Зарядка пропадает на больших оборотах: Генератор не дает зарядку на больших оборотах – АвтоСаратов

Хорошая новость заключается в том, что большинству владельцев электромобилей не нужно беспокоиться о том, что многократная быстрая зарядка во время дальних поездок повредит аккумулятор; к сожалению, проблема с хроническим износом запаса хода от длительного движения по скоростному шоссе никуда не делась.

В недавней статье в Financial Times была освещена проблема водителя Nissan Leaf, который использовал зарядные устройства для быстрой зарядки до 4 раз в день, что привело к тяжелым последствиям для аккумулятора. Это был неудачный штраф за раннее лидерство Nissan в развитии аккумуляторной батареи. Его технологический выбор воздушного охлаждения, по-видимому, не является проблемой для большинства последних седанов и внедорожников, работающих только от аккумуляторов.

Профессор Дэвид Гринвуд из британского Уорикского университета указывает, что дизайн Leaf с относительно небольшой и недорогой батареей делает его идеальным для поездок на работу. Однако его ограниченная охлаждающая способность делает его восприимчивым к перегреву и многократной быстрой зарядке, в отличие от технологии аккумуляторов в более дорогих автомобилях, таких как Tesla или Jaguar I-Pace, с активным охлаждением аккумулятора, которые легко справляются с быстрой зарядкой.

Но существенным недостатком электромобилей остается высокая скорость движения, проблема, название которой не осмеливается назвать. Я еще не читал от производителя, что может быть существенное снижение запаса хода за длительную легальную езду по скоростной полосе в электромобиле, хотя есть много заявлений, которые преувеличивают емкость батареи иногда более чем на 30%.

Британский эксперт Ник Молден, исполнительный директор Emissions Analytics, согласен с тем, что указанная крейсерская скорость 80 миль в час, являющаяся нормой в Великобритании, приводит к значительному снижению дальности полета.

БОЛЬШЕ ОТ FORFORBES ADVISOR

Большинство потенциальных покупателей электромобилей не осведомлены о том, что как только они постоянно повышают скорость выше 60 миль в час, запас хода начинает уменьшаться, а в континентальной Европе часто при скорости 130 км/ч (81,25 мили в час) ) ограничение скорости будет исчезать с угрожающей скоростью. В Британии ограничение скорости на автомагистралях составляет 70 миль в час, а в реальном мире это становится примерно 80 миль в час, и, без сомнения, аналогичная свобода действий практикуется в Европе, за исключением, конечно, Германии, где большие участки системы автомагистралей не действуют. вообще есть ограничение скорости.

Мои собственные данные показывают, что большинство современных электромобилей, движущихся по автомагистралям со скоростью, близкой к 75 милям в час, теряют запас хода чуть более чем на 30% по сравнению с предлагаемым запасом хода. Другими словами, если доступный диапазон составляет 100 миль, не рассчитывайте проехать намного дальше, чем около 65 миль. Некоторые модели, такие как Nissan Leaf 62 кВтч, Fiat 500e 42 кВтч, Vauxhall Corsa 50 кВтч и Polestar 2 78 кВтч, не обеспечат вам 50% пробега.

Профессор Гринвуд отмечает, что водители электромобилей работают в разных условиях, что приводит к разным результатам, в то время как жаркий или холодный климат может снизить производительность.

Логотип точки зарядки электромобиля. (Фото Натана Стирка/Getty Images)

«Электромобили гораздо более энергоэффективны, чем ДВС (двигатели внутреннего сгорания), и этот КПД относительно постоянен во всем рабочем диапазоне. На самом деле это означает, что запас хода будет намного меньше на высоких скоростях, чем на низких, просто потому, что на милю расходуется больше энергии на высокой скорости, чем на низкой из-за увеличения аэродинамического сопротивления автомобиля. со скоростью», — сказал Гринвуд в переписке по электронной почте.

«Это немного маскируется двигателями с ДВС, так как они очень неэффективны на низких скоростях — поэтому, хотя потребность автомобиля в энергии ниже, неэффективность двигателя означает, что расход бензина не так уж отличается от того, что на высокая скорость, где сопротивление выше, но двигатель немного более эффективен», — сказал Гринвуд.

Я спросил некоторых производителей, какие советы они дали покупателям электромобилей.

Компания Nissan сообщила, что гарантия на автомобили European Leaf составляет 8 лет или 100 000 миль, и большинство покупателей взимают плату дома. Следует избегать частого использования высокоскоростных зарядных устройств. Стандартная инструкция старается не заливать больше 80%, никогда не опускать ниже 20%, в идеале доливать на 50%?

«Мы не принимаем этот совет», — сказал Ниссан. Зарядка до 100% перед дальней дорогой — это нормально.

Volkswagen рекомендовал избегать рутинной быстрой зарядки, но поездка на дальние расстояния с многочисленными быстрыми зарядками не представляла проблемы. Гарантия VW составляет 8 лет или 160 000 километров (100 000 миль). VW рекомендует, чтобы обычная зарядка не превышала 80%, емкость не должна падать ниже 20% слишком долго, а быстрая зарядка должна останавливаться на 80%.

