Аккумулятор электромобиля может изнашиваться в 2,5 раза быстрее: все зависит от стиля вождения

Резкие ускорения и частые экстренные торможения способны сократить ресурс аккумуляторной батареи электромобиля в два с половиной раза по сравнению со спокойной и плавной манерой вождения. К такому выводу пришли ученые из Шанхайского университета Дяньцзи, изучившие параметры эксплуатации батарейных транспортных средств в реальной дорожной обстановке. Результаты научной работы опубликованы в издании Scientific Reports.

В ходе исследования специалисты проанализировали телеметрические данные легковых электромобилей, распределив водителей по категориям в зависимости от их поведения на дороге — от приверженцев экономичного темпа до водителей с агрессивным стилем управления. Анализ показал, что средняя скорость движения транспортных средств в обеих группах оставалась практически одинаковой. Однако нагрузка на силовую установку и энергосистему существенно различалась. В группе с динамичными маневрами среднеквадратичное значение силы тока тяговой батареи составило 66,02 ампера, тогда как у водителей с мягким стилем езды этот показатель находился на уровне 20,56 ампера. В моменте это создавало для батареи почти в 18,4 раза больше нагрузки, связанной со старением, чем при плавной езде.

Столь выраженная разница в токовых нагрузках напрямую определяет интенсивность электрохимической деградации литий-ионных элементов питания. При резком нажатии на педаль акселератора электромотор требует пиковой отдачи мощности, что провоцирует быстрый локальный нагрев ячеек. Высокие токи ускоряют рост пассивирующего слоя твердого электролита (SEI) на поверхности анода. Это необратимо связывает подвижные ионы лития и уменьшает емкость аккумулятора. Кроме того, механические напряжения при пиковых нагрузках приводят к микрорастрескиванию частиц активного материала электродов. Частые резкие замедления с максимальной рекуперацией энергии усугубляют износ, подвергая ячейки воздействию мощных зарядных импульсов.

Для оценки долгосрочных последствий исследователи применили модель прогнозирования деградации на промежутке 1000 циклов зарядки-разрядки. При самом плавном стиле вождения батарея теряла 21,15% максимальной емкости, при самом агрессивном — 53,22%. Таким образом, разница в итоговом износе аккумулятора между экстремальными стилями вождения достигала примерно 2,5 раза.

Расчеты продемонстрировали: переход от агрессивного темпа движения к экономичному при неизменности маршрута снижает показатель кратковременного эксплуатационного стресса батареи на 91,3 процента. Исследователи подчеркивают, что стиль вождения является ключевым фактором, который водитель контролирует напрямую, в отличие от температуры окружающей среды или характеристик зарядных станций.

Практическая важность полученных данных связана с высокой стоимостью аккумуляторов: батарейный блок составляет в среднем четверть от розничной цены нового электромобиля. Постепенная потеря емкости сокращает запас хода на одном заряде и снижает остаточную стоимость автомобиля на вторичном рынке. Исследование подтверждает, что переход к плавному стилю вождения позволяет существенно замедлить процесс старения тяговой батареи и продлить срок ее службы без дополнительных финансовых вложений.

Источник: nature.com