Domů
Elektromobilita
Akumulátory a pohonné systémy elektrických vozidel - EV (2. díl): Nissan LEAF 1. generace
Nissan LEAF zapůjčený od Nissan Česká republika v Krkonoších, foto: Tomáš Jirka
Nissan LEAF zapůjčený od Nissan Česká republika v Krkonoších, foto: Tomáš Jirka

Akumulátory a pohonné systémy elektrických vozidel - EV (2. díl): Nissan LEAF 1. generace

V tomto díle se podíváme na první generaci Nissanu LEAF (ZE0). Tento elektromobil pomohl způsobit elektromobilovou revoluci a celkově si vedl velice dobře. I přes to, že měl spoustu chyb a drobných problémů, stal se ikonou přesunu od spalovacího motoru k elektrickému pohonu. Celosvětově se ho prodalo přes půl milionu kusů, obstojně si vede i na trhu ojetin a na našich silnicích ho lze potkávat dodnes.

Kde se vzal, tu se vzal

Nissan LEAF (Leading, Enviromentaly Friendly, Afordable Family Vehicle) první generace vznikl pod vedením tehdejšího šéfa Nissanu, kterým byl Carlos Ghosen. Měla to být odezva na sílící konkurenci od firem jako je Tesla Motors, která se chystala uvést Model S, Mitsubishi (iMIEV) a další. Byl uveden na trh v roce 2010 a představoval první elektromobil svého druhu. Měl neotřelý aerodynamický design a všechno bylo přizpůsobeno elektrickému pohonu. V roce 2013 přišla zdokonalená verze s prodlouženým dojezdem, pak přišla verze s 30kWh kapacitou baterie, to se psal rok 2016 (americký trh).

Technické parametry

  • Kapacita baterie: 24,2 kWh (od 2016 až 30 kWh)
  • Dojezd podle NEDC: 175 km
  • Maximální rychlost: 144 km/h
  • Výkon elektromotoru: 80 kW
  • Točivý moment elektromotoru: 280 Nm
  • Zrychlení z 0 na 100 km/h: 11,9 s
  • Vnější rozměry vozidla: 4450x1770x1550 mm
  • Pohotovostní hmotnost: přibližně 1550 kg
  • Rychlé nabíjení byla příplatková výbava a jednalo se o systém CHAdeMO (původně japonský standard). Nissan později uvedl i nabíjecí stanici, která podporovala tok energie z LEAFu do elektrické sítě (V2G) a opačně.

Baterie

https://qnovo.com/inside-the-battery-of-a-nissan-leaf/ Vnitřní uspořádání baterie Nissanu LEAF ZE0

Baterie je lithium-iontového typu na bázi LiMn02 a LiNi02 a disponuje kapacitou 24 kWh (v roce 2016 začala být nabízena i 30 kWh verze). Baterie váží 294 kg. Zabírá převážnou část prostoru pod karoserií. Vertikálně orientovaná řada článků se nachází pod zadními sedačkami.

Díky svému chemickému složení je náchylná na zvýšené okolní teploty, které urychlují degradaci a ztrátu kapacity. Nissan byl nucen měnit některé baterie s výraznou degradací kapacity v záruční lhůtě. Dalším problémem bylo, že baterie je pouze pasivně chlazená a spoléhá na přirozený přestup tepla do okolí.

Problém, který je znám jako RapidGate, je v omezení nabíjecího výkonu. Pokud je baterie příliš horká, nabíjecí zastávka se může díky tomu protáhnout. Pokud plánujete nabíjet v jeden den více než třikrát a nemáte času na zbyt, tak možná LEAF není pro vás ten nejvhodnější elektromobil. Nutno však poznamenat, že existuje řada elektromobilů se stejným problémem.

Baterie obsahuje 48 modulů, každý modul obsahuje 4 sáčkové (pouch) články, každý s kapacitou 32,5 Ah, v konfiguraci 2P2S, tedy dva články paralelně spojeny s dalšími dvěma články v sérii. Celkově se tedy jedná o konfiguraci 96s2p. Baterie byla vyráběna firmou AESC. Nominální napětí je 360 V, maximální nabíjecí je 403 V. Jednotlivé články dosahují energetické objemové hustoty pouze 320 Wh/l, na úrovni kompletní baterie se jedná o nízkých 49 Wh/l. Nissan cílil především na bezpečnost, a tak nebyly použity články s nejvyšší možnou měrnou kapacitou.

