Аккумуляторная батарея Nissan Leaf: устройство, характеристики, срок службы, эксплуатация
Электромобиль Nissan Leaf выпускается с 2009 года и стал одной из наиболее популярных моделей на электрической тяге в мире. Обрести популярность ему помогла доступная цена, достойное качество и долгоиграющая аккумуляторная батарея. Изначально модель была выпущена с аккумулятором небольшой ёмкости (24 кВт*ч) и небольшим запасом хода. Некоторые специалисты говорили, что из-за этого электромобиль не смог захватить значительно большую часть рынка. Но впоследствии ситуация была исправлена и конструкторы Ниссан несколько раз модернизировали аккумуляторную батарею, увеличивая её ёмкость. В этом материале мы рассмотрим конструкцию, характеристики аккумуляторных батарей Nissan Leaf разных поколений и их отличия.
Содержание статьи
Кратко об электромобиле
Первое поколение Nissan Leaf (кузов ZE0) выпускалось с 2009 по 2017 год. Сначала электромобиль оснастили аккумуляторной батареей 24 кВт*ч, а позднее появилась версия с АКБ 30 кВт*ч. На Leaf был установлен электромотор EM57 с отдачей 109 л. с.
В 2017 году появляется вторая генерация электромобиля (кузов ZE1). В качестве силового агрегата использовался тот же EM57, но уже с мощностью 150 «лошадей». Ёмкость батареи второго Leaf составляет 40 кВт*ч. С 2019 года на европейском и японском рынках вышла модификация с батареей увеличенной мощности 62 кВт*ч. Двигатель был форсирован до 217─218 л. с.
Все версии электромобиля имеют передний привод. В Россию официально Nissan Leaf не поставляется. Электромобиль присутствует в ЕС, Японии, США.
В РФ можно оформить заказ и привезти автомобиль, но толку от этого мало. Никакого официального сервиса, заправочная сеть не развита. Хотя предложения по обслуживанию, ремонту и восстановлению батарей можно встретить на просторах Интернета.
Конструкция, характеристики и расположение в электромобиле
Аккумуляторная батарея Leaf выполнена в металлическом боксе. Габаритные размеры составляют: 1547 мм (длина), 1188 мм (ширина), 264 мм (высота или толщина). Это размеры для аккумулятора, установленного на первом поколении электромобиля. Характеристики всех модификаций АКБ на Ниссан Лиф будут приведены в следующем разделе. Сам бокс находится по центру колёсной базы под дном кузова.
Ниже можно посмотреть расположение АКБ 24 кВт*ч в разрезе и под днищем.
Масса первых батарей была около 300 кг. Впоследствии её уменьшили на 60─70 кг.
Внутри аккумуляторного бокса находятся отдельные модули весом около 4,5 килограмм. Из них 500─600 грамм весит корпус. Часть модулей расположены лёжа, а часть на ребре. Тот ряд, что с расположением на ребре, находится под задним сидением. Среднее напряжение одного модуля 7.6 вольта, а ёмкость 66,2 Ач.
Каждый модуль имеет четыре аккумуляторные батареи, подключенные последовательно и параллельно. Напряжение одной составляет 3,8 вольта, а ёмкость ─ 33,1 Ач. Вес каждой около 800 г. Электрохимическая система ячеек – это литированные оксиды марганца и кобальта плюс углерод. Анод выполнен из углеродосодержащего материала, а катод ─ из LiMn2O4 и LiNiO2.
Там также находится система управления аккумуляторной батареей и система охлаждения воздушного типа. В общей сложности в боксе размещено 48 модулей, сгруппированных в три блока.
Блоки соединяются при помощи крепежа. В некоторых комплектациях на них дополнительно устанавливают нагреватели с питанием от самой аккумуляторной батареи. При помощи высоковольтного кабеля модули соединяют в единую последовательную цепь. Напряжение в этой цепи равно сумме напряжений всех элементов.
Рабочее напряжение АКБ Leaf зависит от степени заряженности и лежит в диапазоне от 320 до 410 вольт. Напряжение одного модуля в зависимости от степени заряженности составляет от 6,4 до 8,4 вольта. Общее напряжение рассчитывается по формуле: U = Uмодуля * 48. Отсюда получаем названный выше диапазон напряжения.
«Мозговым центром» батареи является LBC. Это сокращение от Li-ion battery controller или блок управления работой АКБ. Сюда стекается информация от модулей аккумулятора, систем контроля и датчиков. Здесь производится обработка информации, её сохранение и формирование управляющих сигналов.
