רכב חשמלי סוללה

ברכב חשמלי, המצבר, או ליתר דיוק מארז המצברים, ממלא תפקיד מכריע. רכיב זה קובע בין היתר את הטווח, זמן הטעינה, משקלו ומחירו של רכב חשמלי. במאמר זה, נדריך אותך בכל מה שאתה צריך לדעת על סוללות.

נתחיל עם העובדה שרכבים חשמליים משתמשים בסוללות ליתיום-יון. סוללות מסוג זה ניתן למצוא גם בטלפונים ניידים ומחשבים ניידים. ישנם סוגים שונים של סוללות ליתיום-יון המעבדות חומרי גלם שונים כמו קובלט, מנגן או ניקל. היתרון של סוללות ליתיום-יון הוא בכך שיש להן צפיפות אנרגיה גבוהה וחיי שירות ארוכים. החיסרון הוא שלא ניתן לנצל את מלוא הכוח. פריקה מלאה של הסוללה מזיקה. נושאים אלה יקבלו תשומת לב רבה יותר בפסקאות הבאות.

בניגוד לטלפון או לפטופ, לרכבים חשמליים יש סוללה נטענת המורכבת מסט תאים. תאים אלו יוצרים מקבץ שניתן לחבר בטור או במקביל. הסוללה הנטענת תופסת הרבה מקום ושוקלת הרבה. כדי לפזר את המשקל כמה שיותר על פני הרכב, המצבר מובנה בדרך כלל בצלחת התחתונה.

קיבולת

קיבולת הסוללה היא גורם חשוב בביצועים של רכב חשמלי. הקיבולת מצוינת בקילווואט-שעה (קוט"ש). לדוגמה, ל-Tesla Model 3 Long Range יש סוללה של 75 קילוואט-שעה, בעוד שלפולקסווגן e-Up יש סוללה של 36,8 קילוואט-שעה. מה בדיוק אומר המספר הזה?

וואט - ולכן קילוואט - פירושו ההספק שסוללה יכולה להפיק. אם סוללה מספקת 1 קילוואט של כוח במשך שעה, זה 1 קילוואט.שעה אֵנֶרְגִיָה. קיבולת היא כמות האנרגיה שסוללה יכולה לאגור. ואט-שעה מחושבים על ידי הכפלת מספר האמפר-שעה (טעינה חשמלית) במספר הוולטים (מתח).

בפועל, לעולם לא תעמוד לרשותך קיבולת סוללה מלאה. סוללה ריקה לחלוטין - ולכן משתמשת ב-100% מהקיבולת שלה - פוגעת באורך החיים שלה. אם המתח נמוך מדי, האלמנטים עלולים להינזק. כדי למנוע זאת, האלקטרוניקה תמיד משאירה חוצץ. טעינה מלאה גם לא תורמת לסוללה. עדיף לטעון את הסוללה מ-20% ל-80% או איפשהו באמצע. כשמדברים על סוללה של 75kWh, זו קיבולת מלאה. לכן, בפועל, תמיד צריך להתמודד עם קיבולת פחות שמישה.

טמפרטורה

הטמפרטורה היא גורם חשוב המשפיע על קיבולת הסוללה. סוללה קרה מביאה להפחתה משמעותית בקיבולת. הסיבה לכך היא שהכימיה בסוללה לא עובדת טוב בטמפרטורות נמוכות. כתוצאה מכך, בחורף אתה צריך להתמודד עם טווח קטן יותר. טמפרטורות גבוהות גם משפיעות לרעה על הביצועים, אך במידה פחותה. לחום יש השפעה שלילית גדולה על חיי הסוללה. לפיכך, לקור יש השפעה לטווח קצר, בעוד לחום יש השפעה לטווח ארוך.

לרכבים חשמליים רבים יש מערכת ניהול סוללות (BMS) המנטרת בין היתר את הטמפרטורה. לעתים קרובות המערכת מתערבת באופן פעיל גם באמצעות חימום, קירור ו/או אוורור.

אורך חיים, משך חיים

אנשים רבים תוהים מהם חיי הסוללה של רכב חשמלי. מכיוון שרכבים חשמליים עדיין צעירים יחסית, אין עדיין תשובה חד משמעית, במיוחד כשמדובר בסוללות העדכניות ביותר. זה כמובן תלוי גם במכונית.

