Hvordan fungerer et elbilbatteri?

Et litium-ion-batteri driver alle typer elektriske kjøretøy. Fra første stund har den etablert seg som en referanseteknologi i elbilmarkedet. Hvordan det fungerer? Spesialistene til IZI by EDF-nettverket vil gi deg oppdatert informasjon om drift, egenskaper, fordeler og ulemper ved et elektrisk kjøretøybatteri.

Oppsummering

Hvordan fungerer et elektrisk kjøretøybatteri?

Hvis et lokomotiv bruker bensin eller diesel som energi, gjelder ikke dette for elektriske kjøretøy. De er utstyrt med et batteri med ulik autonomi, som må lades på en ladestasjon.

Ethvert elektrisk kjøretøy er faktisk utstyrt med flere batterier:

• Ekstra batteri;
• Og et trekkbatteri.

Hva er deres rolle og hvordan fungerer de?

Ekstra batteri

Som et termisk kamera har et elektrisk kjøretøy et ekstra batteri. Dette 12V-batteriet brukes til å drive biltilbehør.

Dette batteriet sikrer riktig drift av diverse elektrisk utstyr, for eksempel:

• Elektriske vinduer;
• Radio ;
• Ulike sensorer til et elektrisk kjøretøy.

Dermed kan en funksjonsfeil på hjelpebatteriet til et elektrisk kjøretøy forårsake visse sammenbrudd.

Trekkbatteri

Det sentrale elementet i et elektrisk kjøretøy, trekkbatteriet, spiller en viktig rolle. Faktisk lagrer den ladet energi i ladestasjonen og gir strøm til den elektriske motoren mens du reiser.

Driften av et trekkbatteri er ganske komplekst, så dette elementet er en av de dyreste komponentene i et elektrisk kjøretøy. Denne kostnaden hemmer også utviklingen av elektromobilitet rundt om i verden. Noen forhandlere tilbyr en leieavtale for trekkbatteri ved kjøp av et elektrisk kjøretøy.

Litium-ion-batteriet er den desidert mest brukte batteritypen i elektriske kjøretøy. På grunn av holdbarheten, ytelsen og sikkerhetsnivået er det virkelig referanseteknologien for de fleste produsenter.

Det finnes imidlertid forskjellige typer batterier for elektriske kjøretøy:

• Nikkel kadmium batteri;
• Nikkel-metallhydrid batteri;
• Litiumbatteri;
• Li-ion batteri.

Sammendragstabell over fordelene med forskjellige batterier for elektriske kjøretøy

Ulike typer batterier	Fordeler
Kadmium nikkel	Lett batteri med utmerket levetid.
Nikkelmetallhydrid	Lett batteri med lav forurensning og høy energilagringskapasitet.
litium	Stabil lading og utlading. Høy nominell spenning. Betydelig masse og volumetrisk energitetthet.
Litiumion	Høy spesifikk og volumetrisk energi.

Sammendragstabell over ulempene med ulike batterier for elektriske kjøretøy

Ulike typer batterier	Begrensninger
Kadmium nikkel	Siden toksisitetsnivået til kadmium er svært høyt, brukes ikke dette materialet lenger.
Nikkelmetallhydrid	Materialet er dyrt. Kjølesystemet er nødvendig for å kompensere for temperaturstigningen i forhold til belastningen.
litium	Litiumresirkulering er ennå ikke fullt ut mestret. Det bør være automatisert strømstyring.
Litiumion	Brennbarhetsproblem.

Batteriytelse

Effekten til den elektriske motoren er uttrykt i kilowatt (kW). En kilowattime (kWh), derimot, måler energien et elektrisk kjøretøys batteri kan levere.

Effekten til en varmemotor (uttrykt i hestekrefter) kan sammenlignes med effekten til en elektrisk motor, uttrykt i kW.

Men hvis du ønsker å investere i et elektrisk kjøretøy med lengst batterilevetid, må du gå til kWh-måling.

Batterilevetid

Avhengig av modellen på ditt elektriske kjøretøy, kan rekkevidden i gjennomsnitt være fra 100 til 500 km. Faktisk er et lavt batteri tilstrekkelig for enkel daglig bruk av et elektrisk kjøretøy for å kjøre barn til skolen eller til jobb i nærheten. Denne typen transport er billigere.

Bortsett fra inngangs- eller mellommodellene, er det også avanserte modeller som er mye dyrere. Prisen på disse bilene er i stor grad påvirket av ytelsen til batteriet.

Imidlertid kan denne typen elektriske kjøretøy kjøre opptil 500 km avhengig av kjørestil, veitype, værforhold osv.

For å bevare autonomien til batteriet på en lang reise, anbefaler fagfolkene i IZI by EDF-nettverket deg spesielt å velge fleksibel kjøring og unngå for rask akselerasjon.

Ladetid for batteri

Fagfolkene i IZI by EDF-nettverket vil ta seg spesielt av installasjon av ladestasjoner for elbiler ... Oppdag alle eksisterende batteriladeløsninger for ditt elektriske kjøretøy med:

• Husholdningsuttak 220 V;
• Wallbox hurtigladekontakt;
• Og en hurtigladestasjon.

Husholdningsuttak 220 V

Hjemme kan du installere et husholdningsuttak for 220 V. Ladetiden er fra 10 til 13 timer. Du kan da lade bilen din over natten for å bruke den hele dagen.

Wallbox hurtigladeuttak

Velger du hurtigladekontakten, også kalt Wallbox, vil ladetiden forkortes:

• I 4 timer i versjon 32A;
• I 8 eller 10 timer i 16A-versjonen.

Hurtigladestasjon

På borettslagsplasser eller i supermarked og forretningsparkering kan du også lade bilen på hurtigladestasjonen. Kostnaden for denne enheten er selvfølgelig den høyeste.

Batteriladetiden er imidlertid veldig rask: den tar 30 minutter.

Sammendragstabell over priser for utstyr for lading av batterier til elektriske kjøretøy

Batteriladeutstyrstype	Pris (ekskl. montering)
Hurtigladekontakt	Omtrent 600 euro
Hurtigladestasjon	Omtrent 900 €

Hvordan fungerer et litium-ion-batteri?

Prinsippet for drift av denne typen batteri er komplekst. Elektroner sirkulerer inne i batteriet, og skaper en potensiell forskjell mellom de to elektrodene. En elektrode er negativ, den andre er positiv. De er nedsenket i en elektrolytt: en ionisk ledende væske.

Utladningsfase

Når batteriet driver kjøretøyet, frigjør den negative elektroden de lagrede elektronene. De kobles deretter til den positive elektroden via en ekstern krets. Dette er utladningsfasen.

Ladefase

Den motsatte effekten oppstår når batteriet lades i en ladestasjon eller en kompatibel forsterket stikkontakt. Dermed overfører energien som overføres av laderen elektronene som er tilstede i den positive elektroden til den negative elektroden. 

BMS-batterier: definisjon og drift

BMS-programvaren (Battery Management System) kontrollerer modulene og elementene som utgjør trekkbatteriet. Dette styringssystemet overvåker batteriet og optimerer batterilevetiden.

Når batteriet svikter, skjer det samme med BMS. Noen EV-produsenter tilbyr imidlertid en BMS-omprogrammeringstjeneste. Dermed kan en myk tilbakestilling ta hensyn til batteriets tilstand på tidspunktet T.

Hvor pålitelig er et elbilbatteri?

Litium-ion-batteriet er kjent for sin pålitelighet. Vær imidlertid forsiktig, spesielt lademodus kan påvirke holdbarheten. I tillegg blir batterilevetid og ytelse forringet over tid i alle tilfeller.

Når en elbil går i stykker, er årsaken svært sjelden batteriet. Om vinteren vil du faktisk raskt innse at elbilen din ikke har noen problemer med å starte, til tross for kulden, i motsetning til et diesellokomotiv.

Hvorfor forringes litium-ion-batterier over tid?

Når et elektrisk kjøretøy kjører mange kilometer, reduseres batteriets ytelse sakte. Da er to faktorer synlige:

• Redusert batterilevetid;
• Lengre batteriladetid.

Hvor raskt eldes et elbilbatteri?

Ulike faktorer kan påvirke aldringshastigheten til et batteri:

• Lagringsforhold for et elektrisk kjøretøy (i en garasje, på gaten, etc.);
• Kjørestil (med elbil er grønn kjøring å foretrekke);
• Ladefrekvens ved hurtigladestasjoner;
• Værforhold i området du kjører oftest.

Hvordan optimalisere batterilevetiden til et elektrisk kjøretøy?

Ved å ta hensyn til faktorene nevnt ovenfor, kan levetiden til trekkbatteriet optimaliseres. Når som helst kan produsenten eller en pålitelig tredjepart diagnostisere og måle SOH (helsestatus) til batteriet. Denne målingen brukes til å vurdere tilstanden til batteriet.

SOH sammenligner maksimal batterikapasitet på tidspunktet for testen med maksimal batterikapasitet da den var ny.

Avhending: andre levetid for et elektrisk kjøretøybatteri

I elbilsektoren problem med avhending av litium-ion-batterier i elektriske kjøretøy er fortsatt et stort problem. Faktisk, hvis en elbil er renere enn et diesellokomotiv (problem med hydrokarbonproduksjon) fordi den bruker fornybare energikilder, er elektrisitet, litiumgjenvinning og resirkulering et problem.

Miljø problemer

Et elektrisk kjøretøys batteri kan inneholde flere kilo litium. Andre materialer brukes som kobolt og mangan. Disse tre forskjellige typer metaller utvinnes og behandles for bruk i batterikonstruksjon.

litium

To tredjedeler av litiumressursene som brukes i utviklingen av elbilbatterier kommer fra saltørkenene i Sør-Amerika (Bolivia, Chile og Argentina).

Utvinning og prosessering av litium krever store mengder vann, noe som resulterer i:

• Uttørking av grunnvann og elver;
• Jordforurensning;
• Og miljøforstyrrelser, som en økning i forgiftning og alvorlige sykdommer i lokalbefolkningen.

kobolt

Mer enn halvparten av verdens koboltproduksjon kommer fra kongolesiske gruver. Sistnevnte skiller seg spesielt ut i forhold til:

• Sikkerhetsforhold for gruvedrift;
• Utnyttelse av barn for utvinning av kobolt.

Forsinkelse i gjenvinningssektoren: forklaringer

Hvis et litiumionbatteri har blitt solgt siden 1991 i forbrukerelektronikksektoren, begynte resirkuleringskanaler for dette materialet å utvikle seg mye senere.

Hvis litium i utgangspunktet ikke ble resirkulert, var dette hovedsakelig på grunn av:

• Om dens store tilgjengelighet;
• Lave kostnader for utvinning;
• Innkrevingsraten forble ganske lav.

Imidlertid, med økningen av elektromobilitet, endres forsyningsbehovene i et raskt tempo, derav behovet for en effektiv resirkuleringskanal. I dag blir i gjennomsnitt 65 % av litiumbatteriene resirkulert.

Litiumgjenvinningsløsninger

I dag er det få utdaterte elektriske kjøretøy sammenlignet med diesellokomotiver. Dette gjør det mulig å praktisk talt fullstendig demontere kjøretøy og brukte batterikomponenter.

Dermed kan litium så vel som aluminium, kobolt og kobber samles inn og resirkuleres.

Uskadede batterier følger en annen krets. Faktisk, bare fordi de noen ganger ikke lenger genererer nok strøm til å gi riktig ytelse og rekkevidde for sjåfører, betyr det ikke at de ikke lenger fungerer. Dermed får de et nytt liv. De brukes deretter til stasjonær bruk:

• For lagring av fornybare energikilder (sol, vind, etc.) i bygninger;
• For å drive hurtigladestasjoner.

Kraftsektoren har ennå ikke innovert for å finne alternativer til disse materialene eller skaffe dem på andre måter.

Montering av ladestasjon for elbil