Πώς λειτουργεί μια μπαταρία ηλεκτρικού αυτοκινήτου;

Μια μπαταρία ιόντων λιθίου τροφοδοτεί κάθε τύπο ηλεκτρικού οχήματος. Από την αρχή, καθιερώθηκε ως τεχνολογία αναφοράς στην αγορά των ηλεκτρικών οχημάτων. Πως δουλεύει? Οι ειδικοί του δικτύου IZI by EDF θα σας παρέχουν ενημερωμένες πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία, τα χαρακτηριστικά, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα μιας μπαταρίας ηλεκτρικού οχήματος.

Περίληψη

Πώς λειτουργεί μια μπαταρία ηλεκτρικού αυτοκινήτου

Εάν μια ατμομηχανή ντίζελ χρησιμοποιεί βενζίνη ή καύσιμο ντίζελ ως ενέργεια, τότε αυτό δεν ισχύει για ηλεκτρικά οχήματα. Είναι εξοπλισμένα με μπαταρία διαφορετικής αυτονομίας, η οποία πρέπει να φορτιστεί στο σταθμό φόρτισης.

Οποιοδήποτε ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι στην πραγματικότητα εξοπλισμένο με πολλές μπαταρίες:

• Πρόσθετη μπαταρία?
• Και μια μπαταρία έλξης.

Ποιος είναι ο ρόλος τους και πώς λειτουργούν;

Επιπλέον μπαταρία

Όπως το θερμικό σύστημα απεικόνισης, το ηλεκτρικό όχημα διαθέτει επιπλέον μπαταρία. Αυτή η μπαταρία 12V χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία αξεσουάρ αυτοκινήτου.

Αυτή η μπαταρία διασφαλίζει τη σωστή λειτουργία διαφόρων εξοπλισμών που τροφοδοτούνται από ηλεκτρική ενέργεια, όπως:

• Ηλεκτρικά παράθυρα;
• Ραδιόφωνο ;
• Διάφοροι αισθητήρες ηλεκτρικών οχημάτων.

Έτσι, μια δυσλειτουργία της βοηθητικής μπαταρίας ενός ηλεκτρικού οχήματος μπορεί να προκαλέσει ορισμένες βλάβες.

Μπαταρία έλξης

Το κεντρικό στοιχείο ενός ηλεκτρικού οχήματος, η μπαταρία έλξης, παίζει ουσιαστικό ρόλο. Πράγματι, αποθηκεύει τη φορτισμένη ενέργεια στο σταθμό φόρτισης και παρέχει ισχύ στον ηλεκτροκινητήρα κατά τη διάρκεια του ταξιδιού.

Η λειτουργία μιας μπαταρίας έλξης είναι αρκετά περίπλοκη, επομένως αυτό το στοιχείο είναι ένα από τα πιο ακριβά εξαρτήματα ενός ηλεκτρικού οχήματος. Αυτό το κόστος εμποδίζει επίσης επί του παρόντος την ανάπτυξη της ηλεκτρικής κινητικότητας στον κόσμο. Ορισμένοι έμποροι προσφέρουν τη σύναψη συμφωνίας μίσθωσης μπαταριών έλξης όταν αγοράζουν ένα ηλεκτρικό όχημα.

Η μπαταρία ιόντων λιθίου είναι μακράν ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος μπαταρίας στα ηλεκτρικά οχήματα. Λόγω της αντοχής, της απόδοσης και του επιπέδου ασφάλειας, είναι πραγματικά η τεχνολογία αναφοράς για τους περισσότερους κατασκευαστές.

Ωστόσο, υπάρχουν διάφοροι τύποι μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα:

• Μπαταρία νικελίου καδμίου;
• Μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου.
• Μπαταρία λιθίου;
• Μπαταρία Li-ion.

