Аккумуляторы в электромобилях — слабое звено. Даже если батарея сконструирована без инженерных ошибок и не дает сбоев, ее срок службы гораздо меньше, чем у самого электромобиля. Ну а поскольку последние сейчас — восходящий тренд, то производители стремятся улучшить аккумуляторы, чтобы сделать электрокары еще популярнее.
Инженерная компания, которая разрабатывает различные технологические новшества для Tesla, занимается созданием батарей, способных выдержать 1 млн миль (свыше 1,6 млн км) пути без необходимости замены. Tesla Inc такие батареи нужны, и не только для того, чтобы радовать клиентов, но и для машин, которые будут обслуживать клиентов роботакси — сервиса, который компания планирует запустить в скором будущем (возможно, уже в следующем году).
Выступая на Tesla Autonomy Event, Илон Маск заявил, что электромобили компании конструируются таким образом, чтобы выдержать 1 млн миль. Это касается как автомобиля в целом, так и отдельных его компонентов. Всех, кроме аккумуляторов. Текущие батареи нужно менять после 300 — 500 тыс. миль проделанного пути.
Батареи, о которых идет речь выше, существуют не только в виде проекта на бумаге. Тестовые образцы уже выпущены и протестированы. Результаты показывают, что эти аккумуляторы действительео способны обслуживать электрокар на протяжении 1,6 млн км пути. Это по-прежнему Li-Ion батарея из «однокристального» катода следующего поколения и новым электролитом.
Команда исследователей, которая проводит тестирование, испытывает аккумуляторы в разных режимах и с разной нагрузкой. Так, тесты включают долгосрочный цикл зарядки-разрядки при температурах в 20, 40 и 55°C, краткосрочное хранение при тех же условиях и еще несколько режимов. Батареи испытываются с разными электролитами, включая те, что могут обеспечить быстрый заряд аккумулятора.
Как оказалось, даже при температуре в 40°C аккумуляторы выдерживают 4000 циклов заряд-разряд. С активной системой охлаждения, которая используется в батарейных комплексах Tesla, срок службы будет еще выше, аккумуляторы смогут выдерживать около 6000 циклов.
По словам исследователей, новые аккумуляторы идеально подходят для роботакси, электрических тягачей и прочих транспортных средств, которые работают постоянно и на износ. Для тягачей, которые накатывают за короткое время десятки и сотни тысяч километров, это особенно важно.
Насколько можно судить, Tesla постепенно приближается сразу к нескольким намеченным целям. Одна из них — постоянное наращивание объемов выпуска электромобилей. Вторая — улучшение качества своих машин и постепенное увеличение автономности. Плюс ко всему, компания расширяет ассортимент выпускаемых транспортных средств и предоставляемых услуг. И для всего этого нужны аккумуляторы — надежные, долгосрочные, с возможностью быстрой зарядки. Если новые батареи реально могут выдержать 1,6 млн км, то вскоре на дороги выйдут новые электромобили, которые будут служить очень долго.
Bossa_Nova
Так. Посмотрим, что тут у нас.
Материал катода меняем с NCA на NCM523 (монокристаллический). Оксид кремния выбрасываем из анода, оставляем только графит. Модифицируем электролит. И опа!
да, эта штука скорее всего может служить 4000 циклов до 80% начальной емкости.
Но в пассиве у нас:
минус 30-40% плотности энергии, как в килограммах, так и в литрах.
Утяжеление батареи на те же проценты, или чуть меньше если откажутся от цилиндрического форм-фактора.
Итого, это не Модел 3 будет бегать дольше, это будут батарейки для отдельного сегмента, дешевле, тяжелее, долговечнее. Идеально для систем хранения энергии, например.
JamboJet
Или для тягачей типа Tesla Semi.
При общем весе груженого автопоезда 40-60 тонн лишняя тонна массы аккумуляторов в тягаче погоды не сделает.
VerdOrr
Новое — это хорошо забытое старое =)
riv1329
В Германии строят троллейбусные линии, двигаясь вдоль которых, электрогрузовики могут заряжаться. Судя по конструкции пантографов, может быть, подключаться к линии они смогут прямо на ходу.
