кислотные аккумуляторы, используемые в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания, или никель-металлогидридные аккумуляторы, которые можно найти в некоторых гибридах, таких как новые модели Toyota с несущим кузовом, например Land Cruiser или 4Runner.
- Они саморазряжаются медленнее, чем другие типы аккумуляторов, теряя всего 1–2 процента заряда в месяц (при условии, что погодные условия не слишком экстремальные).
- Они не требуют периодической полной разрядки или какого-либо ухода за электролитами.
- Они обеспечивают достаточно стабильное напряжение даже при снижении заряда.
Однако литий-ионные аккумуляторы имеют некоторые недостатки:
- Их производство обходится дорого, а добыча необходимых кобальта и никеля сопряжена как с экологическими, так и с гуманитарными проблемами.
- Управление бортовой батареей имеет решающее значение для долговечности.
- Полная зарядка и разрядка негативно сказываются на сроке службы батареи.
- Возможен перегрев и потенциальное попадание тепла каскадом в очаги возгорания.
- Экстремальные температуры влияют на зарядку и разрядку аккумулятора.
Чтобы устранить большинство этих недостатков, автопроизводители разработали программное обеспечение для управления состоянием аккумулятора, которое включает в себя как охлаждение, так и обогрев, что помогает повысить эффективность в самых разных условиях — от норвежской зимы до техасской жары.
Возьмём, к примеру, новый Q6 e-tron от Audi, который использует ту же платформу, что и электрическая версия Porsche Macan EV. По сравнению с более ранними моделями e-tron, аккумуляторная батарея Q6 меньше, легче и состоит из меньшего количества ячеек. При её производстве используется меньше редкоземельных металлов, и Audi может собирать такие батареи примерно в два раза быстрее, чем раньше. Аккумулятор протестирован на долговечность в экстремальных погодных условиях и оснащён продуманным программным обеспечением, например, возможностью параллельной зарядки двух виртуальных аккумуляторов для снижения потерь напряжения.
Ожидаемый Срок службы батареи EV
Самый простой способ оценить ожидаемый срок службы аккумуляторной батареи — посмотреть, что обещают производители. Все автопроизводители в настоящее время предлагают как минимум восьмилетнюю гарантию на 100 000 миль для аккумуляторных батарей электромобилей.
Tesla предлагает восьмилетнюю гарантию на аккумуляторную батарею и, в зависимости от дальности пробега и типа автомобиля, гарантию на пробег от 100 000 до 150 000 миль. Эта гарантия распространяется не только на полный выход из строя аккумуляторной батареи, но и на ее деградацию. С возрастом, от цикла к циклу зарядки, литий-ионная батарея теряет часть своей общей емкости. В примечаниях к гарантии Tesla указано, что в течение гарантийного срока емкость автомобиля должна составлять не менее 70 процентов. Если они упадут ниже этого порога, их заменят бесплатно.
Кажется, это беспроигрышный вариант. Краудсорсинговое исследование, проведённое владельцами Tesla в Нидерландах с использованием данных со всего мира, показало, что у владельцев Model S средняя деградация составляет около 5% за 50 000 миль пробега. Кривая деградации также начинает снижаться, указывая на потерю около 10% мощности или даже меньше после 150 000 или даже 200 000 миль. На нашей долгосрочной модели 3 аккумулятор разрядился примерно на 6% за первые 32 000 км, но затем оставался в рабочем состоянии до конца пробега в 64 000 км.
Hyundai и Kia предлагают аналогичную гарантию на аккумуляторы для своего парка электромобилей сроком на 10 лет и пробегом 100 000 миль. Кроме того, гарантия защищает от снижения ёмкости более чем на 30 процентов в течение гарантийного срока.
Министерство энергетики США, тем временем, прогнозирует, что срок службы современных аккумуляторов для электромобилей должен значительно превышать гарантийный период, а срок службы этих аккумуляторов составляет от 12 до 15 лет при использовании в умеренном климате. Если ваш электромобиль регулярно используется в более экстремальных условиях, рассчитывайте на срок службы от 8 до 12 лет.
По состоянию на 2023 год средний возраст всех легковых автомобилей в США составляет 12 с половиной лет. Состояние аккумулятора вашего электромобиля может даже не приниматься во внимание.
Безопасность и техническое обслуживание Вашего электромобиля
К электромобилям, продаваемым в Соединённых Штатах, предъявляются те же требования по безопасности, что и ко всем другим легковым автомобилям. Кроме того, согласно Министерству энергетики, аккумуляторные батареи электромобилей должны быть заключены в герметичный корпус и выдерживать испытания, связанные с перезарядкой, экстремальными температурами, пожарами, авариями, погружением в воду, вибрациями и коротким замыканием. Электромобили также должны использовать «изолированные высоковольтные линии» и иметь возможность отключать свои электрические системы в случае аварии или короткого замыкания.