חיי השירות נקבעים בחלקם על ידי מספר מחזורי הטעינה. במילים אחרות: באיזו תדירות הסוללה נטענת מריק למלא. לפיכך, ניתן לחלק את מחזור הטעינה למספר טעינות. כפי שצוין קודם לכן, עדיף לטעון בין 20% ל-80% בכל פעם כדי להאריך את חיי הסוללה.

טעינה מהירה מדי אינה תורמת להארכת חיי הסוללה. זאת בשל העובדה שבזמן טעינה מהירה הטמפרטורה עולה מאוד. כפי שכבר הוזכר, טמפרטורות גבוהות משפיעות לרעה על חיי הסוללה. באופן עקרוני, רכבים עם מערכת קירור אקטיבית יכולים להתנגד לכך. באופן כללי, מומלץ להחליף טעינה מהירה וטעינה רגילה. זה לא כל כך טעינה מהירה זה רע.

רכבים חשמליים נמצאים בשוק כבר די הרבה זמן. אז, עם מכוניות אלה, אתה יכול לראות כמה קיבולת הסוללה ירדה. הפריון בדרך כלל יורדת בכ-2,3% בשנה. עם זאת, התפתחות טכנולוגיית הסוללות אינה עומדת במקום, ולכן מידת השפלה רק הולכת ופוחתת.

עם כלי רכב חשמליים שנסעו קילומטרים רבים, הירידה בהספק לא כל כך נוראה. לטסלס, שנסעו יותר מ-250.000 90 ק"מ, נותרו לפעמים יותר מ-XNUMX% מקיבולת הסוללה שלהם. מצד שני, יש גם טסלות שבהן כל הסוללה הוחלפה בפחות קילומטראז'.

ייצור

גם ייצור סוללות לרכב חשמלי מעלה שאלות: עד כמה הייצור של סוללות כאלה ידידותי לסביבה? האם דברים לא רצויים קורים במהלך תהליך הייצור? בעיות אלו קשורות להרכב הסוללה. מכיוון שכלי רכב חשמליים פועלים על סוללות ליתיום-יון, ליתיום הוא חומר גלם חשוב בכל מקרה. עם זאת, נעשה שימוש גם במספר חומרי גלם אחרים. קובלט, ניקל, מנגן ו/או פוספט ברזל משמשים גם הם בהתאם לסוג הסוללה.

הסביבה

שאיבת חומרי גלם אלו מזיקה לסביבה ופוגעת בנוף. בנוסף, אנרגיה ירוקה לרוב אינה משמשת בייצור. כך, כלי רכב חשמליים משפיעים גם על הסביבה. נכון שחומרי הגלם של הסוללות ניתנים למחזור גבוה. ניתן להשתמש בסוללות שנזרקו מכלי רכב חשמליים גם למטרות אחרות. קרא עוד על נושא זה במאמר על מידת הידידותיות לסביבה של כלי רכב חשמליים.

תנאי עבודה

מנקודת מבט של תנאי העבודה, קובלט הוא חומר הגלם הבעייתי ביותר. יש חששות לגבי זכויות אדם במהלך הכרייה בקונגו. הם מדברים על ניצול ועבודת ילדים. אגב, זה לא קשור רק לרכבים חשמליים. בעיה זו משפיעה גם על סוללות הטלפון והמחשב הנייד.

הוצאות

סוללות מכילות חומרי גלם יקרים. כך למשל, הביקוש לקובלט, ואיתו המחיר, זינק. ניקל הוא גם חומר גלם יקר. המשמעות היא שעלות ייצור הסוללות היא די גבוהה. זו אחת הסיבות העיקריות לכך שכלי רכב חשמליים יקרים יותר בהשוואה למקביל הבנזין או הדיזל שלהם. זה גם אומר שגרסת דגם של מכונית חשמלית עם סוללה גדולה יותר הופכת לעיתים קרובות ליקרה הרבה יותר מיד. החדשות הטובות הן שהסוללות זולות יותר מבחינה מבנית.

הורד

אחוזי צבירה

המכונית החשמלית מציינת תמיד כמה אחוז טעינת המצבר. זה נקרא גם מצב טעינה שקוראים לו. שיטת מדידה חלופית היא עומק פריקה... זה מראה עד כמה הסוללה ריקה, לא עד כמה היא מלאה. כמו ברכבי בנזין או דיזל רבים, זה מתורגם לרוב לאומדן של הקילומטראז' שנותר.

המכונית אף פעם לא יכולה לדעת מה בדיוק אחוז טעינת המצבר, ולכן רצוי לא לפתות את הגורל. כשהסוללה מתקרבת להתרוקנות, פריטי יוקרה מיותרים כמו חימום ומיזוג יכובו. אם המצב נהיה ממש חמור, המכונית יכולה לנסוע רק לאט. 0% לא אומר סוללה ריקה לגמרי בגלל המאגר שהוזכר לעיל.

כושר הרמה

זמן הטעינה תלוי הן ברכב והן בשיטת הטעינה. ברכב עצמו, קיבולת המצבר ויכולת הטעינה מכריעים. קיבולת הסוללה כבר נידונה בעבר. כאשר ההספק מתבטא בקילוואט שעות (kWh), כושר הטעינה מתבטא בקילווואט (kW). זה מחושב על ידי הכפלת המתח (באמפר) בזרם (וולט). ככל שקיבולת הטעינה גבוהה יותר, כך הרכב ייטען מהר יותר.

עמדות טעינה ציבוריות קונבנציונליות נטענות ב-11 קילוואט או 22 קילוואט AC. עם זאת, לא כל הרכבים החשמליים מתאימים לטעינה של 22 קילוואט. מטעני טעינה מהירה נטענים בזרם קבוע. זה אפשרי עם כושר הרמה הרבה יותר גבוה. Tesla Superchargers טעינת 120kW ומטענים מהירים מהירים 50kW 175kW. לא כל הרכבים החשמליים מתאימים לטעינה מהירה בהספק גבוה של 120 או 175 קילוואט.

עמדות טעינה ציבוריות

חשוב לדעת שהטעינה היא תהליך לא ליניארי. הטעינה ב-20% האחרונים היא הרבה יותר איטית. זו הסיבה לכך שזמן הטעינה מכונה לעתים קרובות טעינה של 80%.

זמן הטעינה תלוי במספר גורמים. גורם אחד הוא האם אתה משתמש בטעינה חד פאזית או תלת פאזית. טעינה תלת פאזית היא המהירה ביותר, אך לא כל הרכבים החשמליים מתאימים לכך. בנוסף, חלק מהבתים משתמשים רק בחיבור חד פאזי במקום תלת פאזי.

עמדות הטעינה ציבוריות רגילות הן תלת פאזיות וזמינות ב-16 ו-32 אמפר. טעינה (0% עד 80%) של רכב חשמלי עם סוללה של 50 קילוואט נמשכת כ-16 שעות בתחנות טעינה של 11 A או 3,6 קילוואט. זה לוקח 32 שעות עם עמדות טעינה של 22 אמפר (עמודים של 1,8 קילוואט).

עם זאת, זה יכול להיעשות אפילו מהר יותר: עם מטען מהיר של 50 קילוואט, זה לוקח קצת פחות מ-50 דקות. כיום ישנם גם מטענים מהירים של 175 קילוואט, בעזרתם ניתן להטעין סוללה של 50 קילוואט אפילו עד 80% תוך XNUMX דקות. למידע נוסף על עמדות טעינה ציבוריות, עיין במאמר שלנו על עמדות טעינה בהולנד.

טעינה בבית

אפשר להטעין גם בבית. בבתים מעט ישנים לרוב אין חיבור תלת פאזי. זמן הטעינה, כמובן, תלוי בחוזק הנוכחי. בזרם של 16 אמפר, מכונית חשמלית עם סוללה של 50 קוט"ש נטענת 10,8% תוך 80 שעות. בזרם של 25 אמפר זה 6,9 שעות וב-35 אמפר 5 שעות. המאמר על קבלת עמדת טעינה משלך מפרט יותר על טעינה בבית. אפשר גם לשאול: כמה עולה סוללה מלאה? על שאלה זו תינתן תשובה במאמר על עלויות נהיגה חשמלית.

הסתכמות

המצבר הוא החלק החשוב ביותר ברכב חשמלי. רבים מהחסרונות של רכב חשמלי קשורים ברכיב זה. הסוללות עדיין יקרות, כבדות, רגישות לטמפרטורה ואינן ידידותיות לסביבה. מצד שני, השפלה לאורך זמן היא לא כל כך גרועה. מה גם שהסוללות כבר הרבה יותר זולות, קלות ויעילות ממה שהיו בעבר. היצרנים עובדים קשה על המשך פיתוח הסוללות, כך שהמצב רק ישתפר.