Batterier

7 Värdena gäller för E85 innehållande 70-86 % etanol och 14-30 % bensin.

31

förbränningsmotorn för att driva en generator som i sin tur antingen driver elmotorn eller laddar upp batteriet. Var strömmen kommer ifrån och hur mycket ström som tas från generatorn respektive batterier sköts av en dator. I parallellhybriden sitter elmotorn och förbränningsmotorn på samma axel, vilket innebär att de kan driva fordonet antingen var för sig eller tillsammans. När bensinmotorn är igång men inte används fullt ut genererar den elektricitet som laddar batteriet. I båda typerna av fordon laddas batteriet när bilen saktar ner, t.ex. vid en inbromsning. De båda teknologierna kan kombineras för ökad effektivitet. [102]

Den batterityp som är vanligast idag i befintliga fordon är nickel-metallhybrid. Litiumjon- batteriet anses av flera batteri- och fordonstillverkare vara det mest intressanta att använda i framtida fordonstillverkning. Redan idag har batteritypen börjat användas i olika typer av fordon.

[103] En fördel med litiumbatterier jämfört med nickel-metallhybridbatterier är att litiumbatterier väger mindre, upp till hälften av vad ett nickel-metallhybridbatteri väger. Det innebär att ett fordon drivet av litiumbatterier blir mer effektivt. [104] Det finns inte bara en typ av litiumbatterier utan flera olika. Det som skiljer dem åt är vilka material som används på anoden och katoden. Alla typer av litiumbatterier har egenskaper som skiljer sig åt. Kraven på ett batteri som används i en laddhybrid och de som används i en hybridbil skiljer sig åt. I laddhybridbilar och elbilar är det viktigt med ett högt energiinnehåll, vilket uppnås när elektronerna i batteriet transporteras långsamt. I en hybridbil är det viktigt att snabbt få in effekt i batteriet när fordonet t.ex. saktar ner och bromsar. Dessa egenskaper gör att de två typerna av batterier som krävs är motsatsen till varandra, den ena typen med högt energiinnehåll och lång laddtid och den andra typen med kort laddtid och lägre energiinnehåll. [105]

Idag finns det inga nationella eller internationella standarder gällande fordon som drivs helt eller delvis av el. Det finns en standard som visar hur laddning av fordonens batterier ska ske.

Standarden heter J1772 "SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler". Den beskriver de fysiska och elektriska kraven för kopplingar för laddning av batterier i elbilar och hybridbilar.

Syftet med standarden är att ha gemensamma regler internationellt för att minska kostnader för tillverkarna och öka bekvämligheten för användarna. [106]

Behovet av gemensamma standarder internationellt sett är stort. Standarder underlättar för tillverkarna och användarna av fordonen samtidigt som kostnaderna för de båda minskas. Idag pågår standardiseringsprojekt för el och hybridfordon på flera håll, bland annat inom ISO (International Organization for Standardization) och IEC (International Electrotechnical Commission). Projekten handlar om att ta fram standarder för provningsmetoder, miljökrav och säkerhetsspecifikationer. Även svenska organisationer som SP, deltar i arbetet. [107]

Förvaring

Ett batteri består av flera mindre celler som alla producerar elektricitet och är sammankopplade med varandra. I ett fordon kan det finnas ett eller flera batterier beroende på vilken effekt som krävs för fordonet. [108] Batterierna placeras lågt i fordonet då de utgör en stor del av fordonets vikt och kan påverka dess köregenskaper. Batterierna placeras på platser i fordonet som inte utgörs av deformationszoner och är inneslutna i speciella robusta lådor som har syftet att öka säkerheten kring batterierna. [109]

Risker och brandegenskaper

Varje cell i ett litiumbatteri kräver en optimal arbetstemperatur dels för dess kapacitet men också för dess säkerhet. I de fall en avvikelse sker finns det ett automatiskt system som stänger av batteriet. För att mildra effekter av en krock är batteriet dels inneslutet i en robust låda och dels placerat på ställen i fordonet som inte utgörs av deformationszoner. Ytterligare säkerhetssystem

32

fungerar som en jordfelsbrytare och stänger av strömmen om den går åt fel håll, vilket kan ske till följd av att t.ex. kablar kläms ihop vid en krock. Flera tillverkare av hybrid- och elfordon har ett samarbete med räddningstjänster för att de ska veta hur fordonen ska hanteras vid t.ex. en olycka.

