Срок службы аккумуляторов в тесле
Опубликовано: 05.07.2024
Самые первые автомобили Tesla были представлены 13 лет назад. В то время компания произвела фурор на международном рынке. Однако новаторство в транспортных технологиях не обходится без сбоев. И вот спустя 13 лет видно, как эти революционные электромобили показывают свой возраст, ведь они накапливают больше износа, чем остальные. Самой же болезненной темой первых моделей стали старые аккумуляторные блоки.
Ухудшение работы батареи стало очевидной проблемой для многих владельцев первых электромобилей от компании Tesla: Model S и Roadster. Некоторые водители уже начали ремонтировать аккумуляторы в известной американской транспортной компании Gruber Logistics. Стоимость «реанимации» батареи составляет порядка 5 000 долларов. Ремонт в компании сосредоточен на обнаружении аберраций отдельных ячеек, которые «оживляют» мёртвую батарею. Будет ли такой ремонт долговечен, на данный момент неизвестно. В России также есть аналогичные процедуры, но цена ещё выше.
Однако этот факт не останавливает владельцев первых автомобилей Tesla. Ведь довольно-таки трудно оправдать полную замену аккумуляторной батареи за 22 000 долларов на автомобиле, который стоит всего 25 000 долларов. При этом важно понимать, что подобная процедура в России будет стоить значительно дороже. А потому покупка старого электромобиля для россиян является довольно-таки нецелесообразной.
Стоить отметить, что официальные сервисные центры не предоставляют услуги по восстановлению аккумуляторов, поскольку компания Tesla ввела ограничение из-за отсутствия нужных навыков для работы с их схемой. А потому единственный вариант – полностью заменить пакет на новый. Более того, в России у Tesla вообще нет официальных сервисов.
Нужно добавить, что проблемы со старыми аккумуляторными батареями возникают не только у компании Tesla. На дорогах представлен уже довольно большой ассортимент электромобилей. И у первых моделей каждого автопроизводителя уже появляются затруднения в работе аккумулятора. Такая проблема может в конечном итоге подорвать и без того хрупкую репутацию электромобилей.
Ученые, занятые разработкой нового аккумулятора для Tesla, обнародовали последние результаты своих исследований. Они создали литий-ионную батарею, которая способна выдерживать 15 000 циклов разрядки-зарядки, что эквивалентно 3,5 млн километров пробега электромобиля. То есть ее ресурса хватит примерно на 40 лет и она прослужит дольше, чем сам электромобиль. Эти результаты настолько впечатлили разработчиков, что они спрашивают, нужны ли вообще настолько хорошие батареи?
Джефф Дан и его лаборатория который год работает по заказу компании Tesla над долговечной батареей для электромобилей. Недавно ученые рассказали о результатах тестов, судя по которым новый литий-ионный аккумулятор сможет сохранять работоспособность на протяжении 15 000 циклов заряда/разряда. То есть его хватит более чем на 3,5 млн км для электромобиля со средним запасом хода, пишет Electrek.
Также Дан показал результаты различных глубин разряда – до какого процента емкости исследователи разряжают батарею, прежде чем начать заряжать ее. Похоже, новые литий-ионные батареи отлично ведут себя после 15 000 циклов. Более того, как показали многочисленные тесты, если новая батарея работает в режиме разрядки в пределах 25-50%, а затем снова заряжается, то она практически не деградирует.
Поэтому Дан, представляя последние результаты исследований, даже в шутку задал вопрос, «действительно ли нам нужны настолько хорошие батареи?»
Впрочем, такая выносливая батарея пригодится для роботакси, в которые глава Tesla Илон Маск планирует превратить электромобили компании, чтобы они начали приносить доход своим владельцам. Кроме того, такие аккумуляторы будут использоваться в других проектах компании – системах хранения энергии Powerwalls, Powerpacks и электрофурах Tesla Semi.
Во время прошедшего в сентябре «Дня батарей» Маск подтвердил появление новых элементов питания в электромобиле Model Y, которые будут выпускаться на новой фабрике компании в Берлине. Это переработанные элементы «4680», которые позволяют повысить запас хода на 16% и снизить стоимость на 14%.
Хайтек+ уже много месяцев входит в 30-ку лучших каналов Дзена. Подписывайтесь и рекомендуйте нас друзьям.
Массовые гарантийные случаи по замене батареи Тесла в первых электромобилях 2015-го года выпуска ожидаются к 2023-му году (подходят к концу 8 лет гарантии).