Συνοπτικός πίνακας πλεονεκτημάτων διαφορετικών μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα

Διάφοροι τύποι μπαταριών	Πλεονεκτήματα
Νικέλιο κάδμιο	Ελαφριά μπαταρία με εξαιρετική διάρκεια μπαταρίας.
Υδρίδιο μετάλλου νικελίου	Ελαφριά μπαταρία με χαμηλή ρύπανση και υψηλή χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας.
Λιθίου	Φόρτιση και αποφόρτιση σταθερά. Υψηλή ονομαστική τάση. Σημαντικές ενεργειακές πυκνότητες μάζας και όγκου.
Ιόν λιθίου	Υψηλή ειδική και ογκομετρική ενέργεια.

Συνοπτικός πίνακας μειονεκτημάτων διαφόρων μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα

Διάφοροι τύποι μπαταριών	Περιορισμοί
Νικέλιο κάδμιο	Δεδομένου ότι το επίπεδο τοξικότητας του καδμίου είναι πολύ υψηλό, αυτό το υλικό δεν χρησιμοποιείται πλέον.
Υδρίδιο μετάλλου νικελίου	Το υλικό είναι ακριβό. Το σύστημα ψύξης χρειάζεται για να αντισταθμίσει την αύξηση της θερμοκρασίας ανάλογα με το φορτίο.
Λιθίου	Η ανακύκλωση λιθίου δεν έχει ακόμη κατακτηθεί πλήρως. Θα πρέπει να υπάρχει αυτοματοποιημένη διαχείριση ενέργειας.
Ιόν λιθίου	πρόβλημα αναφλεξιμότητας.

Απόδοση μπαταρίας

Η ισχύς ενός ηλεκτροκινητήρα εκφράζεται σε κιλοβάτ (kW). Από την άλλη πλευρά, η κιλοβατώρα (kWh) μετρά την ενέργεια που μπορεί να αποδώσει μια μπαταρία ηλεκτρικού οχήματος.

Μπορείτε να συγκρίνετε την ισχύ μιας θερμικής μηχανής (εκφρασμένη σε ιπποδύναμη) με την ισχύ ενός ηλεκτροκινητήρα, εκφρασμένη σε kW.

Ωστόσο, εάν θέλετε να επενδύσετε σε ένα ηλεκτρικό όχημα με τη μεγαλύτερη δυνατή διάρκεια μπαταρίας, θα πρέπει να στραφείτε στη μέτρηση kWh.

Διάρκεια ζωής μπαταρίας

Ανάλογα με το μοντέλο του ηλεκτρικού οχήματός σας, η αυτονομία του μπορεί να κυμαίνεται κατά μέσο όρο από 100 έως 500 km. Πράγματι, για απλή καθημερινή χρήση ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, που σας επιτρέπει να παίρνετε τα παιδιά στο σχολείο ή να εργαστούν κοντά, αρκεί μια χαμηλή φόρτιση της μπαταρίας. Αυτός ο τρόπος μεταφοράς είναι φθηνότερος.

Εκτός από μοντέλα εισόδου ή μεσαίας κατηγορίας, υπάρχουν και μοντέλα υψηλής ποιότητας που είναι πολύ πιο ακριβά. Η τιμή αυτών των αυτοκινήτων επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την απόδοση της μπαταρίας.

Ωστόσο, αυτός ο τύπος ηλεκτρικού οχήματος μπορεί να διανύσει έως και 500 km ανάλογα με το στυλ οδήγησης, τον τύπο του δρόμου, τις καιρικές συνθήκες κ.λπ.

Για να διατηρήσετε την αυτονομία της μπαταρίας σας σε ένα μεγάλο ταξίδι, οι επαγγελματίες του δικτύου IZI by EDF σας συμβουλεύουν ιδιαίτερα να επιλέξετε μια ευέλικτη οδήγηση και να αποφύγετε την υπερβολική επιτάχυνση.