Pohonný systém

https://www.greencarcongress.com/2017/09/20170906-leaf.html Pohonná jednotka Nissan LEAF ZE0

Pod kapotou Nissanu LEAF to vypadá obdobně jako u vozidla se spalovacím motorem, nenajdeme zde žádný přední kufr. Náhon je pouze na přední kola, verze s pohonem všech kol se nenabízí. 56 % hmotnosti vozidla připadá na předek, takže udržení trakce nebývá problém. Jednotka disponuje výkonem 80 kW a 280 Nm, jedná se o synchronní elektromotor s vnořenými permanentními magnety ve svazku rotoru. Špičkový točivý moment je dostupný od 0 do 2830 otáček za minutu, maximální otáčky jsou 10315 za minutu. Převodový poměr vůči hnaným kolům je 7,9377.

Závěr

Nový vzhled dostal LEAF v roce 2017 (generace ZE1). Zvýšil se i výkon elektromotoru na 110 kW a točivý moment na 320 Nm. Kapacita baterie poskočila na 40 kWh (243 km dojezdu dle EPA) a k dispozici je i verze LEAF e+ s 62 kWh, která nabízí dojezd 364 km dle EPA. Je zde i zvýšený výkon motoru na 160 kW a výkon rychlého nabíjení až na 100 kW.

Nissan LEAF je i dnes populární. Stále však postrádá aktivní tepelný management baterie a standard rychlého nabíjení CCS. Nehodí se tak pro velmi dlouhé cesty s velkým počtem zastávek na rychlonabíjecích stanicích. Proto stále častěji potenciální zákazníci sahají po konkurenčních elektrických vozidlech.

Mohlo by vás zajímat:

Komentáře(16)
Josef
28. duben 2021, 12:44

Jak správně píše autor auto bylo uvedeno v roce 2010 a ještě dnes je ho možné potkat na silnici - ano za 11 let je totiž z těch aut už většinou šrot... to je lesk a bída EV.

Carlos
28. duben 2021, 14:03

Kolik lidí chtělo v roce 2001 používat počítač vyrobený v 90. roce? V momentě kdy nastupuje technologie a je poměrně dost inovací a změn konceptů, tak se nedá čekat že stroje budou sloužit tak dlouho jako u zavedených technologií. Bylo to u všeho, počítače, telefony, dřív televize, rádia, sto roků před tím lokomotivy. To je prostě nemoc prvních sérií. Nikdy nevydrží tak jako ty další protože trvá než se najde jak to přesně dělat.

Milan
28. duben 2021, 14:29

Nevim jetli jste zvolil zrovna vhodne srovnani. Ja treba stale pouzivam asi 12let stare PC (core 2 duo), kde jsem jen vymenil HDD za SSD. U techto novych technologii (elektroauta) me vadi jen, ze jsou lidem vnucovane a stavajici, i kdyz vyhovujici, jsou znevyhodnovane. To se pak vypichuji procenta rustu. Nove a vyhodnějsí technologie se prosadi samy. Vyvoj TV a mobilu take nikdo nedotuje.