LBC также обменивается данными с VCM (Vehicle control module). Это главный контроллер электромобиля.
Металлический корпус аккумуляторной батареи прикручен к дну кузова и имеет в своём составе следующие элементы.
- Три температурных датчика. Один находится в заднем модуле, а другие два – в переднем.
- Реле управления подогревом аккумулятора.
- Датчик тока.
- Нагревательные пластины.
- Блок с контакторами.
На корпусе АКБ предусмотрен высоковольтный сервисный разъём. С его помощью из салона можно отключить высокое напряжение. Высоковольтная проводка выполнена проводами оранжевого цвета, а сигнальная – чёрными. На корпусе предусмотрены разъёмы для подключения климат-контроля, а также есть управляющая шина. Для сброса избыточного давления в корпусе батареи сделаны воздушные клапана.
Вернуться к содержанию
Отличия аккумуляторов разных поколений Nissan Leaf
Для того чтобы точно узнать, какая аккумуляторная батарея установлена на электромобиле, потребуется сканер типа OBD-2 и ноутбук. Или смартфон, если сканер беспроводной. Производитель предлагает специальное приложение под названием LeafSpy, с помощью которого можно узнать информацию об АКБ, включая ёмкость в ампер-часах и параметр SOH (характеризует состояние батареи).
Как уже говорилось выше, первое поколение электромобиля вышло с батареей 24 кВт*ч.
В 2015─2016 годах специалисты Nissan обновили программное обеспечение управляющего блока. В результате снизилось энергопотребление. Одновременно с этим комплектации SV и SL получили вариант мощностью 30 кВт*ч, благодаря чему вырос запас хода. Начиная с 2017 года, этот аккумулятор устанавливался на все комплектации.
У моделей 24 и 30 кВт*ч общим является только корпус. Остальные элементы отличаются, как и конструкция модулей. В АКБ 30 кВт*ч число модулей было уменьшено вдвое, но они стали в два раза толще. При этом в собранном виде более новая батарея стала весить примерно на 20 кг больше старой.
Второе поколение Nissan Leaf получает более ёмкую аккумуляторную батарею (40 кВт*ч). Увеличился запас хода, а аккумулятор теперь можно было заряжать до 80 процентов за 40 минут. Сохранился корпус и внешние разъемы, но компоновка серьезно изменилась. Теперь здесь разместили 24 модуля, каждый из которых включает 8 ячеек. Для обеспечения более высокой точности при контроле тока, потребляемого электромотором, было установлена два датчика тока вместо одного.
У нового аккумулятора также изменилось расположение блока предохранителей. Сам блок был модернизирован, поскольку обновлённый вариант АКБ получил большую мощность. Специалистам японской компании удалось увеличить ёмкость аккумулятора на 33, производительность на 37, пропускную способность на 67 процентов. При этом аккумулятор стал лишь на 1 мм толще предыдущего варианта.
В 2019 году прошел очередной «апгрейд» аккумуляторной батареи Nissan Leaf. Ёмкость новой модели составила 62 кВт*ч, что резко увеличило запас хода с 240 до 364 км. Как сообщалось, эта новинка, выпускаемая LG Chem, получила систему терморегулирования.
В таблице ниже можно посмотреть сравнение характеристик АКБ Nissan Leaf.
| Характеристика | 24 кВт*ч | 30 кВт*ч | 40 кВт*ч | 62 кВт*ч |
|---|---|---|---|---|
| Тип химии | Li-Ion | Li-Ion | Li-Ion | Li-Ion |
| Число ячеек | 192 | 192 | 192 | 288 |
| Число модулей | 48 | 24 | 24 | 24 |
| Гарантийный срок службы, лет | 5 | 8 | 8 | 8 |
| Вес, кг | 270 | 294 | 300 | 450 |
| Энергопотребление на 100 км, кВт*ч | 21 | 15 | 18.7 | 16.6 |
| Номинальное напряжение, В | 360 | 360 | 360 | 360 |
| Мощность зарядного устройства, кВт | 3.6 | 6.6 | 6.6 | 11-22 |
| Время зарядки от сети 220 вольт, ч | 9 | 6 | 7 | 16 |
| Запас хода, км | 160 | 200 | 240 | 364 |
Вернуться к содержанию
Срок службы и деградация АКБ
В следующем разделе будут приведены ошибки при эксплуатации, по которым быстро снижается ёмкость аккумуляторной батареи. Но даже если вы правильно используете аккумулятор Nissan Leaf, аккумуляторные элементы изнашиваются с течением времени. Это происходит в следующем темпе.
