Ako správne zaobchádzať s batériou pre elektrické auto
Elektrické autá potrebujú na pohon elektrinu a musia túto energiu presúvať v batérii. Výzvou pre vývojárov automobilov je preto navrhnúť systémy batérií, ktoré dokážu absorbovať čo najviac energie a zároveň vystačiť s čo najmenšou hmotnosťou.
Aktuálnym technickým riešením tohto problému je použitie lítium-iónových batérií. V elektrických autách tieto batérie pozostávajú z veľkého počtu jednotlivých článkov batérií, ktoré sú kombinované s ovládaním batérie a klimatizáciou a vytvárajú tak systém batérií.
Batérie strácajú svoju kapacitu jednoducho starnutím
Lítium-iónové batérie ponúkajú veľa výhod, pokiaľ ide o hustotu energie alebo možnú rýchlosť nabíjania. Súčiastky sa však tiež opotrebúvajú v dôsledku fyzikálnych procesov. Lítium-iónové batérie nie je možné nabíjať a vybíjať donekonečna. V určitom okamihu kapacita skladovateľného prúdu klesá, pretože materiály zabudované do batérií negatívne ovplyvňujú svoje fyzikálne vlastnosti. Tento proces straty, ktorý je už vyvolaný starnutím, sa nazýva degradácia.
Extrémy vystavujú batériu elektromobilu stresu
Hlavným faktorom v procese starnutia je sila prúdu, ktorou sa batéria nabíja alebo vybíja. Okrem toho existujú ďalšie faktory, ktoré môžu batériu namáhať, napríklad úplné vybitie alebo neustále nabíjanie na 100%. Preto je správanie používateľa také dôležité pre udržanie životnosti batérie.
O batérii na elektrický pohon existuje niekoľko mýtov
Vo verejnej diskusii o elektromobilite hrá dôležitú úlohu údajne krátka životnosť batériových systémov. V tejto súvislosti sa opakovane ozývajú mýty, ktoré týmto batériám priraďujú iba dojazd 100 000 km. Často sa tiež tvrdí, že životnosť batérií je obmedzená na 1 000 alebo 2 000 nabíjacích procesov.
Všeobecne sa dá povedať, že také tvrdenia príliš zjednodušujú zložité fyzikálne procesy v batérii. Čo by napríklad malo byť konkrétne 1 000 procesov nabíjania? Je batéria potom nabitá 1 000-krát od 0 do 100%? Nejde však o realistický scenár, pretože iba vo veľmi málo prípadoch sa elektromobily nabíjajú, kým nebudú úplne prázdne. Stručne povedané: také všeobecné vyhlásenia poskytujú málo informácií o skutočných okolnostiach.
Hodnota C.
Fyzické vlastnosti batérie sa zachovajú najdlhšie, ak je nabitá nízkym prúdom. To znamená proces nabíjania aj vybíjania. Takzvaná hodnota C by pre oba procesy nemala byť väčšia ako 1. Inžinieri používajú na výpočet maximálneho vybíjacieho prúdu hodnotu C. Opisuje vzťah medzi veľkosťou batérie a prúdom, ktorým sa batéria aktuálne nabíja.
Príklad výpočtu hodnoty C.
Predpokladajme, že batéria má kapacitu 50 kWh.
- Ak je táto batéria nabitá s výkonom 50 kW, hodnota C = 1.
- Ak je vozidlo akcelerované s takouto batériou, môže sa z nej vyvolať výkon 100 kW. Hodnota C je potom 2.
- V prípade zaťaženia s 11 kW je hodnota C 0,22.
- Pri nabíjaní prúdom 100 kW je hodnota C tiež 2.
Platí nasledujúce pravidlo: Pre životnosť batérie je výhodné, ak je pri vybíjaní a nabíjaní hodnota C nižšia ako 1.
Batérie pre elektromobily neznášajú extrémne teploty
Najskôr dobrá správa: V elektromobiloch automatická klimatizácia zaisťuje, že batérie nebudú zahlcované extrémnymi teplotami. To dáva zmysel, pretože teploty od -10 do +40 stupňov Celzia sú vo všeobecnosti absolútnymi minimálnymi a maximálnymi limitmi, ktorým by mala byť batéria počas prevádzky vystavená. Hodnoty nižšie alebo vyššie ju môžu vážne poškodiť. Preto majú batériové systémy v elektromobiloch zodpovedajúcu reguláciu teploty. Takto je zaistené, že batéria je vždy správne zahriata alebo ochladená.
Aká je však optimálna teplota? Optimálna prevádzková teplota pre batériu je tá, pri ktorej sa ľudia cítia najpríjemnejšie - tesne pod 20 stupňov. 10 stupňov Celzia je však ešte lepších na čisté skladovanie, keď sa nepoužíva.
