Как оценить срок службы литиевой батареи и что влияет на ее эффективность? Рассказывает инженер

Любые аккумуляторные батареи со временем становятся менее эффективными.

По мере химического старения литий-ионных батарей не только теряется мощность, но и увеличивается импеданс батареи (то есть внутреннее сопротивление аккумулятора), что приводит к снижению ее способности обеспечивать максимальную мгновенную мощность, или «пиковую мощность». Импеданс батареи может временно увеличиваться в состоянии низкого заряда и при низких температурах. Добавив к этим факторам химический возраст, получим еще более значительное увеличение импеданса.

Для нормального функционирования электромобиля устройства должны иметь возможность мгновенно получать энергию от батареи, а батарея с высоким импедансом может оказаться не в состоянии обеспечить достаточную мощность для системы. Недостаток мощности связан с падением напряжения, иногда даже ниже минимального уровня, необходимого для нормальной работы электронных компонентов. В таком случае система выполнит отключение для сохранения электронных компонентов. Хотя это отключение является преднамеренным с точки зрения устройства, оно может быть неожиданным для пользователя. В этот момент мы можем сказать, что ваша батарея «мертва».

Приведем конкретные цифры

В ноябре 2019 года лизинговая компания Tesloop заявила, что она прошла 330 000 миль (531 083 км) на автомобиле Model X с первоначальным запасом хода 260 миль, при этом в процессе пользования производительность снизилась на 23% (до 200 миль), что соответствует примерно 1 400-1 500 циклам зарядки.

• «Китайцы» против Tesla. Cоставлен рейтинг электромобилей по запасу хода

Влияние различных решений по терморегулированию на срок службы батареи также значительно. Батареи с жидкостным охлаждением деградируют медленнее, чем батареи с воздушным охлаждением. Geotab, ведущая компания по телематике и управлению автопарком, в 2015 году наблюдала среднегодовую скорость деградации 2,3% для батарей с жидкостным охлаждением, а также для плоских батарей Tesla Model S, по сравнению с 4,2% для Nissan Leaf с воздушным охлаждением. Задний блок модулей Nissan Leaf обычно расширяется из-за перегрева после 190 000 км пробега. Стоимость замены расширенного модуля составляла 900 фунтов стерлингов (1 235 долларов США).

Факторы эффективности батареи

На экономическую эффективность батареи влияет не только химический возраст, но и емкость батареи, а также скорость зарядки. Согласно исследованию, проведенному китайскими учеными, для водителей, использующих электрические такси, три фактора определяют их ежедневный доход: (а) начальная емкость батареи автомобиля/кВт⋅ч, (б) скорость зарядки/кВт, (в) общее количество такси.

Основываясь на данных о поездках на такси, собранных Комиссией по такси и лимузинам Нью-Йорка в мае 2016 года, и распределении местных зарядных постов, ученые использовали алгоритмы для моделирования крупномасштабного использования электрических такси, и пришли к выводу, что доход от электрических такси в значительной степени определяется емкостью батареи и скоростью зарядки. При оптимальной начальной емкости аккумулятора от 60 кВт⋅ч до 80 кВт⋅ч и скорости зарядки от 40 кВт до 120 кВт в час, электрические такси могут удовлетворить 96,5%-97,5% городского спроса на поездки.

Поэтому для городского таксиста, если он покупает EV с литиевой батареей емкостью менее 60 кВт⋅ч, химическое старение батареи оказывает более серьезное влияние на экономическую эффективность.

• Крупный агрегатор такси начал использовать китайские электрокары. Это пока эксперимент

Предыдущие инженерные примеры показали, что плоские литиевые батареи и жидкостное охлаждение являются лучшим решением для обеспечения равномерной температуры, снижая емкость батареи всего на 10% после 321 868,8 км (200 000 миль) пробега. Именно поэтому автопроизводители сейчас используют плоские литиевые батареи и жидкостное охлаждение (если они достаточно чувствительны к технологической революции).

Аналитические выводы

На данный момент можно сказать, что с учетом срока службы батареи и других необходимых факторов мы рекомендуем выбирать электромобиль с аккумуляторной батареей, которая должна:

1) иметь емкость аккумулятора от 60 кВт⋅ч до 80 кВт⋅ч, если вы используете авто в основном в городе или вблизи него.

2) иметь плоский блок батарей. Таким образом каждая батарея получает одинаковый уровень теплоотдачи, весь аккумуляторный блок прослужит дольше.

3) иметь жидкостную систему охлаждения. Воздушное охлаждение, на наш взгляд, не является надежным решением.

Линь СУЯН, команда IT-CAR.BY

Ранее в этом блоге:

• Подражая Tesla и пытаясь улучшить. BYD Seal получил новую технологию CTB: в чем преимущества

В рубрике «Блоги» мнение авторов может не совпадать с мнением редакции. По вопросам создания своего блога на сайте «Китайские автомобили» пишите на au*********@ma**.ru. Номер для сообщений в Whatsapp или Telegram: +79009260175.