Аккумулятор практически не теряет свой ресурс до 20 тыс. км пробега. На рубеже 50 тыс. км ёмкость снижается примерно на четверть. Когда электромобиль пробежит 70 тыс. км, то батарея потеряет 30% от своей первоначальный ёмкости. На отметке 80 тыс. км уже становится заметно снижение запаса хода, который падает до 2/3 от начальной величины.
Первые версии аккумуляторов Nissan обеспечивал гарантией 5 лет. В дальнейшем гарантийный срок был установлен на 8 лет или 161 тыс. км пробега. Окончание гарантии зависит от того, что наступит раньше.
По истечении времени или накрутки указанного пробега производитель гарантирует, что батарея сохранит ёмкость не менее 66%. При этом она продолжит функционировать, но запас хода уже будет значительно ниже первоначального.
Здесь важно добавить, что такая гарантия действует при определенных условиях. Оптимальными считаются температура АКБ около 10 градусов Цельсия и степени заряженности 80 процентов. А заряд должен осуществляться не чаще двух раз в сутки.
Вернуться к содержанию
Рекомендации по эксплуатации и зарядке
Чтобы аккумуляторная батарея Nissan Leaf отработала положенный срок, нужно соблюдать ряд правил. По крайней мере, производитель призывает соблюдать эти правила на уровне рекомендаций. В основном правила касаются манеры вождения, зарядки и температурных условий. Рассмотрим их по порядку.
Требования, связанные с температурными условиями
- Не рекомендуется оставлять электромобиль на улице, если температура находится ниже 25 градусов Цельсия более недели. В этом случае лучше хранить транспортное средство в отапливаемом боксе.
- Не оставляйте автомобиль на улице, если температура воздуха превышает 40 градусов.
- Не ставьте аккумулятор на заряд сразу после поездки. Пусть электромобиль и батарея остынут.
Вернуться к содержанию
Требования, связанные зарядкой
- Поддерживайте заряд аккумуляторной батареи в диапазоне 30─80 процентов от номинала. Пограничные состояния (полный заряд или разряд) для литий ионных аккумуляторов не рекомендуются.
- Не забывайте, что заряд аккумулятора в холодное время года на улице приводит к увеличению времени процесса (до 40 процентов).
- Для заряда электромобиля рекомендуется подготовить бесперебойную электрическую сеть в виде мощной отдельной линии от силового щитка с защитой в виде предохранителя.
Насчёт использования быстрой зарядки через порт CHAdeMO (мощность 50 кВт) мнения расходятся. Некоторые специалисты говорят, что это отрицательно сказывается на сроке службы. Но есть и те, кто постоянно использует быструю зарядку и не видят при этом отрицательного эффекта. В любом случае, здесь нужно следить за температурой АКБ. Нельзя давать ей перегреваться во время быстрой зарядки. Кроме этого, при постоянном использовании сверхмощного порта следует периодически использовать стандартную медленную зарядку.
В зависимости от комплектации Nissan Leaf могут быть установлены зарядные устройства (ЗУ) разной мощности. К примеру, базовая комплектация S оснащается ЗУ мощностью 3,6 кВт. Более дорогие SV и SL имеют «зарядки» 6,6 кВт. Так покупателя стимулируют приобретать более дорогую версию. В них аккумуляторная батарея заряжается значительно быстрее, чем в базовой версии.
Здесь речь идёт именно при зарядке АКБ Nissan Leaf от станций в общественных местах. Если заряжать электромобиль от бытовой сети 220 вольт, то заряд будет длиться 7─8 часов. В этом случае максимальный ток заряда достигает 16 ампер (максимальная мощность 3,5 кВт). То есть, процесс зарядки будет длиться всю ночь. Можно назвать это наиболее безопасным и рекомендуемым способом заряда.
Требования, связанные с вождением и хранением
- Если уезжаете в отпуск или в каких других ситуациях оставляете электромобили на длительное время, то рекомендуется оставить аккумуляторную батарею с уровнем заряда 20─40 процентов.
- Если вам хватает заряда аккумулятора для запланированной поездки, то не нужно ставить его на преждевременную зарядку.
- Динамичная езда по принципу педаль в пол со светофора приводит к ускоренному износу аккумуляторной батареи.
- По возможности рекомендуется поменьше включать кондиционер летом и печку зимой. Всё это расходует заряд АКБ.