Ivo
28. duben 2021, 15:29

Vy ale používáte už zavedenou technologii. Kolega myslel 486ku oproti době Pentia III. Nehledě na srovnání, které je vždy do jisté míry abstrahující, tak odpůrci elektromobilů nechápou, že příznivcům to nemusíte opakovat pořád dokola - dotované, na prd dojezd, drahé, to my víme. Stejně jako mi spousta lidí řekne (promiňte, že použiju také přirovnání), že topit dřevem je na prd, moc práce a času, skladovací prostory, velká kotelna, sledovat vlhkost u zplyňovacích kotlů, nutnost akumulační nádrže apod. Ale je to emisně více méně neutrální (jasny, benzínová motoračka, dovoz z lesa, dále produktem spalování není jen CO2, že). Stejně tak elektromobily jsou pravděpodobně ekologičtější, než spalovák (jo, těžba surovin, energetický mix, každý si najde tu svou studii, která mu řekne, co chce). Takže ta debata není o výhodách a nevýhodách elektromobilu, to je jenom její část. Hlavně bychom se měli bavit o tom, jestli je to z pohledu budoucnosti k přírodě a tím pádem k lidskému druhu šetrnější varianta. Pokud ano, má smysl tu technologii popohnat veřejnými penězi. Pokud ne, tak hledejme jiné cesty, jak nahradit spalováky. Stejně tak je to i s energetikou, chceme nahradit uhlí, víme, že jsou ekologičtější varianty, které mají své výhody a nevýhody. Pokud nejsou ale ekonomičtější, tak bychom měli uvažovat o tom, jestli je zadotovat a kolik. Volný trh je úžasná věc a osobní svobodu bych nikomu nechtěl omezovat, na druhou stranu kde začíná svoboda druhého, končí toho prvního a v otázkách přírody nevím, jestli je ta hranice tak jasná.

Jiří John
29. duben 2021, 19:08

Technicky nedokonalé výrobky by neměly být masově dotovány v ohromných sériích. Veřejná podpora by se měla zatím omezit pouze na výzkum, vývoj a výrobu v ověřovacích sériích. Měly by se vyplácet prémie za technicky zdařilejší návrhy, zejména accu.

Masová podpora se již ukázala jako zcestná u solárních panelů. Tam si politici namastili kapsu na úkor daňových poplatníků a za 10 let se cena panelů snížila o desítky %.

energetik
29. duben 2021, 19:21

Jiří John souhlas, jaderná energie měla zůstat ještě u bomb ty fungovali zatím "dokonale" a v laboratořích. Zatím je to nejméně dokonalé ze všeho co bylo takto násilně prosazeno a zdeformovalo trh. Po 60 letech stále nic nevyřešeno, jen sliby a zničená zdraví a kontaminované životné prostředí toxickými radionuklidy.

Carlos
28. duben 2021, 16:11

Před 12 lety byly už osobní počítače zavedenou a dospělou technologií, jediná výraznější změna je snad přechod z 32 na 64 bitů právě někdy 2005-2010. Tam byl právě ten prudký rozvoj v 90. letech.

V určitý moment se do technologií a vývoje bohužel u všeho začínají montovat státy. Stejně oprávněně jako u tlačení EV se můžeme ptát proč stát tlačil (a vlastně dodnes tlačí) 230V/50Hz, co mu vadí na 110V, stejnosměru, různých frekvencích. Proč se stanovily kdysi v předminulém století jenom nějaké sady rozchodů tratí a vlaků (ale byly i výjimky které v čase vznikly třeba přechodem z potahu na lokomotivy)... Když budeme do všeho opravdu rýpat, tak zjistíme že to byly nepotřebné zásahy protože třeba sítě vůbec nebylo třeba měnit v jednu synchronní, existovaly výkonné rotační konvertory (neplést s motorgenerátory!) které umí navázat přes stejnosměrný meziobvod jakékoliv systémy. Napětí také nebyl a není problém, většina spotřebičů stejně nakonec měla trafa s vícero odbočkami na primáru... To byl v zásadě nepotřebný zásah.

Velmi podobně u tratí, zase jenom zásah státu protože někdo chtěl. Byť tu se dá mluvit o tom že to mělo strategický, význam pro armádu.

Tady nějaké zásahy a tlaky budou pokaždé a je jenom otázka kde se tomu udělá ta hranice. A teď je už asi skoro 110 roků posunutá hodně směrem ke státním zásahům. Navíc u EV vs. spalováky je tu ještě hledisko (falešného?) dilematu svobod a práv. Bohužel hodně věcí vzniklo státními zásahy, mnoho oborů tak mělo dlouho ochranu a teď křičí že vznikají jiné zásahy do trhu, ale i v momentě kdy by měly skončit.

Není to filosoficky a politicky jednoduchá situace, protože pokud má vadit že stát zasahuje v této oblasti, tak by mělo vadit že hodně zasahuje a omezuje i v jiných oblastech kde třeba ani fakticky neumožňuje to řešit jinak.

