Электромобилю не обойтись без ☀️ грелки аккумулятора! вы ещё думаете двс конец?

Разновидности аккумуляторов для электромобилей

Как уже говорилось, для электромобиля в основном используются литиевые аккумуляторы. Такая конструкция батарей всем хорошо знакома по аккумуляторам в мобильных телефонах, планшетах и ноутбуках. Существуют также графеновые аккумуляторы для электромобилей, но, поскольку их разработка находится буквально в зачаточном состоянии, можно смело утверждать, что в обозримом будущем тип АКБ в электромобилях не изменится, поскольку все основные разработки ведутся именно в отношении литий-ионных моделей. Обусловлено это в первую очередь большим количеством возможных зарядок-разрядок данного типа аккумуляторов, а именно этот показатель является главным для батареи электрокара. Уже сегодня, при правильной эксплуатации, литий-ионные батареи способны выдерживать несколько тысяч полных циклов зарядки-разрядки без ощутимой потери мощности.

Существует четыре основных подкатегории аккумуляторов для электрокаров:

Никель-кобальт-марганцевые АКБ. Наиболее распространённый вид литиевых аккумуляторов. Применение кобальта существенно увеличивает срок службы батареи, что и делает её лидером на рынке (возможно, временным). Хотя такие аккумуляторы не лишены заметных недостатков, среди которых в первую очередь выделяют большую стоимость и боязнь высоких температур.
Алюминий-ионные АКБ. Использование алюминия позволило существенно снизить стоимость аккумулятора, повысив при этом его безопасность и эксплуатационные качества. Однако стоит отметить, что разработки данного типа батарей начаты сравнительно недавно, поэтому на сегодняшний день они занимают весьма малую долю от общего количества АКБ.
Литий-серные АКБ. Батареи для электромобилей с наибольшей среди аналогов энергетической ёмкостью. Но наряду с этим несомненным достоинством у литий-серных батарей есть один существенный недостаток – невысокое количество циклов зарядки-разрядки. Хотя активные исследования в этом направлении, возможно, вскоре позволят решить эту проблему.
Металл-воздушные АКБ. Основные достоинства этого типа батарей – малый вес, долговечность и безопасность. Всё это благодаря тому, что вместо одной из пластин (а именно катода) используется воздушная прослойка, которая, в отличие от любого другого материала, не взаимодействует ни с окислителем, ни с металлом.

Существует ещё ряд экспериментальных моделей литиевых батарей, но, поскольку пока новейшие аккумуляторы для электромобилей существуют только на стадии прототипов, не станем уделять им внимания.

Обслуживание и замена батарей электромобиля

Электромобили неприхотливы в обслуживании. Новой батареи хватает на длительное время эксплуатации. Достаточный аккумуляторный заряд обеспечивает максимальный пробег. Со временем приходится сталкиваться с такой проблемой, как замена аккумулятора.

Сделать это непросто, поскольку стоит учитывать следующее:

Подбор происходит в индивидуальном порядке, поскольку все модели разные.
Каждая переустановка аккумулятора должна параллельно программироваться с бортовым компьютером, иначе работать автомобиль не будет. Делает это исключительно профильный специалист.
Модульная конструкция сегодня позволяет ремонтировать блок, если повредился определённый отсек. Полное истощение батареи свидетельствует о необходимости её замены.

Как выбрать электромобиль, что сравнивать?

Еще не так давно автовладельцы и подумать не могли о том, что на дорогах появятся автомобили, использующие в качестве топлива электрическую энергию.

Тем не менее, электромобили появились гораздо раньше, чем машины с двигателем внутреннего сгорания. В 1941 году был сконструирован первый электромобиль. Из-за сложностей с подзарядкой аккумулятора, такие машины не получили широкого распространения. Однако, второй половине XX века электромобили снова обрели популярность. Связано это было, в первую очередь, с ухудшением экологической обстановки и увеличением цен на нефтепродукты. Однако и этот бум вскоре прошел – производители выкупили все проданные машины с последующей утилизацией. Такие действия объяснялись окончанием срок службы аккумуляторов, установленных в электромобилях.

