Com funciona la bateria d'un cotxe elèctric?
Contingut
Una bateria d'ions de liti alimenta qualsevol tipus de vehicle elèctric. Des del primer moment, s'ha consolidat com una tecnologia de referència en el mercat del vehicle elèctric. Com funciona? Els especialistes de la xarxa IZI by EDF us proporcionaran informació actualitzada sobre el funcionament, les característiques, els avantatges i els inconvenients d'una bateria de vehicle elèctric.
Resum
Com funciona la bateria d'un vehicle elèctric?
Si una locomotora dièsel utilitza gasolina o gasoil com a energia, això no s'aplica als vehicles elèctrics. Estan equipades amb una bateria amb diferent autonomia, que s'ha de carregar a l'estació de càrrega.
Qualsevol vehicle elèctric està realment equipat amb diverses bateries:
- bateria addicional;
- I una bateria de tracció.
Quin és el seu paper i com funcionen?
Bateria addicional
Com una càmera d'imatge tèrmica, un vehicle elèctric té una bateria addicional. Aquesta bateria de 12 V s'utilitza per alimentar els accessoris del cotxe.
Aquesta bateria garanteix el correcte funcionament de diversos equips elèctrics, com ara:
- Finestres elèctrics;
- ràdio;
- Diversos sensors d'un vehicle elèctric.
Així, un mal funcionament de la bateria auxiliar d'un vehicle elèctric pot provocar determinades avaries.
Bateria de tracció
L'element central d'un vehicle elèctric, la bateria de tracció, juga un paper essencial. De fet, emmagatzema energia carregada a l'estació de recàrrega i proporciona energia al motor elèctric mentre es viatja.
El funcionament d'una bateria de tracció és força complex, per la qual cosa aquest element és un dels components més cars d'un vehicle elèctric. Aquest cost també està dificultant actualment el desenvolupament de l'electromobilitat a tot el món. Alguns distribuïdors ofereixen un contracte de lloguer de bateries de tracció quan compren un vehicle elèctric.
La bateria d'ions de liti és, amb diferència, el tipus de bateria més utilitzat en vehicles elèctrics. Per la seva durabilitat, rendiment i nivell de seguretat, és realment la tecnologia de referència per a la majoria de fabricants.
Tanmateix, hi ha diferents tipus de bateries per a vehicles elèctrics:
- bateria de níquel-cadmi;
- Bateria de níquel-hidrur metàl·lic;
- bateria de liti;
- Bateria Li-ion.
Taula resum dels beneficis de les diferents bateries per a vehicles elèctrics
| Diferents tipus de bateries | Avantatges |
| Níquel cadmi | Bateria lleugera amb una vida útil excel·lent. |
| Hidrur metàl·lic de níquel | Bateria lleugera amb baixa contaminació i gran capacitat d'emmagatzematge d'energia. |
| Liti | Càrrega i descàrrega estables. Alta tensió nominal. Massa significativa i densitat d'energia volumètrica. |
| Ió de liti | Alta energia específica i volumètrica. |
Taula resum dels inconvenients de diverses bateries per a vehicles elèctrics
| Diferents tipus de bateries | Limitacions |
| Níquel cadmi | Com que el nivell de toxicitat del cadmi és molt alt, aquest material ja no s'utilitza. |
| Hidrur metàl·lic de níquel | El material és car. El sistema de refrigeració és necessari per compensar l'augment de temperatura proporcional a la càrrega. |
| Liti | El reciclatge del liti encara no està completament dominat. Hi hauria d'haver una gestió automatitzada de l'energia. |
| Ió de liti | Problema d'inflamabilitat. |
Rendiment de la bateria
La potència del motor elèctric s'expressa en quilowatts (kW). D'altra banda, un quilowatt hora (kWh) mesura l'energia que pot lliurar la bateria d'un vehicle elèctric.
Podeu comparar la potència d'un motor tèrmic (expressada en cavalls de força) amb la potència d'un motor elèctric expressada en kW.
Tanmateix, si voleu invertir en un vehicle elèctric amb la bateria més llarga, haureu de recórrer a la mesura de kWh.
