To, čemu většina z nás říká „baterie“, tedy například „tužkové baterie“, jsou ve skutečnosti články. Baterií označujeme teprve soustavu elektricky propojených článků. Základní parametry baterie jsou minimální a maximální napětí, kapacita a vnitřní odpor.Minimální a maximální napětí baterie jsou hranice, při jejichž překročení dochází k poškození baterie.
Kapacita udává, jak velké množství energie lze do baterie uložit. Vnitřní odpor ovlivňuje, jak velké výkony lze z baterie získat. Poslední dvě hodnoty si rozebereme trochu podrobněji, protože v elektromobilu ovlivňují zásadně jeho vlastnosti.Výkon baterie (kW) závisí na vnitřním odporu
Vnitřní odpor baterie ovlivňuje maximální výkon, kterým lze baterii vybíjet nebo nabíjet, a ovlivňuje tepelné ztráty uvnitř baterie. Je tedy zásadní pro dynamiku elektromobilu a délku nabíjení. Čím nižší bude vnitřní odpor, tím vyšší výkon. Ten obvykle udáváme ve wattech (W) nebo kilowattech (kW) a vyjadřuje intenzitu práce.
Pokud pracujeme velice intenzivně, podáváme velký výkon. Pokud pracujeme navíc dlouho, odvedeme hodně práce. V elektrotechnice počítáme výkon nejčastěji jako napětí (ve voltech V) krát proud (v ampérech A). Baterie vozů Tesla s velmi malým vnitřním odporem dokáží dodávat výkon přes 500 kW. To představuje výkon pro 500 rychlovarných konvic nebo větší administrativní budovu.
Kapacita baterie (kWh) je zásoba energie Pro dojezd elektromobilu je zásadní kapacita baterie. Čím nižší kapacita, tím logicky i kratší dojezd elektromobilu. Pokud hovoříme o kapacitě baterie, obvykle udáváme watt hodiny (Wh) nebo kilo watt hodiny (kWh).
Někdy můžeme narazit na kapacitu v Ah (tak to uvádí třeba automobilka BMW). Pokud pak chceme zjistit, kolik je přibližně v baterii uloženo energie (Wh), musíme tento údaj vynásobit ještě napětím baterie (V). Tedy podle vzorce Wh = Ah x V. Odkážeme se znovu na elektromobily značky Tesla - tyto baterie mají kapacitu až 100 kWh. Takové množství elektrické energie by pokrylo spotřebu rodinného domu i na 14 dní.
Dojezd elektromobilu pak spočítáme tak, že vydělíme kapacitu jeho spotřebou. Ta může být u menších vozů kolem 13 kWh/100 km. U velkých výkonných vozů typu SUV třeba i 25 kWh/100 km.
Ohřev, chlazení baterie a vliv teplot Vnitřní odpor baterie udává maximální výkon, kterým lze baterii vybíjet nebo nabíjet, a ovlivňuje, jaké ztráty vzniknou uvnitř baterie. V baterii s vysokým vnitřním odporem bude docházet k velkým ztrátám při odběru proudu a bude se tedy více zahřívat. Z tohoto důvodu někdy výrobci využívají aktivní chlazení baterie.
Ze zkušenosti víme, že dojezd elektromobilu bude jiný v zimním a letním období. Zimní dojezd je pochopitelně výrazně kratší. Méně znalí majitelé a řidiči nebo recenzenti tento rozdíl přisuzují výhradně spotřebě topení elektrických vozidel. Dojezd v chladnějším období ovlivní ale obzvláště teplota baterie, na které je vnitřní odpor závislý.
S klesající teplotou zpomaluje většina chemických reakcí - v lidském těle stejně jako v autě. Výjimkou není ani ta, která probíhá uvnitř lithiových článků. Zvenku se tato vlastnost jeví jako zvýšení vnitřního odporu. A tady se vracíme k začátku tohoto odstavce: vysoký vnitřní odpor = vysoké ztráty uvnitř baterie. Proto někteří výrobci elektromobilů využívají aktivní ohřev baterie.