В начале двухтысячных интерес к электромобилям появился снова. Первой компанией, которая стала выпускать электромобили, стала американская фирма Tesla Motors. Вслед за ней автомобили, использующие в качестве топлива в электрическую энергию, стали выпускать и другие мировые автоконцерны.

Сегодня огромное количество автолюбителей задумывается о том, чтобы пересесть с обычных автомобилей с ДВС на экологически чистые и экономичные электромобили. С каждым годом ассортимент таких агрегатов растёт, что значительно затрудняет выбор покупателя. Именно поэтому в нашем материале “Лучшие электромобили 2019 года” мы собрали самые выгодные предложения авто этого класса.

Сегодня большой популярностью пользуются гибридные автомобили – машины в конструкции которых присутствует электромотор и двигатель внутреннего сгорания. В таких авто аккумуляторы не требуют обязательной подзарядки от сети – двигатель внутреннего сгорания запускает генератор, который вырабатывает нужное количество энергии для работы электродвигателя.

Если сравнивать электромобили с гибридами и обычными авто с ДВС, то первые имеют ряд неоспоримых преимуществ:

Коэффициент полезного действия тяговых электродвигателей в разы больше чем у двигателей внутреннего сгорания – 90-95%. Для сравнения: самый эффективный ДВС имеет КПД 42%.

Один из лучших электромобилей

Благодаря особой конструкции электромобиля (отсутствие радиатора и других систем охлаждения) в разы уменьшается лобовое сопротивление автомобиля при движении.

В сравнении с другими транспортными средствами, электромобили недорогие в обслуживании, не требуют частого ТО.

Если посчитать стоимость заправки обычного автомобиля и сравнить её со стоимостью зарядки электромобиля, мы получим очевидную экономию.

Также нельзя не сказать, что некоторые электромобили в разы превосходят своих дизельных и бензиновых собратьев в показателях мощности.

В то же время, у этого вида транспорта есть определенные недостатки:

К сожалению, в России недостаточно развита инфраструктура для широкого распространения электромобилей. В частности, специализированных заправок очень мало, а на станциях техобслуживания не всегда знают, что делать с «необычным авто».

К числу недостатков можно отнести и низкий уровень шума, который создает определенную опасность для пешеходов – ведь они зачастую ориентируются на громкий звук работающего двигателя приближающейся машины.

Охлаждение ВВБ

В отличие от автомобилей внутреннего сгорания диапазон новых моделей авто в значительной мере зависит от температуры окружающей среды. Зимой, когда термометры начинают показывать отрицательные значения, производительность батареи снижается. Это приводит к сокращению расстояния, которое можно преодолеть на одном заряде (в некоторых моделях разница может достигать 50%). Слишком высокая температура наружного воздуха также не способствует качественной работе батарей и уменьшает их диапазон, правда, в меньшей степени. Кроме того, перегрев этих элементов опасен и порой приводит к их деформации, а в крайних случаях – даже к самовозгоранию. Именно поэтому производители оснащают свои машины системами охлаждения и (не всегда) подогревом аккумуляторов. Такие системы называются ВВБ. Также в большинстве электромобилей под капотом рядом с двигателем вы найдете классический аккумулятор.

Но прежде чем перейти к обзору решений, используемых в электромобилях, напомним, что в «электриках» используются два типа аккумуляторов. Первый – классическая АКБ, похожая на ту, что используется в автомобилях сгорания. Она используется для питания фонарей, дворников, радио и другого оборудования. Второй – набор тяговых батарей, которые накапливают энергию, используемую для движения автомобиля. В настоящее время для этой цели обычно используются литий-ионные аккумуляторы.

Важно: по сути, системы охлаждения тяговых батарей можно классифицировать по следующим видам охлаждения:

активное жидкостное;
активное воздушное;
пассивное.

Как утилизировать ВВБ электромобиля

Ученые уже давно озабочены данной проблемой, ведь технологий недорогостоящей, глубокой и не наносящей вреда окружающей среде переработки довольно токсичных литий-ионных элементов в первое время вообще не было. Сегодня они уже существуют: медные шины и корпуса утилизируют как обыкновенный цветной металл, а ячейки размывают спецсоставом, что дает возможность заново пускать в ход содержащийся в полученном растворе литий и другие элементы.