Vida de la bateria
Segons el model del teu vehicle elèctric, la seva autonomia pot ser de mitjana entre 100 i 500 km. De fet, una bateria baixa és suficient per a l'ús senzill diari d'un vehicle elèctric per portar els nens a l'escola o a treballar a prop. Aquest tipus de transport és més barat.
A part dels models d'entrada o de gamma mitjana, també hi ha models de gamma alta que són molt més cars. El preu d'aquests cotxes està molt influenciat pel rendiment de la bateria.
Tanmateix, aquest tipus de vehicle elèctric pot recórrer fins a 500 km en funció del vostre estil de conducció, tipus de carretera, condicions meteorològiques, etc.
Per tal de mantenir l'autonomia de la teva bateria en un llarg viatge, els professionals de la xarxa IZI by EDF t'aconsellen, en particular, que triïs una conducció flexible i que evitis acceleracions massa ràpides.
Temps de recàrrega de la bateria
Els professionals de la xarxa IZI by EDF s'encarregaran, en particular, de instal·lació de punts de recàrrega per a vehicles elèctrics ... Descobriu totes les solucions de càrrega de bateries existents per al vostre vehicle elèctric amb:
- Presa domèstica 220 V;
- Presa de càrrega ràpida Wallbox;
- I una estació de càrrega ràpida.
Presa domèstica 220 V
A casa, podeu instal·lar una presa de corrent de 220 V. El temps de càrrega és de 10 a 13 hores. A continuació, podeu carregar el vostre cotxe durant la nit per utilitzar-lo durant tot el dia.
Presa de càrrega ràpida Wallbox
Si trieu l'endoll de càrrega ràpida, també anomenat Wallbox, el temps de càrrega s'escurçarà:
- Durant 4 hores a la versió 32A;
- Durant 8 o 10 hores en la versió 16A.
Estació de càrrega ràpida
En aparcaments de condominis o en aparcaments de supermercats i empreses, també podeu carregar el vostre cotxe a l'estació de recàrrega ràpida. El cost d'aquest dispositiu és, per descomptat, el més alt.
Tanmateix, el temps de càrrega de la bateria és molt ràpid: triga 30 minuts.
Taula resum de preus d'equips per a la càrrega de bateries de vehicles elèctrics
| Tipus d'equip de càrrega de bateries | Preu (sense instal·lació) |
| Connector de càrrega ràpida | Uns 600 euros |
| Estació de càrrega ràpida | Uns 900 € |
Com funciona una bateria d'ions de liti?
El principi de funcionament d'aquest tipus de bateria és complex. Els electrons circulen dins de la bateria, creant una diferència de potencial entre els dos elèctrodes. Un elèctrode és negatiu, l'altre és positiu. Estan immersos en un electròlit: un líquid amb conducció iònica.
Fase de descàrrega
Quan la bateria alimenta el vehicle, l'elèctrode negatiu allibera els electrons emmagatzemats. Després es connecten a l'elèctrode positiu mitjançant un circuit extern. Aquesta és la fase de descàrrega.
Fase de càrrega
L'efecte contrari es produeix quan la bateria es carrega en una estació de càrrega o en una presa elèctrica reforçada compatible. Així, l'energia transferida pel carregador transfereix els electrons presents a l'elèctrode positiu a l'elèctrode negatiu.
Bateries BMS: definició i funcionament
El programari BMS (Battery Management System) controla els mòduls i elements que formen la bateria de tracció. Aquest sistema de gestió controla la bateria i optimitza la vida útil de la bateria.
Quan falla la bateria, passa el mateix amb el BMS. Tanmateix, alguns fabricants de vehicles elèctrics ofereixen un servei de reprogramació de BMS. Així, un reinici suau pot tenir en compte l'estat de la bateria en el moment T.
Què tan fiable és la bateria d'un cotxe elèctric?
La bateria d'ions de liti és coneguda per la seva fiabilitat. Tanmateix, aneu amb compte, el mode de càrrega, en particular, pot afectar la seva durabilitat. A més, la durada de la bateria i el rendiment es veuen degradats amb el temps en tots els casos.
Quan un cotxe elèctric s'avaria, la causa és molt poques vegades la bateria. De fet, a l'hivern, ràpidament us adonareu que el vostre cotxe elèctric no té problemes per arrencar, malgrat el fred, a diferència d'una locomotora dièsel.
Per què les bateries d'ions de liti es deterioren amb el temps?