Будем честными, нам не удалось найти официальную статистику. Есть только личный субъективный опыт владельцев по уже заменённым в рамках гарантии или из-за ДТП батареям. Это обычные люди в США и Европе, блогеры и журналисты. Благо все эти рассказы подкрепляются зафиксированными документами по сервису — они исправно публикуются в Сети.
Предлагаем начать с отзыва одного из владельцев автомобиля Tesla, чтобы дать ясность, почему этот вопрос очень важен.
Стюарт Постер (Stuart Poster), владелец Tesla Model 3 LR, Южная Калифорния, США.
«В прошлом году мы сбили мусор на трассе, в результате чего пострадала батарея. Когда обратились к официальному дилеру, нам посчитали стоимость ремонта в 16 000 долларов. Это гораздо больше, чем $100 за кВт•ч, которые нам обещал Илон Маск ».
PS: Стюарт сообщил, что в чек ему ещё и стоимость доставки включили (около $2000). Итоговая замены батареи Тесла в данном случае вышла в $18000 США.
На самом деле Илон Маск не обещал стоимость $100 за кВт•ч, а назвал диапазон цен , который «будет ниже, чем у конкурентов» — от $120 до $190 за кВт•ч. Так что итоговая стоимость в $16000 за аккумулятор 85 кВт•ч для США вполне оправдана с учётом работ и даже с дополнительной оплатой доставки.
Когда требуется замена батареи в Тесла?
В целом электромобили Tesla «ходят» до 300 000 км с потерей ёмкости в районе 20% от изначальной (конкретный пример смотрите далее в статье). Сейчас же есть некоторые нюансы, о которых нужно сказать отдельно.
Многие автолюбители по привычке считают, что интервалы обслуживания машины Tesla следует считать в тысячах километров — то есть в пробеге. Это неправильно в отношении электромобилей.
Основной ресурс аккумулятора электромобиля измеряется от момента его производства до износа в 20% — диапазон по времени зависит от непосредственно деградации с годами (окислительно-восстановительных реакций) и интенсивности эксплуатации.
Истинный срок службы во многом зависит от качества обслуживания (например, его не сажают в ноль). Для батареи электромобилей обычно устанавливается гарантийный срок, а не пробег. Например, гарантия Tesla на аккумулятор составляет 8 лет.
Большинству покупателей кажется это достаточно большим сроком. Но в действительности это маркетинговая ширма, за которой прячется довольно горькая правда.
По гарантии аккумулятор Tesla заменят бесплатно только если от его изначальной ёмкости осталось не более 70%. Например, в Neovolt мы тоже меняем аккумуляторы, если остаток от изначальной ёмкости меньше 70%.
Питер Лукас, владелец Tesla Model X с аккумулятором 90 кВт•ч, Южная Калифорния, США.
«За 5 месяцев после покупки авто ёмкость аккумулятора снизилась с 90 кВт•ч до 72 кВт•ч. Я считаю это заметным снижением».
«Но техники Tesla продиагностировали батарею и вынесли вердикт, что «это нормально».
«Мой полный диапазон заряда составляет 200-210 миль, а не 280 миль, которые заявлены официально. Часть этой потери диапазона связана с нереалистичными предположениями о низком энергопотреблении на милю. А часть связана с ухудшением качества батареи».
«Каждый владелец, который сообщает о минимальной потере отображаемого диапазона в качестве доказательства минимального ухудшения ёмкости батареи, предполагает, что у автомобилей отображается дальность действия. Это факт. Например, моя машина со значительно ухудшенным аккумулятором всё ещё показывает полный диапазон зарядки, как если бы она была новой».
«Сомневаюсь, что моя машина единственная с таким просчетом. Наконец, Tesla не заменяет батареи со значительной деградацией. Большинство (или многие) Tesla-владельцы располагают аккумулятором, который хорошо работает и служит долго. Но батареи, которые не очень хорошо работают, часто не распознаются и о них не сообщают. И Tesla не собирается их заменять».
Компания Tesloop — владелец самой первой Tesla Model S Tesloop 90D (известна как eHawk)
Общий пробег этого автомобиля уже более 400 000 миль (643 737 км) — сейчас у него самый высокий показатель в мире.
«Tesloop понесла совокупную стоимость обслуживания примерно в $19 000 или около $0,05/милю. Эта стоимость включает $6700 на общий ремонт автомобиля и $12 200 на регулярное плановое техническое обслуживание. Полная информация о сервисе Model S доступна здесь ».
«Отчёт включает в себя сметные расходы на обслуживание в сравнении с Lincoln Town Car вместо Class S и Mercedes GL вместо Model X ».