В Hyundai заявили, что ограничений на повторную быструю зарядку нет. Оптимальная зарядка от 10 до 80%, но не было технической причины не заряжать до 100%.

«В любом случае в хранилище батареи есть буфер, и поэтому небольшая разница между тем, что водитель видит в процентах заряда, и фактическим количеством, хранящимся в батарее, т.е. полезный уровень заряда батареи, который видит водитель, может быть 100%, но фактический уровень заряда батареи может быть немного ниже», — говорится в заявлении Hyundai.

Нет предупреждений о лишении пробега полосы обгона.

универсальный электромобиль с зарядкой аккумулятора в видимом рентгеновском диапазоне на общественном зарядном устройстве на городской парковке

По словам аналитика LMC Automotive Оливера Пещеника, большинство производителей используют жидкостное охлаждение для более дальних поездок, в то время как Tesla добавила свою собственную настройку.

«У Tesla, например, есть пользовательский кейс «путешествие», который охватывает именно высокоскоростное путешествие с наддувом по маршруту. Тесла снижает скорость наддува в зависимости от температуры батареи, но что интересно, она сводит к минимуму ухудшение характеристик батареи, предварительно прогревая батарею перед наддувом. Я считаю, что многие электромобили не имеют этой функции, быстрая зарядка холодной батареи — это наихудший сценарий деградации батареи из-за образования дендритов. Tesla постоянно настраивает управление температурным режимом и параметры зарядного устройства, чтобы максимально повысить качество обслуживания клиентов и свести к минимуму ухудшение характеристик аккумуляторов, а также применять их к автомобилям клиентов», — сказал Пещеник.

Молден из Emissions Analytics, указывая на типичную 8-летнюю гарантию на аккумуляторы, сказал, что пока мало доказательств того, что это надежная гарантия, а если это не так, производители будут подвергаться большим штрафам.

«Если батареи прослужат менее 8 лет, производители будут нести огромную ответственность, если они этого не сделают. Будут ли они служить намного дольше, чем 10 лет? Это имеет огромное значение для усилий по декарбонизации», — сказал Молден.

Молден сказал, что преимущества электромобиля по выбросам CO2 не будут значительными при пробеге в 50 000 миль, но при пробеге в 100 000 расчеты будут более благоприятными.

— Срок службы батареи действительно имеет значение, — сказал он.

Молден отметил, что расчеты амортизации могут быть чрезвычайно в пользу мощности ICE, если срок службы батареи будет поставлен под сомнение. Стоимость замены батареи была настолько высока, что списание могло быть разумным решением для автомобиля с аккумуляторной батареей, тогда как старый ДВС мог быть пригодным для эксплуатации по скромной цене.

Некоторые аналитики считают, что производители маскируют постепенный износ батареи, позволяя системе сначала показывать, скажем, на 10% меньше, чем на самом деле, а затем постепенно позволяют ей догонять реальность. Тогда время автономной работы будет выглядеть хорошо, а затем оно очень быстро ухудшится, но пока это только теория.

Существуют разные мнения о том, как лучше обращаться с батареей, и профессор Гринвуд из Уорикского университета призывает к гибкости.

«Рекомендация избегать зарядки более чем на 80 % связана с продлением срока службы батареи — батареи стареют быстрее, если они хранятся со 100 % зарядом в течение длительного периода времени, особенно в жаркую погоду, поэтому, если вы не В этот день вам нужен полный запас хода автомобиля, лучше зарядить только до 80-85%», — сказал Гринвуд.

«Это не должно отговаривать вас от полной зарядки автомобиля, когда вам нужно совершать дальние поездки и вам нужен полный запас хода, поскольку в таких обстоятельствах аккумулятор не будет оставаться заряженным выше 85% очень долго — может быть, всего час. или два. На самом деле проблема заключается в том, что люди оставляют автомобиль постоянно подключенным к зарядному устройству, и он остается полностью заряженным в течение нескольких дней или недель. То же самое верно и для очень низкого заряда батареи, менее 5%, особенно если вы затем быстро заряжаете ее в очень холодных условиях», — сказал он.

Производство аккумуляторов для электромобилей с пятиминутным временем зарядки | Электрические, гибридные автомобили и автомобили с низким уровнем выбросов

Аккумуляторы, способные полностью заряжаться за пять минут, были впервые произведены на заводе, что стало важным шагом на пути к тому, чтобы электромобили заряжались так же быстро, как бензиновые или дизельные автомобили.

Электромобили играют жизненно важную роль в борьбе с климатическим кризисом, но разрядка во время поездки вызывает беспокойство у водителей. Новые литий-ионные батареи были разработаны израильской компанией StoreDot и произведены Eve Energy в Китае на стандартных производственных линиях.