[109]

Det finns en oro över att en elbil ska kunna ge människor en livsfarlig elektrisk stöt. Detta är relativt svårt då det finns flera åtgärder i fordonen som ska förhindra detta. Högspänningssystemet används enbart av drivsystemet, vilket innebär att det endast går kablar med högspänning till detta. Drivsystemet är till skillnad från lågspänningssystemet inte kopplat till jord via bilens kaross utan genom kablar som går tillbaka till batteriet. När bilens tändning är av är batteriet och dess spänning frånkopplat från övriga bilen. Nästan alla fordon som finns på marknaden idag har en typ av strömbrytare som bryter strömmen och kopplar bort batteriet vid en kollision. Denna fungerar på samma sätt som motsvarande strömbrytare som ser till att airbagarna utlöses. Risken finns att fordonets kaross kan bli strömförande trots de säkerhetsåtgärder som finns i fordonet.

[110] Den elektricitet som batterierna levererar till elmotorn varierar och kan i vissa fordon vara upp till 650 volt. [111] I ett eldrivet fordon är strömmen av typen likström (DC). En människa kan klara av stötar av likström upp till mellan 55 och 60 volt jämfört med växelström (AC) som en människa kan klara av i upp till cirka 110 volt. Eldrivna fordon har normalt någon form av strömbrytare för att manuellt kunna koppla bort strömmen och batteriet från fordonet. Placeringen av denna strömbrytare skiljer sig mellan olika bilmärken och bilmodeller. [112] De flesta tillverkarna av eldrivna fordon har tagit fram säkerhetsföreskrifter för sina fordon; dessa kan räddningstjänsten få ta del av i utbildningssyfte. Huvudsyftet med anvisningarna är att de ska ligga i fordonet, i t.ex. handskfacket, så att de finns tillgängliga för räddningstjänsten vid en eventuell olycka. Det är svårt för räddningstjänsten att lära sig hur alla olika modeller av eldrivna fordon fungerar och är utrustade. [111; 113; 114]

Olika typer av batterier ger olika risker. Vissa batterier innehåller ingen batterisyra, som i annat fall skulle kunna rinna ut och skada personer som får det på sig. Andra batterier innehåller batterisyra av olika typer och ger då denna risk i samband med t.ex. en kollision. [115]

Batterisyran i starkströmsbatterier kan vara korrosiv på hud. [113] Generellt gäller för batterier att de alla innehåller kemiska föreningar som kan leda till brand, explosion eller en kraftig värmeutveckling. I litiumjoncellerna kan kemiska reaktioner gå över styr och bli okontrollerade.

Dessa okontrollerade kemiska reaktioner leder till en kraftig värmeutveckling och kallas för termisk rusning (Thermal runaway). De kan leda till brand eller explosion vid temperaturer runt 90 ºC. [116] Potentiella risker med eldrivna fordon är fortfarande brand i de olika brännbara vätskor som trots eldriften finns i fordonen, t.ex. bränslen och oljor av olika typer. Brand i eldrivna fordon skiljer sig inte i någon större utsträckning från bränder i vanliga bensin- och dieseldrivna fordon. [113]

Idag arbetar räddningstjänster runt om i landet och ansvariga myndigheter med att ta fram riktlinjer för hur räddningstjänsten ska hantera eldrivna fordon vid en räddningsinsats. En regel som kan användas för att minska risken för att få en stöt av eldrivna fordon är att endast vidröra fordonet med en hand i taget. Det minskar sannolikheten för att få en elektrisk stöt då personen inte blir en del av den elektriska kretsen. Annan skyddsutrustning som kan användas är torra handskar, vilka ger ett mindre bra skydd, eller gummihandskar som beroende på dess tjocklek kan skydda helt från risken att få ström igenom händerna. [110]

33