Ale to jsme myslím odběhli od jádra Josefova komentáře kterým je stesk že technologie na začátku rozvoje nemá vlastnosti a hodnotu jako technologie plně rozvinutá. Už jenom když se podíváte na ten pohon, tak je vidět že tam je velké nepochopení toho co to elektropohon v dopravě je. Když se podíváte na pojezdy lokomotiv, nebo třeba Teslu tak tam jsou elektromotory u náprav a s minimálními rozměry. Tady to dali ještě do atrapy spalovacího motoru.

Josef
28. duben 2021, 21:28

No podívejte se na to tak, víte já jsem se podílel na první EV asi v roce 2006 a myslím že za těch 15 let jsem se o EV něco naučil a upřímně řečeno vím lépe než vy jak na tom ta technologie je a kde je její potenciál. Z mého pohledu jsou EV výborné z hlediska principu - motor s pernamentními magnety řízený střídačem a silná nabíječka EV může dělat aktivní i pasivní zálohu sítě protože 3 fázový střídač s výkonem 100kW je velice pružná záloha. Životnost el. motoru je proti spalováku úžasná nebo tedy může být, jenže všechen tento lesk stojí a padá na bateriích, pokud se podíváte na teoretické hustoty a odhadnete prakticky dosažitelnou hodnotu pak Vám z toho vyjde že maximum bude okolo 1KWh/kg a auto jede v zimě na dálnici za nějakých 22-24kWh /100km aby tedy na té dálnici ujelo alespoň 800km potřebujete 190kWh baterii , která bude vážit 190kg a pokud jí nebudete chtít ničit budete jí nabíjet ne do plna a ne do prázdna takže musíte mít 250kWh a ta už váží 250kg. Takové auto pak bude schopno tahat těžké přívěsy můžete s tím jezdit na dovolenou jako se spalovákem jenže bude vždycky drahé bude to luxus mít takové auto které se dnes může jako ojetinu koupit každý.

A dále ten dojezd je u nového auta jak víte baterie nedegraduje lineárně takže už po roce bude kapacita na nějakých 85% a po 10 letech na 65-70% ve 13 letém voze budete tak na polovině pokud bude baterie ještě fungovat. Další věc je samovybíjení to s věkem baterie roste a vy tu baterii musíte pořád držet nabitou to kolik energie to bude stát u staré baterie odhaduji na 1kWh takže už jen tím že vlastníte EV vám stoupne spotřeba el. energie o 10% - pro typickou domácnost kolik domácnosti má dnes 2 auta ?

Pokud budu mít auto s kterým jezdím 5000 km ročně pak EV bude i za 20 let pro takové použití velmi drahé a celkově nevýhodné řešení, rád bych se mýlil opravdu, ale je to opět zelená ideologie která vede vývoj techniky špatným směrem , protože v post ropné světě jsou pro málo užívané osobní vozy jednoznačně přirozené umělá paliva a spalovací motor stejně jako pro dálkovou nákladní a leteckou a lodní dopravu.

Jiří
29. duben 2021, 00:18

"auto jede v zimě na dálnici za nějakých 22-24kWh /100km"

Viz test Bjørna v Norsku, TM3 na dálnici v 0°C spotřeba 20 kWh/100 km a to je pořádný kus auta srovnatelný s Passatem.

"Vám z toho vyjde že maximum bude okolo 1KWh/kg"

To jen tak nebude. Do 10 let jsme tak na půlce, teď je to něco přes 300 Wh/kg (používané, ne ty v laboratořích)

"aby tedy na té dálnici ujelo alespoň 800km potřebujete 190kWh baterii"

-> 170 kWh baterii v zimě, <150 kWh za průměrného českého počasí.

"jí nebudete chtít ničit budete jí nabíjet ne do plna a ne do prázdna"

Baterii nemůžete nabít do plna a vybít do prázdna, k tomu je tam rezerva, přes kterou vás to nepustí.

Navíc 500 cyklů vydrží i nejobyčejnější baterie v mobilu při nejhorším způsobu používání. U BEV to při 800 km dojezdu dává 400 tisíc km nájezd. 1000 cyklů (800 tisíc km) dá méně než 1 promile nejextrémněji využívaných aut.

"takže musíte mít 250kWh"

Ne, bohatě stačí 150 kWh pro stejný komfort jako se spalovákem.

"po roce bude kapacita na nějakých 85% a po 10 letech na 65-70%"

Opět výmysl. Tesly s nájezdem 200 tisíc km mají průměrnou zbývající kapacitu 92,5 %

"Pokud budu mít auto s kterým jezdím 5000 km ročně pak EV bude i za 20 let pro takové použití velmi drahé"

Pro takový nájezd (100 km týdně) stačí něco jako je nejprodávanější EV v Číně. Za půlku co tady stálo Citigo.

Za 5 let mají klesnout ceny baterií ze současných ~$100/kWh na ~$60/kWh, což dává například $2500 náklady pro automobilku u základní verze ID.3.

S DPH a 50% přirážkou jako zisk pro automobilku je to stále jen 100 tisíc korun.

Karel
30. duben 2021, 07:03

Osobně mám leafa AZEO rv 2014 najeto přes 120.000km a baterie jsou stále s kapacitou na 100% takže oni to je tak tím jak se k tomu autu kdo chová... Jezdím s ním denně do práce a dojezd 130km je v pohodě. Když potřebuji za den více jak 130km jedu se spalovakem

Josef
29. duben 2021, 10:38

U velkých baterií není problém nájezd, ale stáří. Namovybíjení s věkem roste proto 1KWh denně já vím že nová baterie bude mít samovybíjení asi polovinu této hodnoty, ale ne každý si bude kupovat nové auto každý rok. Kolik ujede Tesla po dálnici v zimě při 130 km rychlosti - 350km ?

1kW/kg dosáhnou LI-S baterie nebude to hned, ale počítám s tím jako s možným vrcholem této technologie v horizontu 20 let co bude za 30 nebo více let se nedá odhadnout. Patrně nic lepšího než LI-S v této době nepřijde.

Těch 250KWh počítá s tím ,že baterii budete používat maximálně šetrně aby co nejdéle vydržela a také abyste měl dobrý dojezd po celou dobu životnosti vozu a ne první 3 roky na to 150 kwh baterie rozhodně nestačí. Baterie musí mít i schopnost odpojit nějaké sekce a nezkolabovat, aby když už bude drahé fungovalo alespoň 16 let do koapsu baterie. Když podělíte cenu auta 1,3 milionu 10 vyjde amortizace 130 tisíc korun ročně když 16 jen 81 000. Je to úspora 50 000 korun každý rok tedy cca 800 000 za životnost auta protože ne jen že ušetříte, ale dalších 6 let jezdíte.... jde o vysoké částky a kupovat novou baterii se nevyplatí. Třeba budu baterie s životností 20 let nevím , ale zatím nejsou...

Elektrikář
2. květen 2021, 13:39

1 kWh denně - ty jsi solidní demagog, chlape :-D

To mi tak vezme Tesla se zapnutým sentry mode kdy jedou všechny počítače a kamery.

Pokud auto usne a odpojí se HV contractor, tak je vybíjení tak 1 až 2 procenta měsíčně :-D

Jiří Kelnar
29. duben 2021, 23:20

Ale jde o to, že nepotřebujete ujet 800 km na jednu nádrž. To máte zafixované ze spalováků. Vám stačí, abyste při přestávce mohl nabíjet a doma nabíjet. Nikdo nejede 800 km v kuse, resp. takový člověk ohrožuje okolní řidiče. Když jezdíte hodně, potřebujete 500-600 km, takže Teslu 3 LR. Lidi jsou strašně fixovaní na model benzínek a bojí se toho vzdát. Tu jejich jistotu, že musí hledat jednou za týden néjaké místo a tam 5 minut čerpat .

Jan Vítězný
30. duben 2021, 19:39

Josefe, také si říkám, proč mě (jsem majitel EV) odsuzujete k tomu, že musím ujet 800km naráz. Opravdu se snažíte přenášet zkušenosti z kouřících aut na EV. Styl užívání EV je zásadně odlišný.

