Гибриды и электромобили: в чем разница между батареями?

Гибриды, подключаемые гибриды, электромобили: наверное, многие думают, что батареи в них однотипные и разные только по размеру.  Но на самом деле есть два ключевых различия в том, как батареи используются в гибридах и в экологически чистых электромобилях.

 Одинаковые потоки разного размера

Первое существенное различие заключается в потоке энергии к батарее и от нее в зависимости от ее размера.

При умеренном ускорении, скажем, все три типа электрифицированных автомобилей потребляют одинаковое количество энергии.  И при умеренном торможении они восстанавливаются с той же скоростью.Но у чистого электромобиля батарея может быть в десять раз больше, чем у PHEV.  А батарея PHEV, в свою очередь, может быть в десять раз больше, чем у обычного неперезаряжаемого гибрида.  Оказывается, соотношение между потоком энергии и емкостью аккумулятора кардинально отличается.

Гибридная батарея выдерживает более 100000 циклов.

Количество циклов зарядки / разрядки, которое проходит каждый из трех типов батарей, также сильно различается.  В простом гибриде аккумулятор, задачей которого является поддержка двигателя внутреннего сгорания, постоянно разряжается и заряжается.  Он должен быть компактным, легким и не очень дорогим.

Аккумулятор PHEV — от 4000 до 8000 циклов

В подключаемом гибриде у вас есть аккумулятор гораздо большей емкости, способный проехать от 15 до 90 километров.  Он также постоянно заряжается и разряжается в городском цикле, но эти токи относительно малы по сравнению с его общей емкостью.  Таким образом, полная зарядка и разрядка могут происходить один или два раза в день.

Аккумулятор BEV — всего 1000 циклов

В чистом электромобиле (BEV) аккумулятор огромен, и он редко подвергается полным циклам зарядки и разрядки.

Боб Танака, старший эксперт по аккумуляторным батареям Ford, объясняет, что аккумулятор в чистом электромобиле может выдержать не более 1000 циклов разрядки / зарядки в течение всей жизни.

Полезная емкость

Когда аккумулятор заряжается и разряжается, его внутреннее сопротивление увеличивается.  Один из способов контролировать это — ограничить полезную емкость программного обеспечения, чтобы аккумулятор не мог заряжаться до максимума и не мог разряжаться ниже определенного значения.  В гибридной версии Ford F-150 полезная емкость составляет всего около 50% от полной емкости аккумулятора, признает Танака.  Для моделей PHEV он может достигать 80%, а для чисто электромобилей — до 90%.

Тонкие электроды у гибридов

Чтобы лучше контролировать соотношение мощности и энергии, инженеры могут изменять толщину электродов и их покрытие.   Например, в гибридных батареях, которые требуют высоких электрических токов от относительно небольшой батареи, электроды должны быть тоньше, поэтому большая часть поверхности электрода контактирует с электролитом.

Толстые электроды в электромобилях

И наоборот, в аккумуляторах для чистых электромобилей используются более толстые электроды, которые обеспечивают более высокую плотность энергии — просто потому, что тогда большая часть ячейки занята электродами и активным материалом. Покрытие из оксида лития-марганца часто используется в батареях BEV.

 Разница напряжений 

Некоторые производители электромобилей уже используют высоковольтные системы, и их машины кардинально отличаются в этом отношении от гибридов.В других разница меньше. Ford, например, использует гибридные электрические системы с потолком около 400 вольт.Большинство литий-ионных элементов работают от 3,6 вольт.  Совокупность 76 таких ячеек в аккумуляторе гибрида F-150 дает 274 вольта.  В подключаемом гибриде Escape 84 ячейки, что дает общее напряжение чуть более 300 вольт.Однако электрический Mustang Mach-E имеет целых 376 ячеек, которые, если сложить их вместе, намного превысят максимальное напряжение системы.  Поэтому они смонтированы в четырех отдельных секциях по 94, каждая на 343 вольта, которые затем подключаются параллельно.