«По оценкам Tesloop, совокупные затраты на обслуживание Lincoln Town Car и Mercedes GL составляют около 88 500 долларов ($0,22/милю) и $98 900 ($0,25/милю) соответственно — при том же пробеге более 400 000 миль».
Нам было интересно узнать, как же так аккумулятор продержался всё это время. К сожалению, владельцы в действительности столкнулись с заменой батареи в Тесла. Причём дважды за 400 000 миль пробега автомобиля.
По каким причинам нужно делать в Tesla замену батареи?
Разберём на примере проекта Tesloop. Они дважды сталкивались с этой процедурой на протяжении 400 000 миль пробега.
1. Причина первой замены
Запись из сервиса: 194 000 миль, потеря ёмкости
«Обнаружен внутренний дисбаланс в аккумуляторной батарее из-за постоянной дозарядки на 100% от низкого уровня заряда, близкого к 0%, без каких-либо периодов отдыха между ними. Высоковольтная батарея рекомендована к замене. Также рекомендуем, чтобы клиент не использовал суперзарядку на регулярной основе и не заполнял батарею на 100% регулярно. Мы также рекомендуем клиенту использовать программу запланированной зарядки, чтобы начинать её через 3 часа после окончания поездки при низком уровне батареи».
2. Причина второй замены
Запись из сервиса: 324 000 миль, потеря ёмкости
22%, проблемы в работе.
«Диагностика показала, что высоковольтная аккумуляторная батарея не работает должным образом. Сняли и заменили аккумуляторную батарею высокого напряжения на новую 90 кВт•ч. Установили обновлённую прошивку, чтобы обеспечить правильную связь. После завершения работы была проведена функциональная проверка, чтобы подтвердить устранение проблемы.».
На 400 000 милях оценка износа аккумулятора составляет
***
Компания Tesla ведёт разработки по систематизации и унификации технологии замены аккумуляторов в течение 90 секунд. С этой технологией ни у кого из владельцев не возникнет с этим сложностей. Процедура будет максимально доступной для всех владельцев.
В России всё больше владельцев новых автомобилей Tesla, некоторые из них снимают видео об эксплуатации. Расскажите в комментарии о своих наблюдениях или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.
Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.
Аккумуляторы бывают литий-ионными, алюминий-ионными, литий-серными, литий-фосфат железными, металл-воздушными. В основном, в электромобилях используются литий-ионный аккумуляторы. Они имеют большую плотность энергии, высокое напряжение, низкий саморазряд, отсутствие эффекта памяти и продолжительный срок использования (8-10 лет). Однако дорого стоят, могут перегреваться и взрываться.
Несмотря на высокую стоимость и сомнительную безопасность литий-ионных аккумуляторов, с ними почти ничто не может конкурировать по мощности и количеству циклов заряда-разряда. Разработчики постоянно ведут поиск оптимальной по характеристикам формулы для производства аккумулятора: безопасного, с низкой себестоимостью производства, долгой службой эксплуатации, простотой в утилизации, быстрым временем зарядки и максимально эффективного (с удельной энергией 400 и более Wh/кг).
Кто производит
Перспективы
Самыми перспективными считаются аккумуляторы на основе графена . С помощью графена улучшают свойства батареи, например, добавляют его к электродам и увеличивают их проводимость .Такие аккумуляторы получаются намного легче литий-ионных и не могут взорваться. Удельная емкость в 5 раз превышает емкость литий-ионного аккумулятора (1000 Вт/ч против 200 Вт/ч на 1 кг веса). Tesla Model S, оснащенная графеновой батареей, может проехать на одном заряде не 334 км, а 1013 км, и заряжается менее чем за 10 минут.
При всех своих чудесных характеристиках, графеновые аккумуляторы и другие современные разработки (например, батареи на основе материалов, полученных из морской воды) , давно должны были заполнить рынок. Но производители продолжают улучшать литий-ионные батареи, созданные еще в 70-х годах XX века, а инвесторы не горят желанием вкладывать деньги в разработку новых технологий. Ведь для этого нужны миллионы долларов, которые не окупятся по той причине, что новые батареи будут тестировать годами, затем им предстоит пройти длительный период адаптации на рынке и повысить интерес покупателя. Остается надеяться, что графен сможет разорвать этот порочный круг, так как в разработку аккумуляторов на его основе уже вложен огромный капитал.
А пока графеновые батареи остаются проектом будущего, предлагаем посмотреть наглядно, что из себя представляет уже привычный литий-ионный аккумулятор на примере домашней сборки. Умельцы из украинского YouTube-канала KREOSAN собирают литий-ионные АКБ для сварочных аппаратов, электровелосипедов и прочего. В электрокмобилях применяется тот же прицнип, только сборка не кустарная, а производственная.