Pokud není baterie aktivně klimatizována, dochází k dočasnému snížení výkonu, aby nedošlo k poškození baterie z důvodu překročení hraničních teplot. U klimatizovaných baterií je výkon stabilní.
Extrémní teploty, skladování Při velmi nízkých teplotách (kolem - 20 °C) může dojít k takovému nárůstu vnitřního odporu, že není možné baterie provozovat. Na druhé straně teploty lehce nad nulou zpomalují statické stárnutí baterie. Při provozu působí vysoká teplota pozitivně na vnitřní odpor (dojde tedy ke zvýšení výkonu, snížení ztrát a zrychlení nabíjení). Nesmí však dojít k překročení maximální teploty, což by vedlo k nevratnému poškození baterie. Dnes najdete mnoho typů baterií pro elektromobily. Patří mezi ně lithium-iontové, nikl-metalhydridové, olověné, polovodičové a ultrakondenzátory. Znalost rozdílů mezi těmito bateriemi vám pomůže lépe si vybrat. Každá baterie pro elektromobily může změnit způsob, jakým řídíte, utrácíte peníze a nabíjíte své auto. Pokud se obáváte, že vám dojde energie, typ baterie je velmi důležitý. Technologie baterií určuje, jak daleko dojedete, jak rychle se nabijete a kolik zaplatíte.
Baterie elektromobilu, kterou si vyberete, může změnit váš každodenní život a vaši spokojenost s vaším vozem.
Lithium-iontové baterie pro elektromobily Chemie (NMC, NCA, LFP) V elektromobilních bateriích existují různé druhy lithium-iontových baterií. Nejběžnější jsou NMC, NCA a LFP. Každá z nich zajišťuje specifický provoz baterie. NMC a NCA mají vysokou energetickou hustotu. To znamená, že s vaším autem ujede více. Baterie LFP vydrží déle a jsou bezpečnější. Nemají však tak vysokou energetickou hustotu. Tyto najdete... sady lithium-iontových baterií v mnoha elektromobilech.
Tip: Pokud chcete baterii s delší výdrží, zvolte lithium-železitý fosfát. Pokud chcete dojet na delší vzdálenost, zvolte NMC nebo NCA.
Funkce a výkon Lithium-iontové baterie fungují dobře a poskytují silný výkon. Rychle se nabíjejí a umožňují vám ujet dlouhou cestu. Tyto baterie jsou lehčí než staré. Můžete je použít mnohokrát, než se opotřebují. Fungují v horkém i chladném počasí. Lithium-iontové akumulátory pomáhají bateriím elektromobilů poskytovat plynulý výkon.
vlastnost Přínos pro vás Vysoká hustota energie Delší dojezd, Rychlé nabíjení, Méně čekací doby, Lehká váha, Lepší účinnost vozu
Je dobré znát výhody a nevýhody lithium-iontových baterií. Klady: Vysoká hustota energie, Dlouhá životnost, Rychlé nabíjení, Lehká váha; Nevýhody: Vyšší náklady, Může se přehřát, pokud je poškozen, Vyžaduje pečlivé hospodaření. Poznámka: A systém správy baterie chrání lithium-iontové akumulátory.
Aplikace v elektromobilech Téměř každý nový elektromobil používá lithium-iontové baterie. Výrobci automobilů volí lithium-iontové baterie kvůli dojezdu, bezpečnosti a ceně. Baterie do elektromobilů s lithium-iontovými bateriemi vám pomohou dojet dál a rychleji se nabít. Tyto baterie uvidíte v autech, autobusech a nákladních vozech.
Nikl-metalhydridové baterie pro elektromobily Struktura a provoz Nikl-metalhydridové baterie používají směs niklu a kovu. Kladná část je oxid-hydroxid nikelnatý. Záporná část je slitina absorbující vodík. Nabíjením baterie se do slitiny vnáší vodík. Používáním baterie se vodík uvolňuje k výrobě elektřiny. Tímto způsobem lze baterii mnohokrát nabíjet a používat.