Χρόνος επαναφόρτισης μπαταρίας

Οι επαγγελματίες του δικτύου IZI by EDF θα φροντίσουν, μεταξύ άλλων, για εγκατάσταση σταθμών φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων . Ανακαλύψτε όλες τις υπάρχουσες λύσεις για την επαναφόρτιση της μπαταρίας του ηλεκτρικού σας οχήματος με:

• Οικιακή πρίζα 220 V;
• Υποδοχή για γρήγορη φόρτιση Wallbox.
• Και σταθμός γρήγορης φόρτισης.

Οικιακή πρίζα 220 V

Στο σπίτι, μπορείτε να εγκαταστήσετε μια οικιακή πρίζα για 220 V. Ο χρόνος φόρτισης είναι από 10 έως 13 ώρες. Στη συνέχεια, μπορείτε να φορτίσετε το αυτοκίνητό σας κατά τη διάρκεια της νύχτας, ώστε να μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Υποδοχή γρήγορης φόρτισης Wallbox

Εάν επιλέξετε την υποδοχή γρήγορης φόρτισης, που ονομάζεται επίσης Wallbox, ο χρόνος φόρτισης θα μειωθεί:

• Στις 4 η ώρα στις εκδόσεις 32Α?
• Στις 8 ή 10 η ώρα στην έκδοση 16Α.

Σταθμός γρήγορης φόρτισης

Σε χώρους στάθμευσης συγκυριαρχίας ή σε χώρους στάθμευσης σούπερ μάρκετ και επαγγελματικών χώρων, μπορείτε επίσης να φορτίσετε το αυτοκίνητό σας σε σταθμό ταχείας φόρτισης. Το κόστος αυτής της συσκευής, φυσικά, είναι το υψηλότερο.

Ωστόσο, ο χρόνος φόρτισης της μπαταρίας είναι πολύ γρήγορος: διαρκεί 30 λεπτά.

Συνοπτικός πίνακας τιμών για εξοπλισμό φόρτισης μπαταριών ηλεκτρικού οχήματος

Τύπος εξοπλισμού φόρτισης μπαταριών	Τιμή (εκτός εγκατάστασης)
Υποδοχή γρήγορης φόρτισης	Περίπου 600 ευρώ
Σταθμός γρήγορης φόρτισης	Γύρω στα 900€

Πώς λειτουργεί μια μπαταρία ιόντων λιθίου;

Η αρχή λειτουργίας αυτού του τύπου μπαταρίας είναι πολύπλοκη. Τα ηλεκτρόνια κυκλοφορούν μέσα στην μπαταρία, δημιουργώντας μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων. Το ένα ηλεκτρόδιο είναι αρνητικό, το άλλο θετικό. Βυθίζονται σε έναν ηλεκτρολύτη: ένα υγρό με ιοντική αγωγιμότητα.

Φάση εκφόρτισης

Όταν η μπαταρία τροφοδοτεί ένα ηλεκτρικό όχημα, το αρνητικό ηλεκτρόδιο απελευθερώνει τα αποθηκευμένα ηλεκτρόνια. Στη συνέχεια συνδέονται με το θετικό ηλεκτρόδιο μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος. Αυτή είναι η φάση εκφόρτισης.

Φάση φόρτισης

Όταν η μπαταρία φορτίζεται σε σταθμό φόρτισης ή συμβατή πρίζα, εμφανίζεται το αντίθετο αποτέλεσμα. Έτσι, η ενέργεια που μεταδίδεται από τη συσκευή επαναφόρτισης μεταφέρει τα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στο θετικό ηλεκτρόδιο στο αρνητικό ηλεκτρόδιο. 

Μπαταρίες BMS: ορισμός και λειτουργία

Το λογισμικό BMS (Battery Management System) ελέγχει τις μονάδες και τα στοιχεία που απαρτίζουν την μπαταρία έλξης. Αυτό το σύστημα διαχείρισης σάς επιτρέπει να παρακολουθείτε την μπαταρία και να βελτιστοποιείτε τη διάρκεια ζωής της.