Как скоро мне придется заменять АКБ своего электромобиля?
Средний срок службы аккумуляторов электромобилей — 5-8 лет (если заряжать каждый день). Это не означает, что спустя эти годы батарея утратит 100% емкости и ее нужно будет срочно менять. На деле она сохранит около 70% и ее можно будет продолжать эксплуатировать дальше, только придется смириться с тем, что дистанция пробега с одного заряда уменьшится. Например, спустя 5 лет эксплуатации Nissan Leaf может на одном заряде проезжать 100-130 км от заявленных 160 км. Учитывайте, что на показатели пробега и здоровья батареи влияет не только время, но и режим эксплуатации с количеством циклов заряда-разряда, нагрева-перегрева, наличие охлаждения или его отсутствие (как у того же Nissan Leaf), в зависимости от конструктивных особенностей автомобиля.
Скорость снижения емкости также зависит от конкретной модели электромобиля. Наблюдение за поведением АКБ Tesla Model S и Nissan Leaf показывает, что емкость активно снижается в течение 5 лет эксплуатации: первые 1-2 года запас хода уменьшается на 5-10% и в течение следующих 3-х лет — еще на 20-30%. После этого процесс приостанавливается и становится стабильным: снижение происходит ежегодно всего на 0,5%.
Если слишком часто пользоваться технологией быстрой зарядки (3-5 раз в неделю и чаще), батарея деградирует в 1,5-2 раза быстрее, поэтому лучше заряжать полноценно и на стоянке или ночью, а не во время движения. Стоит пользоваться тем же принципом, что и при зарядке гаджетов: держать заряд в диапазоне 20-80%, не допуская полной разрядки. Самое худшее,что можно сделать — это регулярно разряжать батарею до 0%, а потом оставлять ее разряженной на долгое время. Так вы потратите буферный запас АКБ и попросту ее испортите.
Чтобы продлить срок эксплуатации батареи, следите за тем, чтобы она как можно реже перегревалась (самая комфортная температура — 21° C). Старайтесь не оставлять электромобиль на открытом солнце и ищите для него тень.
Можно ли отремонтировать или заменить аккумулятор электромобиля?
Можно и нужно, если аккумулятор утратил большую часть емкости. Но сделать это не так просто, как, например, заменить батарею смартфона или ноутбука. Нельзя просто вынуть ее и заменить на новую:
- нужно убедиться, что разъемы и крепления нового аккумулятора подходят к конкретной модели электромобиля — АКБ подбирают индивидуально;
- после установки нужно перепрограммировать электронные системы — «познакомить» блок управления аккумулятором с бортовым компьютером автомобиля;
- если батарея была повреждена (например, выступом или наплывом на дорожном покрытии), она не требует полной замены. За счет того, что это не монолитная конструкция, а объединенные между собой блоки (их число варьируется от 16 до 48 штук), можно менять только поврежденные участки, но при условии, что внутрь конструкции не попала влага, которая будет разрушать батарею.
Сколько стоит новый АКБ для электромобиля?
Цены на аккумуляторы с каждым годом становятся все ниже. Согласно прогнозам компании Energy Trend стоимость АКБ в 2020 году составит менее $150/кВт*ч. Для сравнения: в 2016 году цена литий-ионный аккумуляторов составляла $300-400/кВт*ч., а в 2018 — уже $180-200/кВт*ч. Стоимость одного киловатт-часа планируют снижать за счет новых конструкций упаковок, изменения цепочек поставок и сокращения затрат на производство.
В Украине можно купить новый батарейный блок для Nissan Leaf по цене около $100 и, соответственно, $4-5 тысяч за всю батарею. Tesla стоит намного дороже и блоков нужно собрать больше: 1 блок обходится в $1000, а целая батарея из 16 блоков — в $16000. Владельцы электромобилей экономят, покупая б/у блоки. Они стоят дешевле, но нужно учитывать, что их емкость будет на 5-15% меньше заявленной изначально.
Компания Tesla Motors сумела первой сделать большой скачок на рынке электромобилей. Она предложила экологически чистые автомобили с потрясающей динамикой и отличным запасом хода, которые быстро обрели популярность, поскольку смогли преодолеть наибольшую дистанцию из всех существующих на рынке электромобилей. Автомобиль Tesla Model S с батареей ёмкостью 85 кВт·ч способен проехать 426 километров. А также очень быстро разогнаться до 100 км/ч всего за 4 секунды. Сам аккумулятор Тесла является секретной разработкой компании, которая приобретает комплектующие у других фирм, однако сборку и настройку осуществляет сама.
