Без рубрики

Можно ли применять литиевые аккумуляторы в автомобилях?

Опубликовано в от admin

Прежде, чем ответить на данный вопрос, надо понять для чего применяются аккумуляторы в автомобилях?

Для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) в абсолютном большинстве случаев аккумулятор в применяется для запуска двигателя, а также для кратковременного питания потребителей (освещение, приборная панель, музыка, итп) в то время, когда двигатель не заведен.

Для электромобилей аккумулятор является основным источником питания как для передвижения, так и для остальных потребителей.

В данной статье мы будем только обсуждать аккумуляторы для первой категории – автомобилей с ДВС.

Абсолютное большинство автомобилей используют на данный момент свинцовые аккумуляторы: они дешевы, достаточно морозоустойчивы, технология давно отработана. Из серийных автомобилей литиевые аккумуляторы используют считанные единицы: некоторые модели Porsche и McLaren. 

Рассмотрим основные типы литиевых аккумуляторов на предмет их применимости в качестве замены свинцовым автомобильным аккумуляторам.

  1.  Литий-никель-марганец-кобальтовые (NMC, NCA, LMO, LCO). Семейство аккумуляторов, которые в народе называют литий-ионные (что не совсем верно, так как это обобщенное название всех типов литиевых аккумуляторов). Эти аккумуляторы обычно имеют номинальное напряжение 3.6В, и максимальное 4.2В. Отличаются компактностью и легкостью, довольно высокими токами отдачи, умеренной морозостойкостью. Долговечность средняя: 300-1000 циклов.

Почему их проблематично применять взамен свинцовых?

    • Напряжение не соответствует свинцовому аккумулятору. Если брать по 3 ячейки последовательно, то напряжение составит ниже, чем требуемые 12В. А при 4х ячейках напряжение будет уже слишком высокое.
    • Резко снижаются показатели в мороз. При -20 градусах отдаваемый ток снижается на порядок и больше.
  1. Литий-железофосфатные (LiFePO4 или LFP).  Эти аккумуляторы имеют номинальное напряжение 3.2В, что дает возможность при подключении 4х ячеек последовательно получить напряжение 12.8В, что практически соответствует напряжению свинцового аккумулятора. Чуть более тяжелые и габаритные по сравнению с NMC, они отличаются высокой долговечностью (3000-4000 циклов). 

Почему их проблематично применять взамен свинцовых?

    • Этот тип аккумуляторов нельзя заряжать при минусовой температуре. Есть некоторые типы морозоустойчивых LiFePO4 ячеек, но у них в несколько раз снижаются показатели в мороз.
    • Чувствительны к перезаряду и переразряду, поэтому практически всегда используются с платой защиты (BMS), которая отключает ячейки от клемм в подобных случаях. 
    • Использование BMS, которая может в любой момент отключить аккумулятор создает серьезную проблему, так как подобное отключение может спровоцировать бросок напряжения в сети автомобиля и повредить его электронные устройства.
  1. Литий-титанатные (LTO). Этот тип аккумуляторов имеет номинальное запряжение в 2.3В, при соединении 6 ячеек последовательно номинальное напряжение получается 13.8В, что чуть выше напряжения свинцового аккумулятора, но в целом дает возможность литий-титанатному аккумулятору работать как замена свинцовому (с небольшой потерей емкости). Эти элементы еще более тяжелые и габаритные по сравнению с NMC и LFP, но отличаются чрезвычайно высокой долговечностью (15000-20000 циклов). Имеют высокую морозоустойчивость, сравнимую со свинцовыми аккумуляторами. И наконец они способны отдавать и принимать огромные токи, что дает им возможность запускать двигатели автомобилей в тяжелых условиях, а также очень быстро заряжаться. 

Эти аккумуляторы не требуют систем защиты (BMS) , так как они не боятся переразряда, а максимально допустимое значение напряжения при 6 ячейках составляет 16.8В, и такого напряжения не может быть в сети исправного автомобиля.

Пожалуй единственный недостаток LTO аккумуляторов это высокая стоимость.

 

Заключение: из всех типов литий-ионных аккумуляторов для использования в автомобилях наиболее подходят Литий-титанатные (LTO). Практически во всех случаях ими можно заменить стандартные автомобильные свинцовые аккумуляторы без каких-либо изменений в конструкции автомобиля. 

  1. Литий-титанатный аккумулятор превосходит обычный свинцовый по долговечности в несколько (иногда в десятки) раз.
  2. Высокие токи заряда и разряда дают возможность использовать его в мощных системах автозвука, для питания лебедок, для автоспорта. 
  3. Может использоваться в качестве как стартерного, так и тягового аккумулятора, так как не боится глубоких разрядов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

admin