Прогресс в области автономии электромобилей

Заметный прогресс с 2010 по 2020 год

С момента появления на рынке электромобилей время автономной работы всегда привлекало внимание и споры. Как производители учли эту проблему и какой прогресс был достигнут за последнее десятилетие?

Автономность электромобилей: тормоз на массовом рынке?

В 2019 году 63% респондентов барометра Argus Energy считали запас хода самым важным препятствием для перехода на электромобили. Автомобилисты действительно неохотно относятся к мысли о необходимости подзаряжать свой автомобиль несколько раз, чтобы путешествовать на большие расстояния. Может ли развитие общедоступной инфраструктуры взимания платы уменьшить эту озабоченность? Быстрые терминалы, которые все больше и больше присутствуют на площадках для отдыха на автомагистралях, позволяют восстановить их полную мощность для большинства моделей менее чем за 45 минут. Поклонники теплового двигателя не преминут вспомнить, что эта продолжительность остается намного большей, чем у полного бензина.

Даже если ускорение развертывания зарядных станций может успокоить некоторых автомобилистов, ожидания по-прежнему сосредоточены на самой автономности.

Нужна помощь в работе?

Увеличивающаяся средняя автономия

Согласно отчету Global Electric Vehicles Outlook 2021, подготовленному Международным энергетическим агентством, автономность электромобилей продолжает улучшаться с момента их появления на рынке. Таким образом, мы перешли от заявленной средней автономности 211 километров в 2015 году до 338 километров в 2020 году. Вот подробности за последние шесть лет:

• 2015: 211 км
• 2016: 233 километра
• 2017: 267 километров
• 2018: 304 километра
• 2019: 336 километров
• 2020: 338 километров

Если наблюдаемый прогресс в течение первых пяти лет обнадеживает, можно удивиться стагнации между 2019 и 2020 годами. На самом деле этот более скромный рост вызван выходом на рынок еще большего количества компактных моделей. Предназначенные для использования в городе, они оснащены меньшими батареями и поэтому менее долговечны.

Автономность автомобилей флагманских брендов в процессе

Таким образом, автомобилисты, стремящиеся к большей автономности, могут быть уверены: производители продолжают совершенствовать автомобили, способные преодолевать большие расстояния, например седаны или внедорожники. Чтобы понять это, просто проанализируйте емкость аккумулятора конкретного автомобиля, глядя на эволюцию модели за моделью. Tesla Model S , в продаже с 2012 года, видел его автономность непрерывно увеличиваться:

• 2012 год: 426 километров
• 2015: 424 километра
• 2016: 507 километров
• 2018: 539 километров
• 2020: 647 километров
• 2021: 663 километра

Это регулярное увеличение было получено с помощью различных методов. В частности, фирма Пало-Альто создала батареи все большего и большего размера, одновременно улучшая программное обеспечение управления Model S. Оно постоянно обновляется, чтобы сделать автомобиль более эффективным и оптимизировать емкость аккумулятора.

Амбициозные краткосрочные цели

Чтобы еще больше повысить автономность электромобилей, сегодня исследуются несколько направлений. Исследователи пытаются сделать аккумуляторы еще более эффективными, когда производители стремятся «мыслить электрическими» от разработки шасси транспортных средств.

Новые платформы Stellantis, предназначенные для электромоторизации

Группа Stellantis, крупный игрок на автомобильном рынке, желает развивать свой модельный ряд электромобилей. С 2023 года 14 брендов группы (включая Citroën, Opel, Fiat, Dodge и Jeep) будут предлагать автомобили, построенные на шасси, спроектированном как чисто электрические платформы. Это настоящая эволюция в то время, когда большинство электромобилей используют шасси эквивалентных тепловых моделей.

В частности, Stellantis стремится реагировать на тревогу поломки, которая остается важной для водителей электромобилей. Поэтому разработчики представили четыре платформы, посвященные этому конкретному движку:

• Маленький: он будет зарезервирован для городских и многоцелевых автомобилей, таких как Peugeot e-208 или Fiat 500. Эта платформа обещает запас хода в 500 километров.
• Средний: эта платформа будет установлена ​​на более длинные автомобили типа седан. Соответствующие батареи обеспечат дальность действия от 700 до 800 километров.
• Большой: эта платформа будет предназначена для автомобилей типа SUV с заявленной дальностью полета 500 километров.
• Рама: четвертая платформа будет полностью зарезервирована для коммерческих автомобилей.