Ako správne nabíjať batériu elektromobilu?
Silné prúdy zaťažujú batériu hlavne preto, že ju môžu zahriať. To platí najmä pri nabíjaní, pretože prúd na batériu pôsobí dlhšiu dobu. Elektrická sieť však ponúka rôzne intenzity prúdu, pomocou ktorých je možné čerpať elektrinu.
V súhrne možno povedať: čím pomalšie sa batéria nabíja, tým lepšie. Preto sa neodporúča neustále nabíjanie na rýchlo nabíjacích staniciach so silnými prúdmi s hodnotou C> 1. Nabíjaniu na rýchlonabíjacích staniciach sa pri cestách na dlhé vzdialenosti nemusí vyhnúť. Takéto nabíjanie nespôsobí okamžite úplnú stratu batérie. Ale v každodennom živote by ste sa tomu mali vyhnúť, ak je to možné.
Optimálny stav nabitia: nie je úplne prázdny a nie je úplne nabitý
Legenda rada obieha na verejnosti, že je dobré pre batériu, ak je opakovane úplne vybitá. Iba tak si môže plne udržať svoju vnímavosť. Pokiaľ ide o lítium-iónové batérie, ktoré sa bežne používajú v elektromobiloch, je tento názor zásadne nesprávny a opak je pravdou.
Oveľa lepšie je nabitie batérie pred úplným vybitím. Systém je namáhaný, keď treba vytlačiť posledných pár iónov. Preto by ste nikdy nemali vybiť svoje vozidlo pod úrovňou nabitia 20%. A ak ste už dosiahli tak nízku úroveň nabitia batérie, je dôležité vyhnúť sa ich vybíjaniu v maximálnej možnej miere. Pretože to skutočne znamená stres pre hodnotnú zložku.
Na druhom konci stupnice sa tiež môžete správať šetrnejšie k fyzike batérie. Ideálne by bolo ukončiť proces nabíjania, keď je úroveň nabitia 90% alebo lepšia ako 80%. Takže ak batériu vždy napájate na 20 až 80% úrovne nabitia, batériu ušetríte a pomôžete ju udržiavať. Účtovanie na 100% je preto možné iba vo výnimočných prípadoch, napríklad pred cestou na dlhé vzdialenosti.
V tomto zmysle nie je vhodné jednoducho zverejniť maximálny počet nabíjacích cyklov, po ktorých kapacita batérie nevyhnutne poklesne. Takéto zjednodušené výpočty pí-krát palca neukazujú žiadne spoľahlivé pokyny.
Riadenie batérie správne
Pre fyziku batérie nie je dôležité, či sú zaťaženia spôsobené silnými prúdmi počas nabíjania alebo vybíjania. Okrem starostlivého nabíjania je preto rozhodujúce aj opatrné jazdné správanie vodiča elektromobilu.
Je dobre známe, že elektromobily majú výrazne lepšie hodnoty zrýchlenia ako vozidlá s konvenčným pohonom. To mnohých používateľov láka k maximálnemu zrýchleniu automobilu, pretože koniec koncov ste pri rozbehu na semafore často najrýchlejší. Silné zrýchlenie znamená použitie vysokého výstupného výkonu. Neustále a stále „plný plyn“ škodí „zdraviu batérie“.
Tento jav je zase založený na teplote. Po stlačení akcelerátora sa vyvolá silný prúd, ktorý dodáva aj batéria. Vďaka tomu sa krátkodobo zahrieva, pretože klimatizácia nemôže v rovnakom období zabezpečiť zodpovedajúce zníženie teploty. Je to príliš pomalé. Ani tu nedôjde k úplnej strate, iba preto, že ste raz vyvolali plnú akceleráciu. Ovládanie batérie zabraňuje skutočne zásadne škodlivému správaniu. Odpojeniu vysokého výkonu je jednoducho zabránené zodpovedajúcim blokovaním. Elektrické vozidlá by preto nemali jazdiť celé hodiny s plným zaťažením.
Záver: Takto správne zaobchádzate s batériou elektromobilu
Ak nabíjate batériu nízkym prúdom, udržujte nabitie batérie medzi 20 a 80% a so stlačeným pedálom akcelerácie nepretržite nezrýchľujte, vyhnete sa tak namáhaniu akumulátora a udržujete jeho kapacitu.
Autor: Dirk Baranek je výkonný riaditeľ agentúry pre digitálnu komunikáciu v Stuttgarte. Pracoval ako nezávislý online editor a novinár (DJV), je blogger, PR konzultant, lektor a vodič spoločnosti Tesla.