Как работают аккумуляторы электромобилей

Система накопления энергии в электромобилях представляет собой аккумулятор. Тип батареи может варьироваться в зависимости от того, является ли автомобиль полностью электрическим (AEV) или гибридным электрическим (PHEV). Современные аккумуляторные технологии рассчитаны на длительный срок службы (обычно около 8 лет или 100 000 миль). Некоторые батареи могут работать от 12 до 15 лет в умеренном климате или от 8 до 12 лет в экстремальном климате. В электромобилях используются четыре основных типа аккумуляторов: литий-ионные, никель-металлогидридные, свинцово-кислотные и ультраконденсаторы.

Типы аккумуляторов электромобилей
Литий-ионные аккумуляторы
Наиболее распространенным типом аккумуляторов, используемых в электромобилях, является литий-ионный аккумулятор. Этот тип батареи может показаться знакомым — эти батареи также используются в большинстве портативной электроники, включая сотовые телефоны и компьютеры. Литий-ионные аккумуляторы имеют высокое соотношение мощности и веса, высокую энергоэффективность и хорошие высокотемпературные характеристики. На практике это означает, что батареи удерживают много энергии для своего веса, что жизненно важно для электромобилей: меньший вес означает, что автомобиль может путешествовать дальше на одном заряде. Литий-ионные аккумуляторы также имеют низкую скорость «саморазряда», а это означает, что они лучше, чем другие аккумуляторы, сохраняют способность удерживать полный заряд в течение долгого времени.

Кроме того, большинство деталей литий-ионных аккумуляторов подлежат вторичной переработке, что делает эти аккумуляторы хорошим выбором для тех, кто заботится об окружающей среде. Эта батарея используется как в AEV, так и в PHEV, хотя химический состав этих батарей отличается от тех, которые используются в бытовой электронике.

Никель-металлогидридные батареи
Никель-металлогидридные батареи более широко используются в гибридных электромобилях, но также успешно применяются в некоторых полностью электрических транспортных средствах. Гибридные электромобили не получают энергию от внешнего подключаемого источника, а вместо этого полагаются на топливо для подзарядки аккумулятора, что исключает их из определения электромобиля.

Никель-металлогидридные аккумуляторы имеют более длительный срок службы, чем литий-ионные или свинцово-кислотные аккумуляторы. Они также безопасны и терпимы к насилию. Самой большой проблемой никель-металлогидридных батарей является их высокая стоимость, высокая скорость саморазряда и тот факт, что они выделяют значительное количество тепла при высоких температурах. Эти проблемы делают эти батареи менее эффективными для перезаряжаемых электромобилей, поэтому они в основном используются в гибридных электромобилях.

Свинцово-кислотные аккумуляторы
Свинцово-кислотные аккумуляторы в настоящее время используются в электромобилях только в качестве дополнения к другим аккумуляторным нагрузкам. Эти батареи мощные, недорогие, безопасные и надежные, но их короткий срок службы и плохая работа при низких температурах затрудняют их использование в электромобилях. В настоящее время разрабатываются свинцово-кислотные аккумуляторы высокой мощности, но в настоящее время они используются только в коммерческих автомобилях в качестве вторичного накопителя.

Ультраконденсаторы
Ультраконденсаторы не являются батареями в традиционном понимании. Вместо этого они хранят поляризованную жидкость между электродом и электролитом. По мере увеличения площади поверхности жидкости увеличивается и способность аккумулировать энергию. Ультраконденсаторы, как и свинцово-кислотные аккумуляторы, в первую очередь полезны в качестве вторичных накопителей в электромобилях, поскольку ультраконденсаторы помогают электрохимическим батареям выравнивать нагрузку. Кроме того, суперконденсаторы могут обеспечить электромобилям дополнительную мощность при ускорении и рекуперативном торможении.

Как работают аккумуляторы электромобилей?
Полностью электрические транспортные средства имеют электрический тяговый двигатель вместо двигателя внутреннего сгорания, используемого в автомобилях с бензиновым двигателем. В AEV используется тяговый аккумулятор (обычно литий-ионный аккумулятор) для хранения электроэнергии, используемой двигателем для приведения в движение колес автомобиля. Тяговый аккумулятор — это часть автомобиля, которую необходимо подключать к сети и заряжать, а ее эффективность помогает определить общий запас хода автомобиля.

В гибридных электромобилях с возможностью подзарядки электрический тяговый двигатель питается от тягового аккумуляторного блока, очень похожего на AEV. Основное отличие состоит в том, что аккумулятор также оснащен двигателем внутреннего сгорания. PHEV работают на электроэнергии до тех пор, пока батарея не разрядится, а затем переходят на топливо, которое приводит в действие двигатель внутреннего сгорания. Аккумулятор, обычно литий-ионный, можно заряжать от сети, с помощью рекуперативного торможения или с помощью двигателя внутреннего сгорания. Комбинация аккумулятора и топлива дает PHEV больший запас хода, чем их полностью электрические аналоги.