- Старайтесь избегать ситуаций, когда действует сразу несколько неблагоприятных факторов. Например, вы движетесь на высокой скорости по шоссе, затем делаете быструю зарядку от станции большой мощности и автомобиль находится под солнцем. Всё вместе это вызывает повышенный износ АКБ.
- Не стоит оставлять аккумулятор разряженным на длительный период.
Здоровье аккумулятора Nissan Leaf также зависит от режима езды. Средства управления электромобилем позволяют выбирать подходящий. Например, самый экономный режим Eco значительно ухудшает динамику транспортного средства. Режимы Braike и Drive отличаются активностью рекуперации тормозной энергии. Включение Braike позволяет значительно активнее заряжать батарею на спусках и при торможении перед светофорами.
Вернуться к содержанию
Стоимость, ремонт, восстановление
Несколько лет назад аккумуляторная батарея 24 кВт*ч для Nissan Leaf стоила в среднем 4,5 тысячи $. И это далеко не самый дорогой вариант. К примеру, на широко разрекламированной Tesla Model S того времени аккумулятор стоил в районе 20 тысяч долларов. Несмотря на то, что наблюдается тенденция к снижению стоимости, всё равно цена АКБ остается очень высокой. Поэтому существует довольно распространенная практика «перепаковки» элементов в аккумуляторных батареях Nissan Leaf и других электромобилей. Естественно, что эта «перепаковка» значительно сложнее, чем привычная замена аккумуляторных элементов в ноутбуке или электроинструменте.
Компания Nissan, а также другие крупные автопроизводители, выпускающие электрокары, разрабатывают свои программы, по условиям которых владельцы могут обменять изношенный аккумулятор на новый с доплатой. Были также варианты, в соответствии с которыми аккумулятор оставался собственностью производителя, а владелец электромобиля платил за неё определённую абонентскую или арендную плату.
В России ничего подобного не было, но во многих западных странах это предложение пользовалось спросом. При этом уменьшается стоимость приобретения электромобиля, и за обслуживание и утилизацию аккумулятора отвечает сам производитель.
У нас в стране используются другие практики. Nissan Leaf к нам приезжают в основном бывшие в употреблении. Эта возможность относительно недорого купить электромобиль. В связи с тем, что батарея к этому времени довольно сильно изношена, требуется перепаковка. Поэтому появились компании, специалисты которых предлагают подобные услуги.
В среднем стоимость перепаковки батареи Nissan Leaf 40 кВт*ч составляет примерно 500─600 т. р. Интересно, что при этом исполнители готовы погасить часть стоимости за счет старых аккумуляторных элементов, если их SOH (остаточная энергоёмкость) будет составлять не менее 70 процентов.
Электромобили Nissan Leaf с остаточной энергоёмкостью аккумуляторов более 70 процентов обходятся покупателям в России примерно в полмиллиона рублей. Ещё более полумиллиона придётся отдать за перепаковку. В итоге получается довольно сомнительное предприятие. Ведь новый Leaf второй генерации с аккумуляторной батареей ёмкостью 40 кВт*ч стоит примерно также. Получается, что за такую же стоимость вы берёте подержанный автомобиль.
В заключение можно сказать, что аккумуляторные технологии в электромобилях продолжают развиваться. Запас хода постепенно увеличивается, скорость зарядки возрастает, а эксплуатация упрощается. В России процесса распространения электромобилей сильно тормозится из-за холодного климата и отсутствия необходимой инфраструктуры. Что касается Nissan Leaf, то на начальном этапе производитель выбрал не слишком удачные параметры аккумулятора, но сейчас недочёты исправлены и ёмкость батареи обеспечивает запас хода, сравнимый с конкурентами.
Вернуться к содержанию
Опрос
Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваши отзывы об аккумуляторной батарее Nissan Leaf, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.
Вернуться к содержанию
(голосов: 17, в среднем: 4,88 из 5)
Загрузка...
Довольно поверхностно,интерес представляет ,полный ампераж,а не киловатт час ,как устроен подогрев есть ли охлаждение,как соединены модули,итп
Всем привет езжу с 21ого года за 3 года проехал 100000км сох упал на 3% брал 89 сейчас86 больше года ваще не падал потом начал замечать после 5 раз на чадемо по 0.01% падает. батарея 40 квт медленых зарядок более3000 и быстрых 300 за 3 года лето 240 км зимой от температуры в-40 60-80км,-10-20 100-150км, -30 примерно 100 печка ест до 5квт (фен) на бензине пол машины с экономил