В то же время, подобных предприятий по переработке аккумуляторных батарей в мире мизерное количество, поэтому эффективным, пускай даже и временным решением, стало повторное использование ячеек либо АКБ электрокаров целиком в разнообразных стационарных источниках хранения и резервирования энергии. Они нужны станциям генерации электрической энергии от солнечных панелей и ветряков.

Кроме того, их можно применять в частных домохозяйствах либо в структуре городских энергосетей. К примеру, в Японии, отработавшие свое аккумуляторы электромобилей уже используются для обеспечения уличного освещения, в Париже такие устройства приводят в движение лифты, а в Амстердаме обеспечивают электричеством целый стадион.

Почему аккумулятор стареет и с какой скоростью это происходит

Высоковольтная батарея современного электрокара — это саморегулирующаяся система с «мозгами», которые исключат все вредные для нее режимы. Аккумулятор не нуждается в сервисном обслуживании, кроме считывания возможных ошибок электроники, а также, при надобности, обновлениях ее прошивки.

Практический опыт подтверждает, что даже при самом жестком режиме эксплуатации с частыми зарядками, аккум без особого напряга способен выдержать 100–160 тыс. км пробега. Теоретически, самым критичным периодом является первый год эксплуатации, когда отдельные ячейки могут отказаться работать надлежащим образом. Но, здесь, как и в случае с битыми пикселями на мониторах: оставшиеся в строю с большой вероятностью будут функционировать надежно, а падение общей энергоемкости АКБ будет еле заметным.

Первые признаки старения, как правило, начинают давать о себе знать только к третьему году эксплуатации, когда падение энергоемкости ВВБ может дойти до показателя 10–15% от исходного значения. А далее процесс деградации будет замедляться. Даже на восьмой год функционирования в аккумуляторе часто остается намного больше гарантированных производителями 70% емкости.

Производители источников электропитания

На этом рынке доминируют азиатские компании. Объяснение простое — в Китае находятся крупнейшие в мире залежи солей лития и редкоземельных металлов, в частности кадмия. Их добыча и переработка — очень грязное производство, но в Поднебесной долго не существовало экологического законодательства, а рабочая сила стоила дешево.

Например, CATL, то есть Contemporary Amperex Technology, снабжает не только китайские компании, но и BMW, Volkswagen, Daimler, Volvo, Toyota, Honda. Импортные электромобили получали субсидии при ввозе в страну, только если были оснащены китайскими АКБ.

Второе место по объему производства занимает BYD, принадлежащая Уоррену Баффету. Большая часть ее продукции используется в ее собственных электрокарах и электробусах.

АКБ для Tesla Motors, Toyota, Honda и Ford Motor поставляет японская компания Panasonic. Ее заводы разбросаны по всему миру, в том числе и Китаю. Южная Корея представлена компанией LG. Ее продукцией комплектуются е-керс компаний Ford, Renault, Hyundai, Volkswagen, Volvo и Tesla.

Конкуренцию ей составляет инновационная Samsung SDI, дочерняя фирма суперкорпорации Samsung Electronics. Открылся собственный завод компании Tesla, разумеется, самый большой в мире. Гегемония азиатских производителей наконец-то поколеблется.

Графеновые батареи

Электрический автомобиль должен питаться от качественной АКБ для нормальной эксплуатации. Одним из самых современных, тонких, прочных и выносливых материалов является графен. Его производство недорогое, поэтому графеновая батарея выходит дешевле на 77%, чем литиевая. Делать такие устройства сумеет много стран, так как вещество распространено в природе.

Важно! Полного 8-минутного подзаряда хватит на 1000 км пробега. В скором будущем планируется полностью перевести электрические автомобили на такой вид топлива

Если оснастить свой электрокар подобной батареей нового поколения, то зарядка осуществится меньше, чем за 10 мин. В Германии начали недавно тестировать электромобили на графеновых АКБ

В скором будущем планируется полностью перевести электрические автомобили на такой вид топлива. Если оснастить свой электрокар подобной батареей нового поколения, то зарядка осуществится меньше, чем за 10 мин. В Германии начали недавно тестировать электромобили на графеновых АКБ.