Технические характеристики батареи
Все автомобили Tesla работают от электричества, которое хранится в батареях. Все они обладают внушительной ёмкостью: от 40 до 100 кВт·ч. Сам же аккумулятор может состоять из 8, 12, 16 секций. Секция, в свою очередь, состоит из множества соединённых между собой батареек, напоминающих обычную типа АА.
Весь секрет успеха автомобилей Тесла заключается в литий-ионных батареях с высокой ёмкостью. Базовые элементы для них поставляет японская фирма Panasonic. Цилиндрический аккумулятор, напоминающий привычную батарейку, имеет диаметр 18 мм, а высоту 65 мм. Вес его составляет всего 46 грамм.
Самое большое их преимущество — долговечность и надёжность. Они могут выдерживать суровые условия. Ёмкость батареи в каждой комплектации и модели разная. Чем больше ёмкость, тем выше будет конечная стоимость автомобиля.
Аккумулятор на 85 кВт·ч состоит из 16 блоков, в которых помещается 7104 батарейки. Весь его вес составляет 540 кг. Срок службы у такой АКБ — 8 лет без привязки к пробегу. Это указывает на отличное качество выпускаемых устройств фирмы Tesla.
Устройство аккумулятора
Аккумулятор автомобиля Tesla представляет собой большой механизм с внушительной массой. Он крепится на днище автомобиля. Скорее, устройство и служит полом для машины. Сама конструкция — это большой и сложный механизм. Он поделён на секции. А они, в свою очередь, состоят из тысяч батареек.
Популярная АКБ от Tesla на 85 кВт·ч состоит из 7104 батареек типа 18650. Данное число означает их диаметр (18 мм) и высоту (65 мм). Сейчас компания работает над созданием новой конструкции с аккумуляторами 21700.
Разновидности аккумуляторных батарей на электромобилях Тесла
- Батарея на 40 кВт·ч выпускалась двух типов. Первый тип имел 8 секций, а второй — 12. Популярностью данный вид не пользовался. Из-за этого их производство закрыли.
- Батарея на 60 кВт·ч также была двух типов. Она состояла из 12 и 16 секций. Аккумулятор с 12 секциями устанавливался на автомобили Model S40. Второй вид с 16 секциями пользовался большим спросом. Поэтому разработчики его модифицировали и улучшили.
- Батареи на 70 и 75 кВт·ч устанавливались на Model S60, S70 и S75. Все они шли с различными расширенными функциями.
- Батареи на 85 и 90 кВт·ч состоят из 16 секций. Секции делятся на ячейки. В каждой ячейке располагается 444 устройства, похожих на обычные батарейки типа АА. Также в каждой ячейке имеется своя плата, которая отвечает за балансировку. Самой популярной батареей на данный момент является 85 кВт·ч.
- Батарея на 100 кВт·ч стала самой мощной. Все элементы в ней были переконфигурированы. Это делалось для того, чтобы в секцию поместилось 516 аккумуляторов .
В самой батарее расположилось 8256 аккумуляторов от компании Panasonic. Автомашина с таким источником тока способна проехать без подзарядки более 500 км. Довольно внушительный показатель для электромобиля.
Эксплуатация
Существует несколько простых правил эксплуатации аккумулятора Tesla, которые помогут продлить срок службы в несколько раз.
Первое и главное правило — не заряжать его до полной зарядки. Поскольку постоянная полная зарядка может негативно сказаться на самой батарее. До полной заряжать стоит только тогда, когда надо ехать в длительную поездку. Во всех остальных случаях лучшим вариантом зарядки будет 80 %.
Данные правила служат для того, чтобы не снижалась эффективность батареи при использовании. Поскольку, как известно, любая со временем теряет свою былую мощь.
Пробег на одном заряде
Абсолютно каждая машина Тесла обладает запасом хода не меньше 320 км. Самый популярный аккумулятор ёмкостью 85 кВт·ч обладает запасом хода 426 км. Авто компании Tesla обладают самым большим запасом хода на одном заряде среди электромобилей.
Зарядка и деградация аккумуляторов
При зарядке аккумулятора Tesla следует соблюдать инструкцию. Не надо постоянно подзаряжать его до 100 %. Поскольку это приведёт к быстрому износу. Также не следует допускать полной разрядки, поскольку и это плохо скажется на нём. Каждый аккумулятор Tesla способен прослужить до 8 лет без нареканий и привязки к пробегу. Однако, чтобы продлить срок его службы и не допускать его деградации, выполняйте указанные рекомендации.
Сколько служит аккумулятор автомобиля в работе и как долго может храниться без эксплуатации
Читайте также: