Kolik baterie elektrického vozidla (EV) váží, závisí do značné míry na vozidle a modelu. V průměru však Baterie EV váží přibližně 454 kg (1,000 900 liber), i když některé mohou vážit až 2,000 kg (XNUMX XNUMX liber) .
Obecně platí, že čím je baterie EV těžší, tím více energie dokáže uložit a tím vyšší výkon může dodat. I když tento vztah není vždy přímočarý. Větší baterie může pomoci zvýšit dojezd, zároveň přidaná hmotnost vyžaduje více energie.
Nárůst přijetí EV
Zatímco elektromobily byly novinkou teprve před několika lety, celosvětový trh s elektromobily rychle dospívá a elektromobily se stávají novou normou. v roce 2022 prodej elektrických vozidel přesáhl 10.5 milionu, což představuje 55% nárůst z předchozího roku.
Jedním z hlavních rozdílů, které noví řidiči pociťují při přechodu na elektromobily, je baterie místo palivové nádrže. kromě nabíjení místo doplňování paliva Baterie má také vliv na ovladatelnost elektromobilu díky své srovnatelně vyšší hmotnosti.
Podívejme se níže na to, kolik váží baterie pro elektromobily, co ovlivňuje jejich hmotnost a jak to ovlivňuje řízení a ovladatelnost.
Hmotnost baterie EV
Hmotnost baterie EV je určena její velikostí a kapacitou akumulace energie. Obvykle platí, že čím větší baterie, tím více energie dokáže uložit a tím více váží. Například, Baterie s kapacitou 6 až 12 kilowatthodin (kWh) obvykle váží 100 až 150 kg, zatímco baterie 60 až 100 kWh se pohybují v rozmezí 350 až 600 kg . Jak těžká je baterie EV, se samozřejmě liší mezi jednotlivými vozy a velmi závisí na velikosti a hmotnosti vozu. Zde je několik příkladů hmotnosti baterie oblíbených modelů EV:
- Tesla Model S má zhruba 544 kg (1,200 XNUMX liber) baterii
- A Tesla Model Y má baterii o hmotnosti 771 kg (1,700 XNUMX liber).
- Naproti tomu a Nissan Leaf má průměrnou hmotnost baterie pouhých 303 kg (668 liber).
Jak můžete vidět z výše uvedeného, hmotnost baterie EV je značná a může tvořit až 25 procent celkové hmotnosti vozidla. Abychom pochopili, odkud tato váha pochází, musíme nejprve zvážit z čeho se skládají baterie EV .
Co určuje hmotnost baterií elektromobilů?
Přestože vypadají jako jeden celek, baterie EV jsou ve skutečnosti vyrobeny tisíce menších článků spojených dohromady, aby vytvořily velkou baterii . Zdaleka nejoblíbenější chemie baterií používaná pro EV je lithium-iontová, a to díky jejímu nákladovou efektivitu a vysokou hustotou energie, která nabízí nejoptimálnější kompromis mezi kapacitou skladování energie a cenou.
Baterie EV obsahují kromě lithia také mnoho dalších minerálů, jako je kobalt a mangan. Typická baterie EV má asi 8 kilogramů lithia, 14 kilogramů kobaltu a 20 kilogramů manganu , i když to může být často mnohem více v závislosti na velikosti baterie – a Například baterie Tesla Model S obsahuje přibližně 62.6 kg (138 liber) lithia .
Hustota energie baterie EV
Hustota energie označuje množství energie, které může baterie uložit v rámci dané hmotnosti. Jinými slovy, čím vyšší je hustota energie, tím více energie může baterie uložit při zachování stejné hmotnosti.
Hustota energie baterií EV je zásadním faktorem, který určuje, kolik energie (a jak dlouho) může baterie produkovat – a tedy, jak dlouhý je dojezd EV. Vysoká hustota energie je důležitá pro minimalizaci celkové hmotnosti baterie a zároveň uchovávání co největšího množství energie, aby se maximalizoval dojezd vozu.
Ve srovnání s tradičními olověnými akumulátory s energetickou hustotou přibližně 50-100 watthodin na kg (Wh/kg) , lithium-iontové baterie mají a typická hustota energie asi 260-270 Wh/kg . Díky tomu jsou lithium-iontové baterie preferovanou volbou pro všechna kompaktní zařízení, která vyžadují dlouhou životnost baterie, jako jsou telefony, notebooky a samozřejmě elektromobily.