Quan un vehicle elèctric recorre molts quilòmetres, el rendiment de la bateria es degrada lentament. Llavors són visibles dos factors:
- Durada de la bateria reduïda;
- Temps de càrrega de la bateria més llarg.
Amb quina rapidesa envelleix la bateria d'un vehicle elèctric?
Diversos factors poden afectar la taxa d'envelliment d'una bateria:
- Condicions d'emmagatzematge d'un vehicle elèctric (en un garatge, al carrer, etc.);
- Estil de conducció (amb un cotxe elèctric, la conducció verda és preferible);
- Freqüència de càrrega a les estacions de recàrrega ràpida;
- Condicions meteorològiques a la zona on condueix més sovint.
Com optimitzar la durada de la bateria d'un vehicle elèctric?
Tenint en compte els factors esmentats anteriorment, es pot optimitzar la vida útil de la bateria de tracció. En qualsevol moment, el fabricant o un tercer de confiança pot diagnosticar i mesurar el SOH (estat de salut) de la bateria. Aquesta mesura s'utilitza per avaluar l'estat de la bateria.
SOH compara la capacitat màxima de la bateria en el moment de la prova amb la capacitat màxima de la bateria quan era nova.
Reciclatge: segona vida de la bateria d'un vehicle elèctric
En el sector del vehicle elèctric problema d'eliminació de la bateria d'ions de liti en vehicles elèctrics segueix sent un problema important. De fet, si un cotxe elèctric és més net que una locomotora dièsel (problema de producció d'hidrocarburs) perquè utilitza fonts d'energia renovables, l'electricitat, la recuperació i el reciclatge de liti és un problema.
Problemes ambientals
La bateria d'un vehicle elèctric pot contenir diversos quilograms de liti. S'utilitzen altres materials com el cobalt i el manganès. Aquests tres tipus diferents de metalls s'extreuen i es processen per utilitzar-los en la construcció de bateries.
Liti
Dos terços dels recursos de liti utilitzats en el desenvolupament de bateries de vehicles elèctrics provenen dels deserts de sal d'Amèrica del Sud (Bolívia, Xile i Argentina).
L'extracció i processament del liti requereix una gran quantitat d'aigua, el que resulta en:
- Assecament d'aigües subterrànies i rius;
- Contaminació del sòl;
- I pertorbacions ambientals, com ara un augment de les intoxicacions i malalties greus de la població local.
Cobalt
Més de la meitat de la producció mundial de cobalt prové de les mines congoleses. Aquests últims destaquen especialment en relació a:
- Condicions de seguretat minera;
- Explotació de nens per a l'extracció de cobalt.
Retard en el sector del reciclatge: explicacions
Si la bateria d'ions de liti es ven des de l'any 1991 al sector de l'electrònica de consum, els canals de reciclatge d'aquest material van començar a desenvolupar-se molt més tard.
Si el liti no es va reciclar inicialment, això es va deure principalment a:
- Sobre la seva gran disponibilitat;
- Baix cost de la seva extracció;
- Les taxes de recollida es van mantenir força baixes.
Tanmateix, amb l'augment de l'electromobilitat, les necessitats de subministrament canvien a un ritme ràpid, d'aquí la necessitat d'un canal de recirculació eficient. Avui, de mitjana, el 65% de les bateries de liti es reciclen.
Solucions de reciclatge de liti
Avui dia, hi ha pocs vehicles elèctrics obsolets en comparació amb les locomotores dièsel. Això permet el desmuntatge gairebé complet de vehicles i components de bateries usats.
Així, el liti així com l'alumini, el cobalt i el coure es poden recollir i reciclar.
Les bateries sense danys segueixen un circuit diferent. De fet, només perquè de vegades ja no generen prou potència per oferir un rendiment i un abast adequats als conductors, això no vol dir que ja no funcionin. Així, se'ls dóna una segona vida. Després s'utilitzen per a ús estacionari:
- Per a l'emmagatzematge de fonts d'energia renovables (solar, eòlica, etc.) en edificis;
- Per alimentar estacions de càrrega ràpida.
El sector elèctric encara ha d'innovar per trobar alternatives a aquests materials o per obtenir-los d'altres maneres.
Instal·lació d'una estació de recàrrega de cotxes elèctrics
