Продолжительность работы батареи электромобилей: гарантирована на длительное время использования
В течение длительного времени сомнения в долговечности электромобилей были в основном связаны с возможной короткой жизнью батареи. Тем не менее, этот компонент теперь широко признан чрезвычайно надежным.
В прошлом двигатель был самой дорогой частью автомобиля, и при надлежащем уходе его срок службы составлял около 200 000-300 000 километров. Надежность была важным фактором для покупателей автомобилей. Но когда речь заходит об электромобилях, батарея является ключевым фактором их срока службы. Неисправная батарея может привести к полной потере, что не только неудобно, но и дорого.
К сожалению, преждевременная батарейная неисправность - это не просто страшилка бензиновых энтузиастов, а реальность для некоторых водителей электромобилей. Однако срок службы батарей становится все более предсказуемым, и их ожидаемый срок службы очень высок. Во многих случаях он даже превышает срок службы автомобиля. За это стоит поблагодарить улучшенное программное обеспечение и химию ячеек. Тем не менее, здоровье батареи все еще значительно зависит от пользователя и его режима использования.
Признаки: высокий пробег и длительные гарантии
Есть очевидные признаки того, что батареи больше не хрупкие и ненадежные компоненты, какими они когда-то были. Например, на мобильном.de, платформе для покупки подержанных автомобилей, более 75 000 электромобилей, и около 450 из них прошли более 150 000 километров. Более 150 автомобилей даже превышают отметку в 200 000 километров, а у некоторых Tesla даже есть 300 000 километров! Высокий пробег и электромоторы больше не являются взаимоисключающими понятиями.
Другим признаком надежности батареи являются расширяющиеся гарантийные обязательства от автопроизводителей. Ранее, когда электромобили начали массово производиться, страх перед батарейной неисправностью часто приводил к аренде моделей. В этих случаях приобретался только автомобиль, а батарея арендовалась ежемесячно. Если батарея сильно изнашивалась или полностью выходила из строя, ответственность ложилась на производителя, а не на владельца.
Однако сегодня производители предлагают явные и щедрые гарантии на батареи. Их уверенность в их надежности возросла с опытом, и так же выросли их гарантийные обещания. Гарантия на батарею в 8 лет или 160 000 километров теперь является стандартной. Некоторые производители даже предлагают гарантию в 10 лет или до 250 000 километров. Lexus продлевает гарантию на UX 300e до 10 лет или 1 000 000 километров, что является заявлением о доверии со стороны производителя.
За пределами гарантии: чрезмерный стресс
Но не всегда можно быть уверенным в гарантиях. Если батарею подвергать чрезмерным стрессовым факторам, она может выйти за пределы гарантии. Глубокая разрядка, пропущенное обслуживание или поведение зарядки, которое сильно нагружает батарею, могут дать производителю веские причины отказать в гарантийном обслуживании. Те, кто хочет оставаться в безопасности, должны внимательно следить за точными условиями и рекомендациями по использованию, связанными с гарантией.
Гарантийный случай не ограничивается полным отказом батареи, но и когда ее емкость зарядки опускается ниже определенного уровня. Значение состояния здоровья (SoH), которое указывает на процент первоначальной емкости, все еще доступной, предоставляет информацию об этом. Если емкость опускается ниже примерно 80 процентов (в некоторых случаях предел гарантии составляет 70 процентов) первоначальной емкости хранения во время гарантийного периода, применяется гарантийный случай. Если осталось всего 79 процентов, батарея не является дефектной, но диапазон существенно сократился. Хотя это может не повлиять на автомобили с большим диапазоном, это может создать раздражающее ограничение для городских автомобилей с небольшими батареями.
Факторы, влияющие на SoH
На SoH влияют несколько факторов. Время играет роль из-за химических процессов разложения в аноде и катоде. Помимо этого "календарного старения", количество циклов зарядки, скорее всего, является самым значительным фактором старения. При каждой зарядке теряется часть емкости.
В литий-ионных батареях считается, что емкость не упадет ниже 80 процентов после более чем 1000 полных циклов зарядки. Это впечатляющая цифра, учитывая средний диапазон электромобиля в 2023 году около 400 километров, который теоретически мог бы обеспечить пробег в 400 000 километров, примерно рассчитанный и без учета динамического старения.
Однако это теоретическое значение, так как деградация батареи зависит от дополнительных факторов, зависящих от индивидуального поведения пользователя. Те, кто агрессивно водит, больше нагружают батарею, так как она термически нагружается больше при высоком потреблении энергии. Крайние внешние температуры также могут влиять на ячейки батареи. Те, кто хранят свой электромобиль в постоянно кондиционируемом гараже, а не на солнце или на морозных днях снаружи, замедлят кривую деградации батареи.