KLÍČOVÉ VLASTNOSTI Nikl-metal hydridové baterie Vydrží déle než starší baterie. Nevyžadují mnoho péče. Můžete je používat v horkém i chladném počasí. Tyto baterie ukládají více energie než olověné baterie. Neobsahují toxické kovy jako nikl-kadmiové baterie. Díky tomu jsou bezpečnější pro přírodu. Tip: Nikl-metalhydridové baterie lze často nabíjet a používat. Neztrácejí moc energie.
Olověné baterie pro elektromobily Typy (startovací vs. hluboký cyklus) V elektromobilech existují dva hlavní typy olověných baterií. Startovací baterie poskytují rychlý výkon pro nastartování motoru. Baterie s hlubokým cyklem poskytují stabilní výkon po delší dobu. Startovací baterie jsou vhodné pro krátkodobé, ale silné potřeby energie. Baterie s hlubokým cyklem lze nabíjet a používat mnohokrát. Většina elektromobilů s olověnými bateriemi používá baterie s hlubokým cyklem.
Tip: Pro stabilní výkon zvolte hluboký cyklus. Startovací baterie jsou nejlepší pro rychlé starty. Hlavní rysy Olověné baterie mají desky vyrobené z olova a kapaliny zvané elektrolyt. Jejich konstrukce je jednoduchá. Můžete je snadno recyklovat. Jsou levnější než jiné baterie. Olověné baterie jsou těžké a velké. Nepojmou tolik energie jako lithium-iontové nebo nikl-metalhydridové baterie.
Klíčové vlastnosti a výhody/nevýhody Co to pro vás znamená Nízká cena, Ušetříte peníze hned na začátku, Těžký, Vaše auto je těžší, Jednoduchý design, Snadná péče. Výhody a nevýhody Olověné akumulátory mají několik výhod. Při jejich koupi zaplatíte méně. Téměř všechny díly lze recyklovat. Fungují v horkém i chladném počasí. Jsou dobré pro základní potřeby. Ale existují určité problémy: Nevydrží tak dlouho jako jiné baterie, Jejich vysoká hmotnost snižuje účinnost automobilů, Ukládají méně energie, takže ujedete méně daleko, Nabíjení trvá déle.
Pevná fáze baterie pro elektromobily Zdroj obrázku: pexely Přehled technologií V nových modelech byste mohli vidět polovodičové baterie. auta na elektrický pohon Tato baterie používá pevnou složku, nikoli kapalinu. Pevná složka snadno neuniká ani se nehoří. Díky tomu je baterie bezpečnější pro automobily. Výrobci automobilů chtějí, aby tyto baterie vydržely déle a fungovaly lépe.
Polovodičové baterie by mohly změnit pohled lidí na elektromobily. Výhody a výzvy Pevné baterie mají mnoho dobrých věcí. Dodávají vašemu autu více energie na malém prostoru. To znamená, že na jedno nabití ujedete dále. Nabíjejí se také rychleji a jsou bezpečnější na používání. Baterie se příliš nezahřívá ani se rychle nevybíjí. Auto můžete používat v horkém i chladném počasí. Zde je několik dobrých věcí: Můžete jet dál, Baterie je bezpečnější, Vydrží déle, Nabíjí se rychleji. Ale jsou tu i určité problémy. Výroba těchto baterií je v současnosti drahá. Pevný vnitřek může po mnoha použitích prasknout. Výrobci automobilů musí najít způsoby, jak je zlevnit. Většina aut tyto baterie kvůli těmto problémům zatím nemá.
Ultrakondenzátory a průtokové baterie Ultratondenzátory Uchovávají energii zvláštním způsobem. Nejsou jako běžné baterie. Některá elektromobily je používají pro rychlé napájení. Ultrakondenzátory nepoužívají chemické reakce. K uchovávání energie využívají elektrická pole. Můžete je nabíjet a používat velmi rychle. Pokud potřebujete, aby vaše auto rychle zrychlilo, ultrakondenzátory vám hodně pomohou. Ultratondenzátory nedávají tolik energie jako lithium-iontové nebo sodíkovo-iontové baterie. Ale vydrží mnohem déle. Někdy se používají s jinými bateriemi pro rychlé napájení. Tip: Ultrakondenzátory jsou skvělé pro rychlou energii. Pomáhají při startování auta nebo zrychlování.