Пожары в электромобилях, вызванные перегревом, часто попадают в заголовки новостей, потому что с ними так сложно бороться. У нас более 100 лет опыта работы с легковоспламеняющимся бензином, но меньше опыта работы с автомобилями, работающими на высоком напряжении и с высоким уровнем энергии. Однако в целом электромобили статистически гораздо реже загораются, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Недавнее исследование в Швеции, в котором использовались данные страховых компаний США, показало, что на 100 000 проданных автомобилей приходится 1530 зарегистрированных пожаров для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и 3475 пожаров для гибридов. Электромобили? Всего 25.
Обслуживание электромобиля — относительно несложная задача. Владельцам нужно следить за состоянием шин, тормозных колодок и дисков, хотя последние должны служить дольше, чем в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания, поскольку функция рекуперативного торможения в электромобилях меньше изнашивает механические элементы тормозной системы.
Единственная область, в которой электромобили могут стоить дороже, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, с точки зрения обслуживания, — это шины. Электродвигатели с высоким крутящим моментом могут с легкостью выдерживать вес электромобиля, но физика не изменилась. Электромобили обычно тяжелее, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, и в целом их шины изнашиваются немного быстрее. Кроме того, шины электромобилей часто изначально имеют меньшую глубину протектора, что, несомненно, было сделано автопроизводителями для увеличения запаса хода.
Поддержание Работоспособности Аккумулятора
Программное обеспечение может практически безупречно поддерживать работоспособность аккумулятора, но несчастные случаи всё равно случаются. В большинстве электромобилей аккумуляторные блоки расположены под полом, а это значит, что авария на любом повороте может привести к физическим повреждениям.
В случае столкновения, будем надеяться, страховка покроет ущерб. Однако можно нанести электромобилю очень серьёзный и дорогостоящий ущерб, наехав на дорожный мусор. Камень, который мог пробить масляный поддон в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания, может также пробить аккумуляторную батарею, и затраты на её замену превысят даже стоимость замены двигателя.
Но в качестве примера того, как производители серьёзно относятся к защите аккумуляторов, можно привести недавно выпущенный Mercedes-Benz G580. G580 оснащён аккумулятором ёмкостью 116,0 кВт⋅ч, который расположен между лонжеронами рамы, а для защиты от проколов снизу во время езды по бездорожью имеется специальная пластина из углеродного волокна, защищающая днище. Она прочнее стали, но намного легче.
Циклы зарядки аккумулятора
Немногие владельцы играют в «бензозаправочное бинго» и ездят на автомобилях с ДВС до полного расхода топлива. На самом деле, многие производители предусматривают небольшой запас, когда стрелка указателя уровня топлива показывает «пусто», так что у вас будет достаточно хода, чтобы добраться до заправочной станции. То же самое и с электромобилями.
Большинство владельцев не будут полностью разряжать аккумулятор своего электромобиля, и встроенная система управления аккумулятором тоже этого не позволит.
Для тех, кто пользуется станциями быстрой зарядки и паркуется на улице или на подземной парковке многоквартирного дома, ситуация не сильно отличается от ситуации с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. Audi Q6 e-tron может зарядиться с 10 до 80 процентов всего за 21 минуту на зарядном устройстве на 800 вольт. Это медленнее, чем заправка бензобака на обычном заправочном станции, но можно просто выпить кофе и проверить электронную почту.
Известно, что быстрая зарядка приводит к более быстрому износу литий-ионных аккумуляторов, чем более медленные методы зарядки, такие как подключение к домашнему зарядному устройству 2-го уровня, но при современном программном обеспечении этот эффект, по-видимому, очень незначителен. Разница составляет всего несколько процентов за десятки тысяч пройденных километров.
Системы управления температурой аккумуляторных батарей
Активная система управления температурой — это ключ к поддержанию максимальной производительности литий-ионного аккумулятора электромобиля. Оптимальный диапазон рабочих температур литий-ионных аккумуляторов составляет от 50 до 86 градусов по Фаренгейту. Именно в этом диапазоне большинство современных электромобилей поддерживают свои аккумуляторы с помощью контура охлаждения/нагрева.
Подобно тому, как обогрев и охлаждение салона автомобиля расходуют энергию, обогрев и охлаждение аккумуляторной батареи электромобиля также расходуют энергию. Поэтому при движении в условиях экстремальных температур следует ожидать некоторого сокращения общего запаса хода. По крайней мере, при наличии таких систем аккумуляторные батареи электромобилей с меньшей вероятностью будут деградировать с заметной скоростью, чем при менее экстремальных температурах.
Правда в том, что в будущем аккумуляторы современных электромобилей неизбежно придётся менять. К счастью, современные аккумуляторные батареи для электромобилей должны работать без проблем почти в течение первого десятилетия использования, а возможно, и дольше. К тому времени, когда современным электромобилям понадобится замена аккумуляторной батареи, стоимость производства и материалов, скорее всего, будет намного ниже, чем сегодня.
Мы не утверждаем, что замена литий-ионного аккумулятора вашего электромобиля через десять лет будет дешёвой, но мы уверены, что это будет гораздо более доступным, чем сегодня.