Zatímco lithium-iontové baterie již mají vysokou hustotu energie, probíhá mnoho výzkumů zaměřených na zlepšení hustoty energie stávajících lithium-iontových baterií. Očekává se, že nové struktury baterií a výrobní procesy posunou hustotu energie na přibližně 350 Wh/kg , což pomáhá zvýšit dojezd nových EV a zároveň snížit jejich hmotnost.
Jak je to s hmotností tradiční autobaterie?
Když se nad tím zamyslíte, může se to zdát samozřejmé, ale na rozdíl od benzínových aut umí baterie v elektromobilech mnohem víc než jen zapalování a napájení vašich světel. Baterie EV jsou primárním zdrojem energie pro elektromobily a potřebují pojmout mnohem více energie než baterie tradičního automobilu se spalovacím motorem.
Protože pojmou mnohem více energie, jsou podstatně větší a těžší než běžné autobaterie. Proto typická olověná autobaterie váží pouze mezi 11 kg (25 liber) a 22 kg (50 liber) , zatímco baterie EV obvykle váží stovky kilogramů.
Jsou elektromobily těžší než auta na plyn?
Pokud je mezi EV a konvenčními autobateriemi takový rozdíl, váží EV celkově také více? Odpověď je obvykle ano; Elektromobily bývají těžší než auta se spalovacím motorem , z velké části kvůli jejich těžké baterii.
To znamená, že rozdíl není tak jasný, jak si možná myslíte.
Zatímco baterie EV jsou těžší, jejich motory jsou mnohem menší a lehčí než spalovací motor.
Aby se dále vyrovnala dodatečná hmotnost, kterou baterie EV přináší, nahrazují elektromobily tradiční komponenty lehkými materiály. Vysokopevnostní ocel, hořčíkové slitiny, hliníkové slitiny, uhlíková vlákna a polymerní kompozity umožňují snížit celkovou hmotnost až na 50 procent a snížit spotřebu paliva vozidla, čímž je efektivnější.
Vliv hmotnosti baterie elektromobilu na jízdní vlastnosti
Na rozdíl od toho, co si možná myslíte, těžší baterie může ve skutečnosti často zlepšit jízdní vlastnosti, ovladatelnost a bezpečnost výrazně. Kromě jejich hmotnosti je to způsobeno tvarem a umístěním baterií EV: baterie EV jsou nejčastěji tvarovány do dlouhého plochého obdélníkového bloku, který je obvykle umístěn pod podlahou kabiny.
To pomáhá snížit těžiště vozu, což v kombinaci s přidanou hmotností z baterie činí jízdu mnohem stabilnější. Z hlediska ovladatelnosti to znamená, že elektromobily se pohodlně vypořádají s ostrými zatáčkami i při vyšších rychlostech s malým nakláněním karoserie a mnohem snadněji se s nimi jezdí na mokru, zledovatělé nebo zasněženém povrchu.
Kromě ovladatelnosti také hmotnost elektromobilů výrazně zvyšuje bezpečnost cestujících. Vzhledem k jejich nízkému těžišti je u elektromobilů mnohem méně pravděpodobné, že se při nehodě převrátí než u benzínových aut, a přidaná hmotnost může často pomoci chránit cestující v případě srážky snížením rozsahu nárazu.
Pokrok v technologii baterií EV
Pro nováčky ve světě EV může být často překvapivé, kolik váží baterie EV, což představuje významný podíl na celkové hmotnosti vozidla. Jako hlavní zdroj energie automobilu jsou baterie EV kritickou součástí elektrických vozidel a jejich hmotnost je přímo úměrná tomu, kolik energie (a tedy dojezdu) je potřeba k pohonu automobilu.
To znamená, že pokrok v technologii baterií EV je zlepšení hustoty energie , což umožňuje výrobcům automobilů dosáhnout delších dojezdů ze stejně velké baterie a díky novým materiálům jsou baterie EV lehčí – a jako takové energeticky účinnější.
Elektromobily bývají o něco těžší než ekvivalentní benzinové auto. A průměrné EV na dnešním trhu je těžší než průměrné benzínové. To jsme se naučili v 1. části tohoto dvoudílu. Zde se podíváme na to, proč a zda je těžká EV flotila nevyhnutelná. Základním vysvětlením, proč bývají elektromobily o něco těžší, je baterie. V níže uvedené tabulce jsem ukázal hmotnost různých elektromobilů s baterií v červené barvě. 1 Průměrná baterie váží někde v rozmezí 300 až 500 kilogramů.