Průtokové baterie používají k ukládání energie kapaliny. Kapaliny procházejí články a vyrábějí elektřinu. Průtokové baterie můžete dobíjet výměnou nebo nabíjením kapaliny. Tyto baterie jsou vhodné pro velká vozidla nebo autobusy. Dodávají spoustu energie po dlouhou dobu. Průtokové baterie zatím v malých autech nevidíte, ale mohou být v budoucnu.
Sodík-iontové baterie jsou dalším novým typem pro elektromobily. Některá testovací vozidla a laboratoře používají sodíkové baterie. Používají sodík, který je snadno k sehnání a stojí méně než lithium. Sodík-iontové baterie dokáží pojmout hodně energie. Fungují dobře v horkém i chladném počasí. Sodík-iontové baterie byste brzy mohli vidět v autobusech, nákladních automobilech nebo dokonce v autech. Některé společnosti testují sodíkovo-iontové baterie s ultrakondenzátory. To pomáhá automobilům dosáhnout lepšího výkonu. Sodíkovo-iontové baterie jsou bezpečnější a levnější. Jsou dobrou volbou, pokud chcete baterii, která vydrží dlouho a rychle se nabíjí.
Formáty a konstrukce baterií Válcové, prizmatické a vakové buňky Existují tři hlavní tvary bateriových článků pro elektromobily: válcové, prizmatické a pouzdrové. Cylindrické buňky vypadají jako malé trubičky. Mnoho lithium-iontových baterií používá tento tvar. Tyto články jsou pevné a snadno se chladí. Často je vídáte v autech Tesla. Prizmatické články mají krabicovitý tvar. Dobře se vejdou do stísněných prostor. Výrobci automobilů používají prizmatické články k úspoře místa. Kapsové články vypadají jako ploché, pružné sáčky. Jsou velmi lehké. Kapsové články pomáhají snížit hmotnost vašeho auta. Mnoho lithium-iontových baterií používá kapsové články, protože mohou měnit tvar a přizpůsobovat se různým designům.
Tip: Tvar článku může ovlivnit, kolik místa baterie zabírá a jak snadno se udržuje v chladu. Typ buňky Shape Cylindrický Trubka; Hranolový Krabici; Vak Plochá taška. Běžné použití Tesla, elektrické nářadí; Moderní elektromobily, autobusy; Lehká elektromobily, gadgety.
Impact na výkon a bezpečnost Jeden tvar baterie ovlivňuje fungování elektromobilu. Válcové články dobře zvládají teplo a méně hrozí přehřátí. Prizmatické články šetří místo, ale mohou se zahřát, pokud jsou příliš blízko u sebe. Kapsové články jsou lehké, ale pro bezpečnost potřebují pevné pouzdro. Lithium-iontové baterie v jakémkoli tvaru poskytují dobrý dojezd a rychlé nabíjení. Musíte dbát na bezpečnost. Pokud se článek poškodí, může se přehřát. Výrobci baterií přidávají bezpečnostní prvky, které zabraňují požáru nebo úniku. Poznámka: Vždy zkontrolujte, zda je baterie vašeho vozu vybavena bezpečnostními systémy.
Správný formát baterie a údržba Správný formát baterie pomáhá vašemu vozu vydržet déle a zůstat bezpečný na silnici. Faktory ovlivňující výkon baterie elektromobilu Kapacita a dosah Kapacita baterie znamená, kolik energie vaše auto pojme. Pokud má baterie větší kapacitu, můžete s ní dojet dále. Toto číslo byste si měli ověřit před koupí auta. Udává vám, jak daleko můžete na jedno nabití dojet. Vyberte si baterii, která vám vyhovuje na každodenní cesty. To vám pomůže vyhnout se obavám z vybití baterie.
Tip: Při výběru elektromobilu zkontrolujte kapacitu baterie. Pomůže vám to naplánovat si cesty a nevyčerpat energii.
Životnost a degradace Všechny baterie časem slábnou. Po mnoha nabitích má baterie méně energie. Teplo, rychlé nabíjení a hluboké vybíjení způsobují rychlejší stárnutí baterií. Můžete pomoci svým bateriím vydržet déle pomalým nabíjením a udržováním baterie v chladu. Pokud se o ni budete starat, vydrží vám déle. Faktory Jak to ovlivňuje délku životnosti Jedná se o nejdražší, nejdůležitější a zatím nejkontroverznější část celého elektromobilu. Mnohé z výše uvedeného bylo kdysi pravda, ale dnes již zdaleka neplatí a v tomto článku se na všechny důležité oblasti zaměříme. Nejprve představíme, jak jsou baterie konstruovány, jaké jsou jejich nejdůležitější parametry, detailně se budeme věnovat právě jejich kapacitě, dojezdové vzdálenosti a životnosti...
Elektromobil a jeho baterie. Autor: FirstEnergy Corp. Baterie se skládají ze stovek článků a modulů; Tesla využívá válcové články, BMW a Volkswagen hranolové články. Bateriové články se skládají do bateriových modulů, které tvoří stavební bloky každé baterie. Důvodem tohoto uspořádání je snazší výroba, instalace, management, ale i údržba. Moduly obsahují chladící jednotku, monitor teploty a monitor napětí. Výrobci musí uvést do rovnováhy důležité požadavky: váha, hustota energie, počet cyklů a cena, která tvoří okolo 30% celkové ceny elektromobilu. Obecně se dá říct, že olověné baterie mají dojezdovou vzdálenost 30-80 km, niklové baterie až 200 km, a lithiové baterie 320-480 km.
Displej elektromobilu. Autor: Motor Verso. Dále pak dojezdová vzdálenost baterií závisí na mnoha různých faktorech, například počasí. Zatímco u vozů se spalovacím motorem je auto v zimě ohříváno díky teplu motoru, u elektromobilů je potřeba na zahřátí obětovat část kapacity baterie. Při testování Tesly S zapnutá klimatizace snížila dojezd až o 96 kilometrů. Nissan Leaf a další ukazují, že jen část ztráty bývá způsobena samotnou spotřebou-důležitá je technologie řízení baterie a degradace.
Náklady na výměnu autobaterie se v průběhu let snížily. U různých vozidel se ceny velmi liší: Toyota Prius hybrid cca 45 tisíc Kč, Nissan Leaf cca 200 tisíc Kč, Tesly Model 3 kolem 300 tisíc Kč, Škoda Enyaq iV 80 a VW ID.4 lehce přes 450 tisíc Kč. Mercedes-Benz EQS nad 1,25 milionu Kč. Různé typy elektromobilů a jejich závislost na 12V baterii.
How Do Electric Vehicles Work? EV Charger, Battery, Motor All Explained.
Úspěch automobilu jako prostředku individuální dopravy začal v roce 1913, Henry Ford zavedl montážní linku. Stále složitější technologie motorů a emisní predpisy vedou k elektrifikaci. xEV a její varianty HEV, PHEV, BEV, FCEV ukazují různé cesty. HEV a PHEV se liší strategií nabíjení vysokonapěťového akumulátoru. HEV dobíjí pouze spalovacím motorem a rekuperací, PHEV i při nabíjecí stanici a má větší kapacitu baterie pro delší jízdní dosah.
Správná volba between HEV a PHEV zahrnuje pro a proti: snižují spotřebu a emise, zvyšují komfort, ale mohou být dražší a složitější na údržbu. BEV a FCEV představují elektrickou budoucnost; BEV mají velké li-ion baterie pro dlouhý dojezd, FCEV pak využívají palivové články s vodíkem. 12V systém zůstává nedílnou součástí všech verzí pro napájení komfortních a řídicí systémů.
V budoucnu se vývoj soustředí na hustotu energie, bezpečnost a snížení kritických kovů. Význam baterií pro elektromobily zůstává: kapacita, dojezd, životnost a recyklace, s programy EU na sběr a recyklaci. Závěrečný obraz ukazuje, že i přes různé koncepty zůstává 12V palubní systém a baterie důležité pro spolehlivý provoz a bezpečnost vozidel.
tags: #baterie #clanky #elektromobil