Что такое детский электромобиль

Детский электрокар – это игрушечный автомобиль с электроприводом. Некоторые модели оснащены пультом дистанционного управления, чтобы родители могли удаленно контролировать ребенка, управляя машиной. По сути, это обычный электромобиль, только маленького размера и с упрощенной конструкцией шасси. Если говорить об обслуживании детского электрокара, то в нем только два главных элемента, требующие правильного обращения и своевременного ухода:

аккумуляторные батареи;
электродвигатели.

К батареям мы вернемся ниже. А вот электродвигатели хоть и неприхотливы и долговечны, все же время от времени нуждаются в обслуживании. Это довольно простая процедура по замене коллекторных щеток, которые просто стираются со временем, так как состоят из графита, который одновременно проводит ток и чистит контактную группу.

Какие технологии будут доминировать в будущем?

Можно предположить, что в будущем технология литий-полимерных (Li-Po) батарей также вытеснит многие другие решения. Для производства используется менее токсичный материал, а вес батареи меньше. Сегодня такие АКБ компактных размеров используются на беспилотных летательных аппаратах. В разработке у специалистов есть еще несколько технологий, которые могут стать хорошим заделом на будущее и заменить токсичные и небезопасные элементы на более современные, экологически чистые и долговечные.

Очевидные тренды на будущие несколько лет следующие:

Уменьшение веса батарей. Сегменты должны становиться легче, чтобы уменьшать общий вес автомобилей.
Увеличение запаса хода. Ученые активно работают над тем, чтобы создать более емкие и выносливые аккумуляторы.
Замена для Li-ion технологии. Это позволит победить одну из самых серьезных проблем электрических машин – низкую экологичность аккумуляторов.
Снижение опасности взрыва. Это также фактор замены литий-ионных батарей, который активно обсуждается в сфере исследователей.
Обкатка новых технологий. Уже существуют альтернативные технологии, которые явно будут иметь успех в будущем.

В качестве одной из альтернативных технологий можно вспомнить об американском стартапе, который предложил использовать специально подготовленный алюминиевый лист в качестве аккумулятора. Такое устройство одноразовое, его хватает на 700 км пробега, затем алюминий идет на вторичную переработку, так что стоимость пробега не будет слишком высокой. Но пока это только концептуальные решения, а не серийная продукция.

Предлагаем посмотреть видео о начинке аккумулятора Tesla:

Как сконструирован корпус аккумулятора

Когда для постройки электрокаров за основу брались традиционные автомобили, их накопители энергии обладали довольно затейливыми формами, а причина этого проста — размещение их на месте топливных баков, «запасок» и ненужных валов.

Сегодня же, у большинства e-cars аккумуляторы находятся под полом салона и из-за этого они по своей форме максимально похожи на плоскую плиту. В данном формате особенно удобно исполнять модельные батареи — «плиты», разнящиеся массой, габаритами, энергоемкостью и стоимостью, но взаимозаменяемые в рамках одной электроплатформы.

В то же время, подобная компоновка предъявляет повышенные требования к прочности корпуса аккумуляторной батареи. Ее силовую структуру проектируют так, чтобы она могла выдержать серьезные удары со всех сторон. Днище же электронакопителя должно обеспечивать его герметичность и защищать от точечных повреждений, к примеру, от летящих камушков либо от ударов об скверную дорогу. Так что, здесь можно с полной уверенностью считать батарею самой прочной и практически неубиваемой составляющей «электрички».

Добавляем к этому гидрозащиту, систему патрубков для охлаждения и вентиляции, комплект защищенных высоковольтных разъёмов и все остальное, что требуется для проведения диагностических мероприятий. Еще, крепление к кузову, делающее у некоторых электромашин АКБ частью его силовой структуры.

А теперь, что мы видим: не сложная по задумке «коробочка для батареек» на поверку оказывается техническим шедевром, который не штампуют одним ударом пресса, а создают по сложной технологии из высокопрочных алюминиевых сплавов и нержавеющих сталей.