Поведение зарядки играет значительную роль
Поведение зарядки также имеет огромное влияние. Частое дозаправка на станциях быстрой зарядки будет ускорять кривую деградации по оси времени, так как быстрая зарядка также означает термический стресс для энергохранилища. С другой стороны, медленная и осторожная зарядка переменным током ночью на домашней зарядной станции замедлит старение батареи, как показывают лабораторные испытания на уровне ячеек и реальные примеры пользователей электромобилей. Это не значит, что станции быстрой зарядки следует избегать, но их частое использование лишь немного повлияет на долгосрочное развитие SoH в течение всего процесса старения батареи.
Состояние зарядки батареи, часто называемое состоянием заряда (SoC), существенно влияет на его срок службы. Регулярное полное разряжение батареи, приводящее к частым уровням SoC близким к 0%, за которым следует полная перезарядка (SoC 100%), ускоряет старение батареи. Поддержание умеренного состояния зарядки, такого как частичная зарядка в диапазоне 60-80%, может продлить жизнь батареи в пять раз, по словам экспертов. В реальных сценариях более подходящим диапазоном SoC является 20-80%.
Недавние открытия от YouTuber и ученого "Аккудоктор" Андреаса Шмица показывают противоположные случаи деградации аккумуляторов электромобилей. Такси Tesla Model 3, базирующееся в Норвегии и часто заряжающееся на высокой скорости (93%), достигло критического состояния здоровья (SoH) 80% после примерно 110 000 километров. В то же время, Tesla Model S P90, проехавшая более 2 миллионов километров Хансом-Йоргом-Эберхардом Фрайхерром фон Геммингеном-Хорнбергом, требовала неоднократной замены аккумулятора, при этом каждый аккумулятор в среднем прослужил около 500 000 километров.
Эти примеры демонстрируют значительную разницу в сроках службы аккумуляторов. Шмитц стремился определить среднее расстояние, необходимое для достижения SoH 80% на основе данных, собранных от сообщества и форумов. Рассчитанный результат составляет около 250 000-300 000 километров при обычном использовании с учетом текущей технологии. Использование альтернативных химических составов аккумуляторов, таких как никель-марганец-кобальт (NMC), натрий-ион (Na-Ion) и особенно литий-железо-фосфат (LFP), признается за их исключительный цикл жизни и обещает более высокие диапазоны в будущем. Китайская компания Svolt прогнозирует более 2500 циклов зарядки и более одного миллиона километров для своего предстоящего аккумулятора Short-Blade (LFP).
Водительские привычки, полезные для аккумулятора
Водители, которые следуют привычкам вождения, полезным для аккумулятора, скорее всего, получат увеличенный диапазон и потенциально более высокую стоимость перепродажи. Спрос на сертификаты аккумулятора, предоставляющие информацию о SoH, ожидается на рынке подержанных автомобилей. Высокое значение SoH дает продавцам более сильные переговорные позиции, что приводит к более высоким ценам. Однако по мере того, как рынок подержанных электромобилей приобретает экономическую важность, может появиться модель бизнеса, связанная с мошенничеством с сертификатами аккумулятора.
Эта тенденция также относится к переоборудованию аккумуляторов. Сильно деградированный аккумулятор автомобиля не обязательно означает конец его электрической жизни. Многие поставщики теперь предлагают решения для переоборудования, заменяя стареющие аккумуляторы в более старых электромобилях на новые. Например, Mandrill Automotive из Гёппингена обслуживает BMW i3. Новая батарея емкостью 120 Ач, стоимостью около 13 600 евро, имеет увеличенную емкость по сравнению с оригинальными версиями 60 или 94 Ач. По данным "Auto Motor & Sport", Mandrill разрабатывает новый формат аккумулятора с другими ячейками и химией, который может увеличить диапазон i3 до 400 километров. В настоящее время перепроектирование аккумулятора для i3 поставляется с гарантией на 10 лет.
Практически срок службы аккумуляторов будет более длительным. Аккумуляторы, удаленные из электромобилей, не сразу отправляются на свалку, а перепрофилируются для стационарного энергохранения, такого как солнечная энергия, и могут работать еще 10 лет.
Несмотря на первоначальные опасения по поводу долговечности аккумуляторов электромобилей, их надежность значительно улучшилась. Сегодня подержанные электромобили с высоким пробегом становятся обычным явлением, и гарантии на аккумуляторы от производителей расширяются, отражая их доверие к надежности аккумуляторов.
При использовании электромобилей поддержание здоровья аккумулятора и поведение зарядки играют важную роль в продлении его срока службы. Регулярная зарядка аккумулятора между 60-80% и избегание частой быстрой зарядки могут замедлить деградацию аккумулятора.