Вот где нужно больше циклов. Но тут уже или литий-титанат дышит им в спину.
transcengopher
Как там с износом таких проводов на скоростях тягачей от 120 км/ч? Не получится как с той дорогой из фотоэлементов? Или это будут отдельные трассы с более низкой максимальной скоростью?
oleg_go
За 120 км/ч на автобане на тягаче в Германии влепят такой штраф, что тягач больше не понадобится…
Будут гнать 120 при разрешенной скорости 80 — водителя тягача сдадут через три минуты другие водители.
Там скорость 80 + 9 км не наказываемого штрафом в большинстве случаев ограничена на уровне оборудования в тягаче. Водитель при всем желании быстрее не сможет ехать.
transcengopher
Так это, значит, утка, что там на некоторых дорогах даже для грузовиков 100 — это нижний порог, а не верхний? Ну, тогда понятнее, — останется только вопрос обслуживания такого количества коммуникаций.
Это ведь всё же не несколько погасших фонарей, что плохо, но не смертельно, т.к. у каждого автомобиля есть собственный источник света и габаритные огни. Тут это уже равносильно огромной пробке из грузовиков, либо фактическому требованию для условного грузовика всё равно иметь возможность проехать весь путь на собственной батарее.
riv1329
Они с аккумуляторами и пантографами одновременно. Если участок отключится, его просто преодолеют на аккумуляторах, рассчитанных на пробег в сотни километров. Мне проблема видится в другом. Как учитывать затраты? Видимо на каждом грузовике индивидуальный умный счетчик должен быть, который не только посчитает потребление данного автомобиля, но и сможет разбить его на суммы взятые от различных поставщиков / владельцев трасс. Отрасль будет развиваться быстрее, если частникам разрешить строить такие участки на трассах общего пользования. Но как учитывать?
Потребление пустого грузовика и потребление заполненного, двигающегося в горку отличается в 100 раз + кто-то может попутно заряжать батарею, а у кого-то она и так заполнена или её не надо заряжать целиком.
Компаний должно быть много для конкуренции, значит раздельный учет необходим. Впрочем, в век, когда в rfid-метке можно разместить процессор, я думаю, это не проблема.
А быстрое движение, наоборот поспособствует повышенной токоотдачи линии, т.к. тепло выделяющееся в скользящем контакте будет распределяться вдоль провода, т.е. провод будет охлаждать контакт.
konst90
Электропоезда и больше 200 гоняют, то есть проблема решаемая.
riv1329
Да и троллейбусы в Крыму, 120, конечно не разгоняются, но 90 могут точно. Кто не знает, они там между городами двигаются по дорогам с большими уклонами, а значить и токи большие протекают через скользящий контакт.
Но это, конечно, ни в какое сравнение с поездами не идёт, там всё гораздо серьезнее, а пантограф такой-же, внешне, как на обычном трамвае. Видимо, это не проблема.
dipsy
Учитывая в 20 раз меньшую энергоемкость, тонна аккумуляторов эквивалентна 50-литровому баку с соляркой.
Вот в грузовых тягачах наверное как раз гибриды бы сильно подошли, небольшой (в тонну) аккумулятор для рекуперации и привода тяговых электродвигателей и «бензиновый» генератор для подзаряда этого аккумулятора.
riv1329
По моему, в топовых аккумуляторах, не в 20, а в 10. И речь идет о тепловом эквиваленте. Из-за того что двигатель тепловую энергию превращает в механическую с КПД, в лучшем случае около 40%, а в худшем, но не самом редком около 0%. С другой стороны, КПД электродвигателя выше 90%, почти не зависит от режимов работы. А ещё нужно учесть возможность рекуперации, при движении «под гору», а так-же при снижении скорости торможением, что особенно актуально в городском цикле.
Мне разница видится не столь драматичной.
tim2018
ссылку можно на сравнение различных систем хранения энергии?
Спасибо заранее
Bossa_Nova
www.adb.org/sites/default/files/publication/479891/handbook-battery-energy-storage-system.pdf
пожалуйста.
tim2018
рис 1.4 на стр 19 (4). Литиевые аккумуляторы — единственные безопасные для экологии. Прямо бальзам на душу.
NeverIn
А как при -20-30°C?
Am0ralist
А при таких температурах только обогрев батареи накопленным в ней зарядом.
Dimtry44
Стекловатой ещё обернуть.
kalininmr
не так много людей живут в таком климате.
angel7
Это немного не ответ на вопрос, а он, вопрос, тем не менее актуален.
Hivemaster
Канада, Аляска, бо?льшая часть РФ, Монголия, северный Китай, северный Казахстан, страны севера Европы, Исландия и Гренландия. А самое смешное, что бо?льшая часть населения стран с жарким климатом, неспособна купить и обслуживать Теслу.
kalininmr
но практически вся европа и штаты, густонаселенная часть китая и т.д. с куда более мягким климатом.
riv1329
Почему бы не сжигать топливо? К тому-же и салон надо греть. Не красиво, я понимаю, но зато максимально эффективно. А вот греться электричеством — это, по моему, преступление против экологии.
Osnovjansky
Вероятно, ищут способы уменьшить загрязнение воздуха в местах скопления людей. Всё-таки, системы очистки на электростанциях могут работать лучше, чем установленные на отдельные автомобили. Кроме того, заметная часть электричества вырабатывается без выделения углекислого газа. Таким образом, в городах получаем воздух, содержащий меньше серы, окиси азота, углекислого газа и т.д. Возможно, по-началу, так будет даже дороже, но здоровье того стоит — это лучше чем дышать смогом.
riv1329
Я имел в виду то, что на обогрев батареи (правильнее, на разогрев, т.к. дальше она сама греется), и на обогрев салона потребуется в сотню, а то и в сотни раз меньше топлива, чем на работу ДВС. Например, мощность печки в салоне — это в максимуме около 1КВт, но как правило, она работает на 10-20% своей мощности, т.е. 100-200Вт, или 0.025-0.05 литра бензина в час (прикинул в уме, по памяти из тех. характеристик автономных воздушных обогревателей) и в районе 1 литра на разовый разогрев батареи.
Кроме того, режим сгорания этого топлива, по сути в печи, можно сделать таким, что кроме углекислого газа и воды, на выходи ничего не будет, без катализаторов. А под загрязнением в городе, как правило понимается не CO2, а СO — угарный газ, а так-же сложные токсичные соединения образующиеся в ДВС при высоких давлении и температуре.
А ещё можно использовать сжиженный газ, тогда, и CO2 станет еще в разы меньше. Если таким образом выхлоп по CO2 сократить в сотни раз в городе, имеет ли смысл ради еще одной доли процента, в разы увеличить потребление электроэнергии на обогрев?
Osnovjansky
Да — мой косяк — не заметил, что вы про обогрев батареи.
Но на электромобиле/гибриде вряд-ли будут греть батарею печкой — скорее сделают общую систему водяного охлаждения на батарею и силовую электронику, которая питает электродвигатели. Тогда в режимах/климатических условиях когда тепла от электроники недостаточно будут просто подогревать электричеством, т.к. ТЭН-ом управлять заметно проще чем механической печкой на топливе.
Графики, которые мотивируют, что пора начинать бороться с ростом CO2:
Углекислый газ в атмосфере Земли
За последние 50 лет(возможно будет нужно поклацать на картинках внизу)
Сейчас мы превысили 400ppm и за последние 20 лет есть намек на загиб графика в сторону ускорения роста. Если ничего не предпринимать — есть риск, что к концу 21 века доберемся до 1000ppm, которая уже заметно влияет на сиюминутное самочувствие — а «включатся» ли в природе компенсаторные механизмы, которые помешают увеличению CO2 — «бабушка надвое сказала»
И да, мне тоже кажется, что для грузовиков-дальнобойщиков, которые сравнительно мало ездят по городам, дизель или метан пока оптимальнее чем электричество.
emerald_isle
Если греться ветровым или солнечным электричеством, то почему бы и нет, вполне. Но в случае сжигания торфа/угля на ТЭЦ действительно не очень.
riv1329
Это уже совсем другая история. Пока сжигание топлива доминирует, мне представляется не эффективным гнаться за идеальной зеленой энергией, попутно увеличивая нагрузку на природу.
Но с инженерной точки зрения красиво использовать электричество для механического движения, а топливо сжигать только для обогрева.
Когда же настанет пора и электроэнергия, в основном будет производится из возобновляемых источников и атомными электростанциями, тогда видится адекватным решение с тепловым насосом.
emerald_isle
Мой поставщик клянётся, что 100% электричества, которое я у него покупаю, «полностью зелёное». Вот только дорогое оно…
Firz