Основные правила использования батареи

Как уже говорилось выше, каждая батарея имеет срок службы. Но чтобы она прослужила максимально долго, следует выполнять довольно простые правила

И особое внимание стоит уделить тому, как зарядить аккумулятор

Сперва полностью разрядите АКБ, после чего подключите зарядное устройство (ЗУ) и полностью зарядите аккумулятор. Не отключайте ЗУ до полной зарядки. Это единственное правило правильно эксплуатации современных Li-ion и гелиевых батарей. Запомните, что никакие «разгоны» не помогают, а лишь усугубляют положение.

Зарядное устройство (или сама батарея) оснащены контроллером, который при достижении 100% заряда просто отключает ЗУ. Поэтому держать АКБ на зарядке больше положенного срока (оставлять на всю ночь или более того) просто нет смысла.

Если вы складываете электромобиль на длительное хранение, например, на зиму, то стоит зарядить батарею на 60-80% и оставить в сухом прохладном месте

При этом важно помнить, что каждый аккумулятор имеет так называемый саморазряд. Поэтому длительное хранение (более полугода) потребует от вас процедуры полной разрядки и зарядки АКБ один раз в полгода (максимум раз в год)

Электромобили станут доступнее

В августе 2021 года утверждена «Концепция по развитию производства и использования электрического автомобильного транспорта в Российской Федерации на период до 2030 года», которая прогнозирует снижение цен на электромобили до привлекательного уровня в ближайшие 6–8 лет. В первую очередь это связано с развитием технологий и удешевлением производства аккумуляторных батарей.

В качестве меры поддержки со стороны правительства запланированы программы развития зарядной инфраструктуры, станций техобслуживания и ремонта, предоставление льгот по транспортному налогу, бесплатная парковка в черте города, доступ на полосы для маршрутных транспортных средств и др.

Возможно, мечтая пересесть с обычных машин на электромобили, многие автолюбители полагают, что откажутся от некоторых привычных видов профилактики и обслуживания. Конечно, цена и качество топлива и моторного масла уже не будут их волновать, но к охлаждающим жидкостям интерес точно не пропадет.

Какие ячейки применяют в ВВБ электромашин

В отличие от традиционных автомобильных батарей, внутри ячеек электрокаровского аккумулятора нет электролита или заменяющего этот состав геля. Там «сухо» и по своему наполнению они приближены к бытовым батарейкам.

Не первых EV стояли никель-металлгидридные (Ni-MH) батареи, которые сулили весьма впечатляющую энергоемкость — в 1 кг такого девайса теоретически можно было запасти до 300 Вт·ч. Но реально, удавалось использовать лишь пятую часть их возможностей. По прошествии нескольких лет стандартом для электрокаров стали литий-ионные (Li-Ion) элементы, продолжительное время считавшиеся невыгодными по причине более высокой стоимости. В то же время, только эти элементы могли обеспечить реальную удельную энергоемкость на уровне 100–250 Вт·ч/кг.

Tesla взяла на вооружение цилиндрические литий-ионные батарейные элементы формата , изначально предназначавшиеся для аккумуляторов ноутбуков. В седане Model S, 7104 такие ячейки собраны в шестнадцать 25-вольтовых модулей.

Японские же автопроизводители сделали выбор в пользу аккумуляторных ячеек, специально предназначенных для электромашин. Они имеют плоскую форму и их удобно собирать в пакеты требуемой емкости. Европейские бренды стремятся иметь дело с еще более технологичными ячейками, выполненными в виде увесистых брусков.

Технология производства литий-ионных ячеек уже на достаточно хорошем уровне отработана несколькими крупными компаниями, дислоцирующимися главным образом в Юго-Восточной Азии:

Panasonic;
Toshiba;
LG Chem;
Samsung SDI;
Automotive Energy Supply Corp;
CATL;
BYD и др.

Каждый формат предлагает свои плюсы и минусы. Так, аккумуляторный блок в состав которого входят цилиндрические ячейки получается более габаритным, на зато цилиндры легче подвергать охлаждению.