Компания StoreDot уже продемонстрировала аккумуляторы с «чрезвычайно быстрой зарядкой» для телефонов, дронов и скутеров, а 1000 произведенных аккумуляторов предназначены для демонстрации своей технологии автопроизводителям и другим компаниям. Daimler, BP, Samsung и TDK инвестировали в StoreDot, которая на сегодняшний день привлекла 130 миллионов долларов и была названа пионером Bloomberg New Energy Finance в 2020 году.

Батареи можно полностью зарядить за пять минут, но для этого потребуется гораздо зарядные устройства с питанием от сети, чем используются сегодня. Используя доступную зарядную инфраструктуру, StoreDot планирует в 2025 году зарядить автомобильный аккумулятор на 100 миль за пять минут9. 0003

«Препятствием номер один для внедрения электромобилей больше не является стоимость, это беспокойство по поводу дальности», — сказал Дорон Майерсдорф, генеральный директор StoreDot. «Ты либо боишься, что застрянешь на трассе, либо тебе придется два часа сидеть на зарядной станции. Но если опыт водителя точно такой же, как заправка [автомобиля бензином], вся эта тревога уходит».

«Пятиминутная зарядка литий-ионного аккумулятора считалась невозможной», — сказал он. «Но мы не выпускаем лабораторный прототип, мы выпускаем инженерные образцы из серийного производства. Это демонстрирует, что это осуществимо и коммерчески готово».

Существующие литий-ионные аккумуляторы используют графит в качестве одного электрода, в который вталкиваются ионы лития для накопления заряда. Но когда они быстро заряжаются, ионы накапливаются и могут превратиться в металл и вызвать короткое замыкание батареи.

Батарея StoreDot заменяет графит полупроводниковыми наночастицами, через которые ионы могут проходить быстрее и легче. Эти наночастицы в настоящее время основаны на германии, который растворяется в воде и легче обрабатывается при производстве. Но StoreDot планирует использовать кремний, который намного дешевле, и ожидается, что эти прототипы появятся позже в этом году. Майерсдорф сказал, что стоимость будет такой же, как у существующих литий-ионных аккумуляторов.

«Узким местом сверхбыстрой зарядки больше не является аккумулятор, — сказал он. По его словам, теперь зарядные станции и сети, которые их снабжают, нуждаются в модернизации, поэтому они работают с BP. «У BP 18 200 АЗС, и они понимают, что через 10 лет все эти станции устареют, если они не перепрофилируют их для зарядки — аккумуляторы — это новое масло».

Десятки компаний по всему миру разрабатывают аккумуляторы для быстрой зарядки, при этом Tesla, Enevate и Sila Nanotechnologies работают с кремниевыми электродами. Другие рассматривают другие соединения, такие как Echion, в котором используются микрочастицы оксида ниобия.

Босс Tesla Илон Маск написал в Твиттере в понедельник: «Производство аккумуляторных элементов является фундаментальным ограничителем скорости, замедляющим устойчивое энергетическое будущее. Очень важная проблема».

«Я думаю, что такие аккумуляторы с быстрой зарядкой появятся на массовом рынке через три года», — сказал профессор Чао-Янг Ван из Центра технологий аккумуляторов и хранения энергии Пенсильванского государственного университета в США. «Они не будут дороже; на самом деле, они позволяют автопроизводителям уменьшить размер бортовой батареи, не беспокоясь при этом о запасе хода, тем самым значительно сокращая стоимость аккумуляторной батареи».

Исследования группы Вана разрабатываются компанией EC Power, которую он основал. Он осторожно увеличивает температуру батареи до 60°C, что позволяет ионам лития двигаться быстрее, но предотвращает повреждение батареи, обычно вызываемое теплом. Он сказал, что это позволило полностью зарядить его за 10 минут.

Ван сказал, что новое исследование, опубликованное в журнале Nature Energy в понедельник, показало, что эта батарея может быть как доступной по цене, так и устраняющей беспокойство по поводу диапазона. «Наконец-то мы достигли паритета с бензиновыми автомобилями как по стоимости, так и по удобству. У нас есть технология для электромобилей за 25 000 долларов, которые мчатся как роскошные спортивные автомобили, имеют 10-минутную перезарядку и безопаснее, чем любые другие автомобили, представленные на рынке».

Ван отметил, что быстрая зарядка также должна повторяться не менее 500 раз без ухудшения качества батареи, чтобы продлить ее разумный срок службы, и что батарея питания EC может делать это 2500 раз. Майерсдорф сказал, что аккумулятор StoreDot можно заряжать 1000 раз, сохраняя при этом 80% первоначальной емкости.

Анна Томашевска из Имперского колледжа Лондона, Великобритания, которая делала обзор аккумуляторов с быстрой зарядкой в ​​2019 году, была более осторожной в отношении скорости их развертывания. «Я думаю, что технологии [такие как StoreDot] могут начать выходить на рынок в ближайшие пять лет или около того. Однако, поскольку их будет сложнее и дороже производить, мы, скорее всего, сначала увидим их только на нишевых рынках, которые сильно ориентированы на производительность и не так чувствительны к цене, как электромобили», — сказала она.