Možná si myslíte, že baterie tvoří malé procento celkové hmotnosti – méně než čtvrtinu – ale může to být rozdíl. Baterie v Tesle je nejtěžší součástí vozu – jak ukazuje graf níže. 2 Pokud vás zajímá, proč je karoserie BMW i3 tak lehká, je to proto, že je vyrobena z plastu vyztuženého uhlíkovými vlákny. Rozhodující je, že můžeme porovnat hmotnost baterie EV s hmotností malé baterie a motoru v ICE. Baterie ve většině ICE váží kolem 20 kilogramů nebo méně. Nissan Maxima V6 má hmotnost motoru 120 kilogramů. Celková hmotnost se tedy pohybuje kolem 140 kilogramů. To je o několik set kilogramů lehčí než baterie v průměrném EV. Porovnejte hmotnosti EV a ICE bez baterie a motoru a jsou relativně podobné. Ve skutečnosti je EV často o něco lehčí, protože výrobci se snaží kompenzovat hmotnost baterie lehčím rámem.
Těžší auto obvykle znamená větší baterii a delší dojezd
Hlavním důvodem, proč se baterie staly těžšími, je to, že dojezd – jak daleko můžete ujet na jedno nabití – se za poslední desetiletí výrazně zvýšil. Jak jsem uvedl v jiném příspěvku, průměrný dojezd se od roku 2011 téměř ztrojnásobil. Tento nárůst výkonu znamenal větší a těžší baterie. Není to však tak jednoduché: průměrná hmotnost baterií se oproti dojezdu téměř neztrojnásobila. Je to proto, že došlo také k masivnímu zlepšení hustoty energie. 3 To znamená, že můžete získat více energie z menší baterie. Nicméně obecně platí, že vozy s delším dojezdem jsou těžší. Vidíme to v grafu níže, kde jsem vynesl rozsah (na ose y) proti hmotnosti auta (na ose x). Každá tečka představuje jedno EV. Až na to, že to zase není tak jednoduché. Je vidět velký rozptyl hodnot. Skupina zcela vpravo jsou GMC Hummery: váží přes 4 tuny a mají baterie o hmotnosti 1.4 tuny. Přesto je dojezd docela průměrný, kolem 480 km. Tohoto rozmezí dosáhnete s vozem o hmotnosti 1700 až 1800 kg. I mimo extrémní případ GMC Hummer můžete najít vozy stejné hmotnosti s dvojnásobným dojezdem. Některá auta vážící 2250 kg dojedou 400 km; ostatní dojedou 800 km.
Velké rozdíly ale mohou být v poměru hmotnosti k baterii
Dalším způsobem, jak se na tyto údaje podívat, je vypočítat hmotnost vozu na kilometr dojezdu. Zde a nižší číslo je nejlepší. To znamená, že auto je lehčí na jednotku dojezdu. Vypočítal jsem tento poměr pro každou z nich a jsou uvedeny v grafu. Můžete to také prozkoumat v interaktivním grafu, abyste viděli každé auto jedno po druhém. Mnoho aut má tendenci se shlukovat kolem hranice 4 až 5 kilogramů. Vynásobte dojezd vozu 5 a přiblížíte se jeho hmotnosti. Takže auto se 400 kilometry by vážilo kolem 2000 kilogramů. Ale také vidíte, že tyto hodnoty jsou rozprostřeny. Na nízkém konci auta jako NIO ET7 (čínská značka); Lucid Air; a některé modely Tesla dostanou méně než 3 kilogramy na km. Na druhém konci jsou GMC Hummery a některá SUV Mercedez-Benz na 10 nebo dokonce 12 kg. Třikrát až čtyřikrát vyšší. Takže ano, pokud chcete delší dojezd, budete často potřebovat těžší baterii a pravděpodobně budete mít těžší auto. Nejde však o žádné tvrdé pravidlo: důležité jsou i další faktory. Hmotnost ostatních součástí v autě a hustota energie baterie. Pokud vás to zajímá, vytvořil jsem stejný interaktivní graf z pohledu hmotnosti elektrických aut na jednotka kapacity baterie zde .
Jenže těžké auto začne omezovat dojezd a efektivitu
Tento vztah mezi hmotností vozu a dojezdem obecně platí. Ale existuje hranice, kde marginální zisky klesají. Těžší auto – což je nevyhnutelné kvůli větší baterii – snižuje účinnost a ovlivňuje další ukazatele výkonu. Pro ochranu baterie potřebujete větší a těžší pouzdro. Karoserie vozu se zvětšuje. Můžete zvýšit dojezd o 100 kilometrů, ale s negativními dopady na efektivitu vozu, ovladatelnost a výkon. U elektromobilu, který ujede pouze 150 km na jedno nabití, je těch 100 kilometrů navíc hodně důležitých. U EV, které už má najeto 700 km, se to pravděpodobně nevyplatí. Elon Musk to uvedl loni v tweetu níže. Automobilky tedy chtějí zvýšit dojezd – zvýšit hmotnost baterie – ale doufejme, že existuje strop a neskončíme v nikdy nekončícím „závodu dojezdu“.