Moje EV reálně ujede mezi 300-350km dálniční rychlostí. Téměř vždy v cíli mojí cesty mají zásuvku na 230V (často i 3F). Jinými slovy, zpět jedu zase "s plnou nádrží" - používám výraz pochopitelný pro majitele vibrujících aut ;-)

Je-li cíl víc jak 350km (u mě vyjímečně, nebaví mě trávit hodiny za volantem), pak volím režim:

cca 2hodiny za volantem a pak cca 15-20minut na rychlonabíjčce. I v zaostalé ČR je jich poměrně hodně. Ale často je moje zastávka třeba oběd nebo nákup v samoobsluze - např. pokud se vracím domů. V tom případě mi stačí i "pomalá" 50kW nabíječka, kterých je všude hodně.

Pokud jde o baterii - vyjma dlouhých tras většinu běžného týdne jí cykluji mezi 40-80% nabití. Matně tuším, že při těchto mild cyklech je životnost baterie snad až v desetitisících cyklech.

Grafy poklesu kapacity baterií např. u Tesly jsou na webu a nepotvrzují vaši teorii o rychlém snižování kapacity baterie.

Doma tedy nabíjím tak jednou za 3 dny, většinou před víkendem "více".

Díky EV jsem si také uvědomil, že jet 180km/h po dálnici lze, ale ušetříte většinou pár minut v cíli za cenu dramaticky větší spotřeby energií. Mě spíše vyhovuje nastavit 130-140km/h a svěřit to samořízení (kontroluji) - pak si připadám spíše jako ve vlaku a čas trávím třeba audiopředáškami a občas i diktováním mailů - samořízení na dálnici reaguje lépe než já po 3 nonstop hodinách za volantem.

Celkově bych řekl, že pokud přistoupíte na jinou filozofii užívání auta, zjistíte, že EV jsou velmi použitelné již nyní. Ale chce to určitou zodpovědnost a plánování, to u řvoucích aut není potřeba.

Umím si představit, že za 7let budou i dnešní EV špatně prodejné kvůli technologickému vývoji, kdy nová EV budou ještě o parník lepší. Ale to dost možná platí i pro kouřící auta - už dnes bych velmi zvažoval nákup dieselu, bál bych se že za 7-10let bude neprodejné. A dost možná i benzínové. Trochu jako když přišly LCD televize a dosluhovaly CRT.

A ještě k dotacím: nejsem zastáncem dotací. Spíše mi vadí, že externality kouřících aut jsou již nyní proti EV podstatně větší, ale jejich majitelé za ně neplatí či jen málo. A tohle bohužel "trh" odstranit neumí. Mě by přišlo spíše správnější zdražit provoz spalováků, aby více nesly náklady znečištění. Nicméně svět zvolil opačný směr - dotace.

Jan Veselý
30. duben 2021, 22:11

Každý pedagog, hodný toho jména, ví, že motivace odměnou je podstatně lepší a účinnější než motivace trestem. Motivace trestem akorát vede ke lhaní, podvádění, fatalismu a pasivitě. Jinými slovy odměňovat správné chování je lepší než trestat nesprávné.

Jenomže to je (FUJ!!!) humanitní vzdělání.

Matěj
4. květen 2021, 15:08

Je obrovsky a rostouci potencial v retrofitech baterii z bouranych aut. Ceny ojetych nejstarsich elektromobilu jdou kvuli tomu opet nahoru (UK). Napr. zmineny Leaf uz dela rada subjektu. I do nejstarsiho Leafa z roku 2011, lze dat cokoli od puvodni 24 kWh az po 62kWh baterii z nejnovejsiho Leafa a je to akce na 4 hodiny. Delaji se range extendery do kufru 17 kWh, moznost AC nabijeni 11 a 22 kW, tazne zarizeni. Takze ze zachovaleho auta se znicenou baterii za 150 tis. lze opet udelat plnohodnotny elektromobil. Viz muxsan.com

Komentáře pouze pro přihlášené uživatele

Komentáře v diskuzi mohou pouze přihlášení uživatelé. Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj níže.

V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.

Přihlásit se