Вообще, Li-ion является общим названием для группы совершенно разных по составу аккумуляторов. К примеру, существуют литий-кобальтовые элементы, предлагающие самую высокую энергоемкость, будучи при этом самыми капризными. Они разочаровывают ограниченным ресурсом, взрывоопасностью и вдобавок токсичностью.

Литий-марганцевые элементы отличаются меньшей прихотливостью и стоят не так дорого, но в то же время такие изделия могут запасать более скромный объем энергии и практически утрачивают свою работоспособность при температуре -10 градусов.

Наиболее стабильными и высокоресурсными характеристиками щеголяют литий-железо-фосфатные АКБ. У данных изделий емкость пребывает на уровне остальных, но степень саморазряда и порог рабочих температурных режимов ниже (до -30 градусов).

Существуют аккумы созданные на основе смесей разных металлов, а также особые литий-титанатные. Сегодня они являются самыми дорогостоящими, однако за счет очень низкого внутреннего сопротивления способны принимать сверхбыструю зарядку высоким током.

И даже при таком широком выборе нельзя утверждать, что литий-ионная технология взяла верх. Ведутся разработки нескольких интересных альтернатив с целью найти дешевую замену литию — это алюминий-ионные и металл-воздушные накопители электроэнергии. А с целью достижения еще большей скорости заряда и емкости, инженеры работают с графен-полимерными и литий-серными разновидностями.

Кстати сказать, аккумуляторы для гибридных транспортных средств нередко отличаются от чисто электрокаровских не только размерами, но и составом

Завязано это на иную специфику работы: в гибриде важно быстро и предельно эффективно заряжать АКБ во время замедлений, а при подзарядке от розетки большее значение имеет энергоемкость

Основные критерии выбора батареи

Многие владельцы последнего чуда техники утверждают, что две 6-вольтные батареи гораздо продуктивнее и выносливее одного аккумулятора в 12 V. Это действительно так, ведь глубина цикла у АКБ меньшей емкости гораздо лучше. Но не всегда удается применить умещение двух батарей на 6 V в одной клетке. Обусловлено это тем, что места, отведенного под аккумулятор в электромобиле, просто не хватает. Преимущество же 12-вольтных АКБ заключается в прочности и износостойкости. В таких аппаратах установлены надежные и толстые пластины, которые прослужат дольше.

Ключевым моментом при выборе аккумулятора для детской машины становится возможность размещения его в штатном месте установки. К прочим правилам подбора батареи можно отнести:

Мощность и емкость родной АКБ. Если в электромобиле стоит аккумуляторная батарея на 6 V, то выбор аналога довольно большой. Современный рынок наполнен различными брендами. Если емкость родного аккумулятора составляет 12 Ач при 6 V, то стоит выбрать агрегат с такими же показателями. В случаях, когда этот показатель изначально минимальный, например, 4−6 Ач, его можно увеличить, выбрав более емкостный прибор.
Размер батареи. Встречается всего пять номиналов габаритов, поэтому выбрать нужную АКБ не составит труда, достаточно измерить оригинальный аккумулятор линейкой. Если посадочное место предполагает установку более крупногабаритного и емкого аккумулятора, то стоит выбрать современный и мощный аппарат.
Режим работы АКБ. В детских автомобилях используются циклические батареи, которые маркируются буквами HR и W (для аккумуляторов, выполненных по AGM-технологии), GL и GX (для гелевых агрегатов).

Как правильно заряжать Li-ion аккумулятор

При эксплуатации литий-ионных аккумуляторов, необходимо правильно заряжать устройство и контролировать этот процесс. Зарядка осуществляется по специальной схеме, а контроль при помощи дополнительных плат или обычного сопротивления (резистора).

Двухступенчатая схема зарядки

Двухступенчатая схема заряда является оптимальным способом зарядки литиевых аккумуляторов. В этом случае контроллер заряда имеет повышенную нагрузку, однако это не сказывается на сроке службы устройства.

Обобщённый график заряда литий-ионного аккумулятора.