Proč jsou elektromobily těžší a bude tomu tak vždy?
Abych se vrátil k úvodní otázce: proč je průměrný elektromobil těžší než průměrný benzínový? Tři klíčové důvody. První je zřejmý: baterie v EV má tendenci být alespoň o několik set kilogramů těžší než malá baterie a motor v ICE. Druhým je, že trh EV je mnohem novější a reagoval na preference spotřebitelů po vozech podobných SUV. Jak jsem se podíval v jiném příspěvku, svět se rychle posouvá směrem k větším autům. Prodeje SUV rostou téměř všude. Výrobci elektromobilů, jak se dalo očekávat, na to reagují výrobou větších aut. Toto vychýlení trhu směrem k vozům vyšší třídy také dávalo smysl, protože počáteční náklady na elektromobily byly pro většinu spotřebitelů neúměrně vysoké. Elektromobily byly pro mnoho spotřebitelů na spodním konci trhu nedostupné. Výrobci jsou proto optimalizováni pro spotřebitele střední až vyšší kategorie. Tento sklon SUV není u vozů ICE tak dramatický, protože mají desítky let uspokojování kupujících v celém rozsahu výdajů. Posledním důvodem je boj proti úzkosti z rozsahu. Řidiči mají obavy z toho, že mají jen 300 kilometrů, takže se tlačí na 400. Pak 500 a tak dále. Dramatická zlepšení dosahu byla dobrá věc. Byly zásadní pro popularizaci elektromobilů. Ale postupem času tato auta ztěžkla.
- Zlepšená hustota energie v bateriích. Baterie se budou stále zlepšovat. To by se mohlo posunout od postupného zlepšování hustoty energie lithium-iontových baterií (které jsou ve většině EV) k postupnému zlepšování, pokud budou k dispozici polovodičové baterie. Současné lithium-iontové baterie mají tekutý substrát; pokud toto odeberete, máte lehčí a energeticky hustší baterii.
Okrajový přínos dalšího zvýšení dojezdu se sníží. Doufejme, že výrobci automobilů využívají zlepšení výkonu baterie k výrobě menších a levnějších baterií, než aby tyto zisky využívali pro stále vyšší dojezd.
Hlavními cílovými skupinami pro elektromobily byli ekologicky nebo technologicky motivovaní první uživatelé a bohatí. Byla to dobrá věc, jak je dostat ze země. Nejprve udělejte elektromobily cool a žádoucí. Poté vyrobte menší a kompaktnější modely, které si mohou dovolit všichni ostatní.
Dosáhli jsme první fáze. Nyní se musíme soustředit na druhou fázi. Pokud se automobilky rozdělí na trhy nižší až střední třídy, průměrná hmotnost elektromobilů klesne.
Vlády by to měly dělat bez ohledu na problém s váhou. Mnoho z nich stanovilo termíny pro postupné ukončení prodeje nových benzinových a naftových vozů – některé země již v roce 2030.
Opakem pobídek k menším a levnějším vozům je penalizace těžkých vozů. Zdráhám se to navrhnout, protože chceme, aby elektromobily byly pro spotřebitele levnější, nikoli dražší. Jinak jdou na benzínovou variantu.
Některé země nicméně zavedly takzvané „daně na SUV“ (Francie je jedním z příkladů). Elektromobily jsou často vyňaty, ale pokud mají politici vážné obavy z rostoucí hmotnosti elektromobilů na našich silnicích, možná by neměli být.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Abych završil tuto dvoudílnou sérii.
Elektrická auta jsou těžší než jejich benzínový ekvivalent. Je to proto, že jejich baterie váží o několik set kilogramů více než malá baterie a motor v ICE.
Ale vozový park těžkých EV není nevyhnutelný. Stoupání se pravděpodobně změní v důsledku vylepšení baterie, úzkosti z nižšího dojezdu (snížení potřeby tlačit na další a další kilometry) a rostoucího zájmu o elektromobily na trzích s nízkou až střední cenou v příštím desetiletí.
Můžete získat dobrý elektromobil – s více než dostatečným dojezdem 500 kilometrů – který váží stejně jako průměrný ICE.
Přihlaste se k odběru nových příspěvků do vaší schránky.
