Коли ви вперше купили свій новітній смартфон, ви напевно відчували себе досить задоволеними тим, що у вас є пристрій, який зможе триматися день без додаткової зарядки. Однак через два роки ви, швидше за все, зіткнетеся з тим, що батарея вашого смартфона почне розряджатися вже після обіду.
Як вважає більшість, подібна проблема стосується й літій-іонних батарей електромобілів, проте чи так це?
Літій-іонні акумулятори добре підходять для використання не тільки в портативній електроніці, такої як смартфон чи ноутбук, але й в електромобілях. Вони мають чудову щільність та відносно легкі, що дозволяє вичавити максимальний запас ходу з будь-якої батареї, яка встановлюється в електромобілі. Хоча основні хімічні властивості батарей можуть бути однаковими, спосіб їх розрядки та перезаряджання істотно впливає на термін їх служби.
Зарядка від 0% до 100% є найбільш інтенсивним варіантом використання літій-іонної батареї. За словами Ісидора Бухманна, засновника Cadex Electronics та автора Battery University - освітнього джерела акумуляторної технології — літій-іонні акумулятори можуть циклічно заряджатися приблизно 500 разів, перш ніж почнеться помітна деградація.
500 циклів до старіння — це нормально для телефонів таких брендів, як Apple чи Samsung, які хотіли б, щоб ви купували новий телефон щороку, але два роки для електромобіля, який повинен їздити не менше 10 років, це занадто мало.
На щастя, батареї в електромобілях не підпадають під цей найгірший сценарій. Вони розраховані на тривалу роботу з серйозним захистом, яка дозволяє запобігти їх передчасній деградації.
Буфер батареї електромобіля
Один такий захист, який використовують всі виробники, називається буфером батареї. По суті, водії не можуть використовувати всю електроенергію, що зберігається в акумуляторній батареї електромобіля. Коли електромобіль показує вам, що залишилося 0% енергії, в акумуляторі фактично ще залишається запас електрики, щоб запобігти вищезгаданому циклу зарядки від 0% до 100%, який прискорив би деградацію батареї.
Не всі виробники публікують інформацію про «корисну» місткість акумулятора своїх електромобілів, але, наприклад Chevrolet зробив це для плагін-гібрида Volt. З місткості акумулятора в 18.4 кВт·год водіям фактично доступно всього 14 кВт·год - близько 75% від фактичної місткості батареї. Це означає, що заряд від 0% до 100% в автомобілі більше схожий на зарядку від 15% до 90% - набагато менш інтенсивний варіант використання акумуляторної батареї. Плагін-гібрид повинен пройти тисячі циклів зарядки, перш ніж починається серйозна деградація батареї.
Крім того, одна з найгірших речей, які ви можете зробити з літій-іонним акумулятором — це розрядити його до 0% та залишати його вирядженим без підзарядки. Цей буферний запас батареї — це спосіб перешкодити необережним користувачам зіпсувати батарею електромобіля, тому що знову ж таки - 0% заряду для водія насправді не 0% у батареї.
Захист акумуляторів від повної розрядки з'явилася в результаті засвоєних уроків з експлуатації Tesla Roadster, який вдавалося розрядити до 0% та не увімкнувши вчасно до зарядки, а пізніше треба було витягувати батарею, щоб знову привести електромобіль в робочий стан.
Говорячи про Tesla, у компанії трохи інший підхід до захисту, ніж в інших виробників. Tesla не приховує інформацію про свій буфер — їх електромобілі за замовчуванням заряджаються тільки до 90%. Ви можете налаштувати щоденний буфер зарядки в межах від 50% до 90%, в залежності від ваших особистих переваг.
Проте, Tesla дозволяє заряджати електромобілі до 100%, коли цього хоче клієнт або якщо вам потрібен додатковий запас ходу для подолання далекого маршруту. Такий підхід дозволяє водіям повною мірою використовувати електромобіль та акумулятор в разі необхідності, при цьому захищаючи його від передчасного зносу.
Відзначимо, що глава Tesla Ілон Маск, рекомендує заряджати електромобіль максимально до 80%, а розряджати до 30%, щоб не знижувати її ефективність.
Системи управління температурним режимом
Ще один захист електромобілів, який використовується для контролю зносу батареї — управління температурою. Літій-іонні акумулятори найкраще працюють при тій же температурі, що й люди — це 21°C.
Хоча холодна температура тимчасово знижує запас ходу та продуктивність, вона не загрожує терміну служби батареї так само, як це робить висока температура. Робота при високих температурах може прискорити процес деградації батареї.
Щоб захистити транспортні засоби від передчасної деградації батареї, багато яких, хоча і не всі електромобілі оснащені складними системами управління температурним режимом з рідинним охолодженням для підтримки температури батарей на безпечному рівні. Це має велике значення для електромобілів, які експлуатуються в особливо спекотних кліматичних умовах.
У той час як автомобілі з рідинним охолодженням, такі як Tesla, добре працювали в спекотних регіонах, батареї перших Nissan Leaf відчували високий рівень деградації, оскільки у них немає активної системи охолодження. При цьому Nissan заявляє, що батареї в Leaf прослужать 22 роки, приблизно на 10-12 років довше, ніж сам електромобіль.
Майже всі акумулятори електромобілів мають гарантію не менше 8 років та 160 000 км пробігу. Більшість виробників гарантують певний термін служби батареї протягом цього періоду часу. 8 років або 160 000 км — це довгий термін гарантії на компонент автомобіля. Тривалі гарантійні терміни покликані допомогти водіям відчувати себе більш впевнено в експлуатації своїх електромобілів. Автовиробники не стали б пропонувати такий тривалий гарантійний термін, якщо б не знали, що їх обладнання може працювати так довго, адже вони також не хочуть платити за заміну батарей!
Технологія електромобілів все ще нова, тому зрозуміло, що люди ще побоюються, але Tesla Model S випускається з 2012 року, і вже існують приклади з великим пробігом, які зазнали лише мінімальну деградацію акумуляторів. Так що краще за все думати про батареї, як про довічні компоненти електромобілів — вони повинні прослужити стільки ж, скільки й електричні транспортні засоби.
За матеріалами: HEvCars