Выполнение первого этапа зависит от того, каким током будет насыщаться устройство. Номинальная величина тока равна 0,2-0,5 С (С — емкость аккумулятора), а мощность 12,6 вольт. Постоянный зарядный ток обеспечивается путем работы зарядного устройства (ЗУ), которое поднимает потенциалы на клеммах аккумулятора. При отметке в 4,2 В батарея набирает 70-80% заряда, и первый этап заканчивается.

Второй этап характеризуется постоянным напряжением и постепенно снижающимся током. Устройство поддерживает потенциал на отметке 4,15-4,25 В и контролирует параметры тока. Чем выше показатель, тем меньше становиться ток. Величина 0.05-0.01 С говорит об окончании процесса.

Как контролируют параметры зарядки

Литиевые аккумуляторы нуждаются в контроле, так как они работают в узком диапазоне изменения напряжения. Оптимальным значением считается 3 — 4,2 В. Контроллер установлен в зарядном устройстве, однако каждая батарея имеет свои прерыватели и модули защиты. В случае нарушения какого-либо параметра защитная функция отключает банку и разрывает цепь.

Виды контроллеров заряда литий-ионного аккумулятора.

Контроллер обеспечивает различные функции управления:

переводит режимы CC/CV;
контролирует подачу энергии в банках;
подает ток, компенсирующий саморазряд;
измеряет температуру, предотвращая порчу батареи;
отключает зарядку.

Зарядить аккумулятор без контроллера можно, используя резистор, включенный последовательно с устройством. Собрать схему своими руками несложно, если предварительно будут рассчитаны сопротивление, мощность резистора и ток заряда.

Схема заряда литий-ионного аккумулятора без контроллера. Резистор используется для ограничения тока заряда и защиты АКБ.

Преимущества и недостатки Li-ion аккумуляторов

Li-ion аккумуляторы обладают рядом неоспоримых достоинств: повышенный срок службы при небольших размерах, малом весе и более высокая по сравнению с батареями других типов энергетическая плотность. Литиевые батареи принимают высокий ток зарядки и разрядки. Поэтому зарядка займет меньше времени, пройдет более эффективно (это полезно при рекуперации энергии во время торможения).

Однако при этом нельзя допускать перегрева: чем выше ток, тем сильнее нагрев. И вопрос не только в сокращении срока службы аккумуляторов, но и в риске возникновения пожара, так как у лития низкая устойчивость к возгоранию. Поэтому еще на стадии производства строго следят за технологией: мельчайшая примесь в сепараторе ячеек может способствовать возникновению внутренних замыканий, которые в состоянии нагреть литий до температуры возгорания.

Под крышкой аккумулятора устанавливается устройство, реагирующее на повышение температуры увеличением сопротивления, и другое, которое разрывает электрическую связь между катодом и положительной клеммой при повышении давления газов внутри аккумулятора выше допустимого предела. В ходе эксплуатации за безопасностью следит специальная электроника, контролирующая температуру в каждой ячейке, температуру модуля, в котором они собраны, и температуру пакета аккумуляторов. Необходима и эффективная охлаждающая система.

Саморазряд Li-ion аккумуляторов составляет всего лишь 4-6 % за первый месяц, затем – еще меньше: за год аккумуляторы теряют 10-20% запасенной емкости. Потери емкости у Li-ion аккумуляторов в зависимости от температуры в несколько раз меньше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов. Ресурс-500-1000 циклов.

Графеновые батареи

Уже приняты во многих странах законопроекты о том, что часть ежегодно продаваемых авто должна работать на электричестве, либо транспортные средства должны быть гибридными.

Там выделяются деньги помимо рекламы, еще и на строительство заправок, поэтому сеть их уже сегодня достаточно развитая. Все, конечно, ждут с нетерпением, когда наступит эра электромобилей. Возможно, их время придет тогда, когда увеличится время автономной работы отаккумулятора для электромобиля и уменьшится, необходимое для подзарядки время?

Материал будущего

О нем говорят, как о «самом-самом»: «самого»:

самый легкий и прочный;
самый электропроводящий и надежный;
тонкий. Толщина в миллион меньшая, чем лист бумаги. Он чрезвычайно легкий. Один м.кв. весит 0,77 грамм. Прозрачный, водонепроницаемый, гибкий, экологичный, и прочный (его прочность превышает прочность стали в 200 раз);
сверхпроводимый. В сравнении с современными кремниевыми чипами обладает в 100 раз большей проводимостью.

Помимо этого, он вырабатывает энергию, обладает высокой теплопроводностью, в сочетании с разными материалами способен изменять свойства. А еще – он способен восстанавливаться после повреждения.

В природе он достаточно распространен (во всех странах его достаточно много), а в производстве недорогой.

Немного истории

Создатели самого уникального материала отмечены Нобелевской премией. Как правило, прежде чем открытие применяется на практике, приходится ждать немало лет. Но с графеном было все по-другому.

Объясняется это тем, что изобретатели не стали хранить в тайне его технологию, а всему миру о ней рассказали (и показали видео). Благодаря этому, возможно, совсем близко время, когда он доступен будет умельцам, способным своими руками сделать графеновую батарею.

Принцип работы

Он идентичен тому, который имеют щелочные, кислотные и свинцовые электролиты, т.е. в основе также лежит электрохимическая реакция.

Конструкция

Здесь графеновые батареи схожи с литий-ионными батареями с твердым электролитом. Угольный кокс, по составу приближающийся к чистому углероду, служит у них катодом.

Американцы предлагают для изготовления катода использовать чередующиеся кремневые и графеновые пластины, а для анода использовать традиционный кобальт лития.

Разработчики России нашли иное решение. Они вместо дорогой и небезопасной (токсической) литиевой соли предлагают использовать в аккумуляторах для электромобилей оксид магния, цена которого значительно меньше, а сам он экологичный.

Не совпадают мнения ученых касательно инноваций. Американские считают, что емкость графеновых батарей в десять раз выше литий-ионных, а россияне – только в два.

Производители графеновых батарей

Массово их стали выпускать 3 года назад, т.е. в 2015 году. Занимается их изготовлением, например, испанская фирма Graphenano. Их использование в электрокарах доказало эффективность использования графена в качестве катода.

Чтобы зарядится полностью, такой батареи нужно меньше 10 минут, а точнее, 8. Покрываемое расстояние тоже увеличено до 1000 км (против 300).

С этой фирмой сотрудничает китайский производитель Chint, купивший за 18 миллионов евро 10% акций испанского производителя.

Вначале намечен выпуск порядка 80 тысяч аккумуляторов, которые продаваться будут в Китае. Позже запланированы поставки в другие страны.

Во второй этап китайцы согласны инвестировать 350 млн. евро. На них собираются построить другой завод, работать на котором смогут 5 тысяч сотрудников.

Особые требования к антифризу для электромобилей

Низкая электрическая проводимость при охлаждении блока батарей

В настоящее время для охлаждения блока аккумуляторных батарей производители используют несколько технологий: циркуляционное жидкостное, погружное жидкостное, воздушное и пассивное теплоотведение.

Наиболее часто встречается циркуляционный тип жидкостной системы охлаждения, где охлаждающая жидкость перекачивается по трубкам, контактирующим с аккумуляторными ячейками через промежуточные теплопередающие элементы.

В такой системе теплоотведения допускается использовать только антифриз с низкой электрической проводимостью. Это защитит блок батарей от пожара при попадании в него охлаждающей жидкости, если повредится контур рубашки охлаждения, например, во время аварии.

Повышенная смазывающая способность при охлаждении электродвигателя

Из-за высокой мощности тяговые двигатели электропривода требуют внутреннего охлаждения ротора, которое обеспечивается протеканием охлаждающей жидкости через вал. Чтобы исключить попадание жидкости внутри электродвигателя к статору, вращающийся вал ротора герметизирован относительно неподвижного корпуса с помощью торцевых уплотнителей.

Для защиты торцевых уплотнителей от износа антифриз для электродвигателей должен обладать повышенной смазывающей способностью. Это значительно снижает риск утечки охлаждающей жидкости и аварийный перегрев двигателя.