Цель этой стандартизации — частично компенсировать затраты на электрификацию. Помимо увеличения запаса хода, Stellantis также надеется предложить более доступные модели электромобилей. Такой подход заметен для автомобилистов: во Франции более высокая стоимость покупки электромобилей все еще частично компенсируется надбавкой за конверсию, но в будущем она, вероятно, уменьшится.

800 километров автономии в 2025 году?

Самсунг и твердотельный аккумулятор

По заявлению производителей, очень скоро автономность заряженного аккумулятора будет равна автономности полного бака! Исследователи, работающие с брендом Samsung, представили в марте 2020 года новую концепцию батареи с твердым электролитом. В настоящее время литий-ионные батареи, которыми оснащено большинство электромобилей, работают с использованием жидких электролитов или в гелевой форме; переход на батареи с твердым электролитом будет означать более высокую плотность энергии и более быструю перезарядку.

Благодаря объему, вдвое большему, чем у традиционных аккумуляторов, эта инновация Samsung позволит электромобилям преодолевать расстояние до 800 километров. Срок службы — еще один аргумент в пользу этой батареи, поскольку ее можно заряжать более 1000 раз. Осталось пройти производственный курс … Если прототип Samsung перспективен, то пока ничего не говорит о том, что производители к нему прибегнут!

SK Innovation и сверхбыстрая зарядка

Еще одна южнокорейская компания, стремящаяся к 800 км автономии, — это SK Innovation. Группа объявила, что работает над новой, более автономной, высокоинтенсивной батареей на никелевой основе, сокращая при этом время зарядки на быстром терминале до 20 минут! Компания SK Innovation, уже являющаяся поставщиком производителя Kia, желает развиваться дальше и строит несколько заводов в Грузии. Конечная цель — оснастить Ford и Volkswagen электромобилями, собранными в США.

На расстояние 2000 километров?

То, что несколько лет назад могло сойти за научную фантастику, может быстро стать осязаемой реальностью. Группа немецких и голландских ученых, работающих на фирмы Fraunhofer и SoLayTec соответственно, разработала запатентованный процесс под названием Spatial Atom Layer Deposition.

(SALD). Никаких изменений в химии здесь, как в случае с южнокорейцами Samsung и SK Innovation. Достигнутый прогресс касается технологии изготовления аккумуляторов . У исследователей возникла идея нанести активный материал электродов в виде слоя толщиной в несколько нанометров. Поскольку сбор ионов лития происходит только на поверхности, нет необходимости в более толстых электродах.

Следовательно, для равного объема или веса процесс SALD позволяет оптимизировать три ключевых элемента:

• эффективная площадь электродов
• их способность хранить электричество
• скорость зарядки

Таким образом, автомобили, оснащенные аккумулятором SALD, могут иметь запас хода в три раза больший, чем у самых мощных моделей, представленных в настоящее время на рынке. Скорость перезарядки можно было увеличить в пять раз! Франк Верхаге, генеральный директор компании SALD, основанной для распространения этой инновации на рынке, говорит о запасе хода в 1000 километров для городских автомобилей и до 2000 километров для седанов. Лидер не хочет устанавливать теоретический рекорд автономности, но надеется успокоить водителей. По его словам, даже автомобилисты, увлекающиеся спортивным вождением, могут по-прежнему иметь 20 или 30% мощности после преодоления 1000 километров.

Еще одна хорошая новость заключается в том, что процесс SALD совместим с различным химическим составом существующих клеток:

• NCA (никель, кобальт, алюминий)
• NMC (никель, марганец, кобальт)
• батареи с твердым электролитом

Мы можем поспорить, что эта технология выходит за рамки стадии прототипа, в то время как компания SALD уже заявляет, что обсуждает ее с некоторыми производителями автомобилей.