Όταν η μπαταρία αποτυγχάνει, το ίδιο συμβαίνει και με το BMS. Ωστόσο, ορισμένοι κατασκευαστές EV προσφέρουν μια υπηρεσία επαναπρογραμματισμού BMS. Έτσι, μια μαλακή επαναφορά μπορεί να λάβει υπόψη την κατάσταση στην οποία βρίσκεται η μπαταρία τη στιγμή T.

Πόσο αξιόπιστη είναι μια μπαταρία ηλεκτρικού αυτοκινήτου;

Η μπαταρία ιόντων λιθίου είναι γνωστή για την αξιοπιστία της. Ωστόσο, προσέξτε, ειδικά η λειτουργία φόρτισης μπορεί να επηρεάσει την αντοχή του. Επιπλέον, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας και η απόδοση υποβαθμίζονται με την πάροδο του χρόνου σε όλες τις περιπτώσεις.

Όταν ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο χαλάσει, η αιτία είναι πολύ σπάνια η μπαταρία. Πράγματι, το χειμώνα, θα συνειδητοποιήσετε γρήγορα ότι το ηλεκτρικό σας αυτοκίνητο δεν έχει κανένα πρόβλημα στην εκκίνηση, παρά το κρύο, σε αντίθεση με μια ατμομηχανή ντίζελ.

Γιατί οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αλλοιώνονται με την πάροδο του χρόνου;

Όταν ένα ηλεκτρικό όχημα ταξιδεύει για πολλά χιλιόμετρα, η απόδοση της μπαταρίας μειώνεται σιγά σιγά. Τότε υπάρχουν δύο παράγοντες:

• Μειωμένη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
• Εκτεταμένος χρόνος φόρτισης μπαταρίας.

Πόσο γρήγορα γερνάει μια μπαταρία ηλεκτρικού αυτοκινήτου;

Ο ρυθμός γήρανσης της μπαταρίας μπορεί να επηρεαστεί από διάφορους παράγοντες:

• Συνθήκες αποθήκευσης ηλεκτρικών οχημάτων (στο γκαράζ, στο δρόμο κ.λπ.).
• Στυλ οδήγησης (με ηλεκτρικό αυτοκίνητο, προτιμάται η φιλική προς το περιβάλλον οδήγηση).
• Συχνότητα φόρτισης σε σταθμούς γρήγορης φόρτισης.
• Οι καιρικές συνθήκες στην περιοχή που οδηγείτε περισσότερο.

Πώς να βελτιστοποιήσετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας ενός ηλεκτρικού οχήματος;

Λαμβάνοντας υπόψη τους παράγοντες που αναφέρονται παραπάνω, είναι δυνατό να βελτιστοποιηθεί η διάρκεια ζωής της μπαταρίας έλξης. Ανά πάσα στιγμή, ο κατασκευαστής ή ένα αξιόπιστο τρίτο μέρος μπορεί να διαγνώσει και να μετρήσει την SOH (κατάσταση υγείας) της μπαταρίας. Αυτή η μέτρηση χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της κατάστασης της μπαταρίας.

Το SOH συγκρίνει τη μέγιστη χωρητικότητα της μπαταρίας τη στιγμή της δοκιμής με τη μέγιστη χωρητικότητα της μπαταρίας όταν ήταν καινούργια.

Ανακύκλωση: η δεύτερη ζωή μιας μπαταρίας ηλεκτρικού αυτοκινήτου

Στον κλάδο των ηλεκτρικών οχημάτων το θέμα της ανακύκλωσης μπαταριών ιόντων λιθίου στα ηλεκτρικά οχήματα παραμένει μείζον πρόβλημα. Πράγματι, εάν ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι πιο καθαρό από μια ατμομηχανή ντίζελ (πρόβλημα παραγωγής υδρογονανθράκων), δεδομένου ότι χρησιμοποιεί ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η ηλεκτρική ενέργεια, η ανάκτηση και η επεξεργασία λιθίου αποτελούν πρόβλημα.

Περιβαλλοντικά προβλήματα

Μια μπαταρία ηλεκτρικού αυτοκινήτου μπορεί να περιέχει αρκετά κιλά λιθίου. Χρησιμοποιούνται άλλα υλικά όπως το κοβάλτιο και το μαγγάνιο. Αυτοί οι τρεις διαφορετικοί τύποι μετάλλων εξορύσσονται και υφίστανται επεξεργασία για χρήση στην κατασκευή μπαταριών.

Λιθίου

Τα δύο τρίτα των πόρων λιθίου που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων προέρχονται από τις αλμυρές ερήμους της Νότιας Αμερικής (Βολιβία, Χιλή και Αργεντινή).

Απαιτούνται μεγάλες ποσότητες νερού για την εξαγωγή και επεξεργασία λιθίου, με αποτέλεσμα:

• Αποξήρανση υπόγειων υδάτων και ποταμών.
• Εδαφική μόλυνση;
• Και περιβαλλοντικές παραβιάσεις, όπως η αύξηση των δηλητηριάσεων και σοβαρών ασθενειών του τοπικού πληθυσμού.

Κοβάλτιο

Περισσότερο από το ήμισυ της παγκόσμιας παραγωγής κοβαλτίου προέρχεται από ορυχεία του Κονγκό. Τα τελευταία ξεχωρίζουν ιδιαίτερα σε:

• Συνθήκες ασφάλειας εξόρυξης.
• Εκμετάλλευση παιδιών για εξόρυξη κοβαλτίου.

Καθυστέρηση στον τομέα της ανακύκλωσης: εξηγήσεις

Εάν η μπαταρία ιόντων λιθίου πωλείται από το 1991 στον τομέα των ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης, τα κανάλια ανακύκλωσης για αυτό το υλικό άρχισαν να αναπτύσσονται πολύ αργότερα.

Εάν το λίθιο δεν ανακυκλώθηκε αρχικά, τότε αυτό οφειλόταν κυρίως σε:

• Σχετικά με τη μεγάλη διαθεσιμότητά του.
• Το χαμηλό κόστος εξαγωγής του.
• Τα επίπεδα συλλογής παρέμειναν αρκετά χαμηλά.

Ωστόσο, με την ανάπτυξη της ηλεκτροκίνησης, οι ανάγκες εφοδιασμού αλλάζουν με γρήγορους ρυθμούς, εξ ου και η ανάγκη για ένα αποτελεσματικό κανάλι ανακύκλωσης. Σήμερα, κατά μέσο όρο το 65% των μπαταριών λιθίου ανακυκλώνεται.

Λύσεις ανακύκλωσης λιθίου

Σήμερα, υπάρχουν λίγα απαρχαιωμένα ηλεκτρικά οχήματα σε σύγκριση με τις μηχανές ντίζελ. Αυτό καθιστά δυνατή τη σχεδόν πλήρη αποσυναρμολόγηση οχημάτων και χρησιμοποιημένων εξαρτημάτων μπαταρίας.

Με αυτόν τον τρόπο, το λίθιο καθώς και το αλουμίνιο, το κοβάλτιο και ο χαλκός μπορούν να συλλεχθούν και να ανακυκλωθούν.

Οι άθικτες μπαταρίες ακολουθούν διαφορετικό κύκλωμα. Πράγματι, εάν μερικές φορές δεν παράγουν πλέον αρκετή ισχύ για να παρέχουν σωστή απόδοση και εμβέλεια στους οδηγούς, αυτό δεν σημαίνει ότι δεν λειτουργούν πλέον. Έτσι τους δίνεται μια δεύτερη ζωή. Στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για σταθερή χρήση:

• Να αποθηκεύει ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ηλιακή, αιολική, κ.λπ.) στα κτίρια.
• Για την τροφοδοσία σταθμών γρήγορης φόρτισης.

Ο τομέας της ηλεκτρικής ενέργειας δεν έχει ακόμη καινοτομήσει για να βρει μια εναλλακτική λύση σε αυτά τα υλικά ή να τα εξορύξει με κάποιον άλλο τρόπο.

Εγκατάσταση σταθμού φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων