Як правильно поводитися з акумулятором електричного автомобіля

Електричні машини потребують електроенергії, щоб керувати ними, і вони повинні переміщати цю енергію в акумуляторі. Тому проблема для розробників автомобілів полягає у розробці акумуляторних систем, які можуть поглинати якомога більше енергії і в той же час проходити з якомога меншою вагою.

Поточним технічним рішенням цієї проблеми є використання літій-іонних акумуляторів. В електричних автомобілях ці акумулятори складаються з великої кількості окремих елементів батареї, які поєднуються з елементом управління батареєю та кондиціонером, утворюючи акумуляторну систему.

Батареї втрачають свою ємність просто через старіння

Літій-іонні акумулятори мають багато переваг щодо щільності енергії або можливої швидкості зарядки. Однак компоненти також зношуються внаслідок фізичних процесів. Літій-іонні акумулятори не можна заряджати та розряджати безкінечно. У якийсь момент ємність струму, що зберігається, падає, оскільки вбудовані в батареї матеріали негативно змінюють свої фізичні властивості. Цей процес втрат, який вже ініціюється старінням, називається деградацією.

Екстремальні ситуації піддають напрузі акумулятор електромобіля

Основним фактором процесу старіння є сила струму, за допомогою якої акумулятор заряджається або розряджається. Крім того, існують інші фактори, які можуть спричинити стрес акумулятора, наприклад, повний розряд або постійна зарядка до 100% рівня заряду. Ось чому поведінка користувача настільки важлива для підтримки терміну служби акумулятора.

Існує кілька міфів про акумулятор електромобіля

У публічній дискусії про електромобільність важливу роль відіграє нібито короткий термін служби акумуляторних систем. У цьому контексті неодноразово висловлюються міфи про те, що ці батареї мають пробіг лише 100 000 км. Також часто стверджують, що термін служби акумуляторів обмежений 1000 або 2000 процесами зарядки.

Загалом можна сказати, що такі твердження занадто спрощують складні фізичні процеси в акумуляторі. Наприклад, якими саме повинні бути 1000 процесів зарядки? Тоді акумулятор заряджається в 1000 разів від 0 до 100%? Однак це не реалістичний сценарій, оскільки лише в дуже небагатьох випадках електромобілі заряджаються, поки вони не спорожніють повністю. Коротше кажучи: такі загальні висловлювання дають мало інформації про фактичну ситуацію.

Значення С

Фізичні властивості батареї зберігаються найдовше, коли вона навантажена низьким струмом. Це означає як процес зарядки, так і процес розрядки. Так зване значення C не повинно бути більше 1 для обох процесів. Інженери використовують значення С для розрахунку максимального струму розряду. Він описує взаємозв'язок між розміром акумулятора та струмом, яким акумулятор зараз завантажується.

Приклад розрахунку значення С

Припустимо, акумулятор має ємність 50 кВт-год.

Якщо цей акумулятор заряджається потужністю 50 кВт, значення C = 1.
Якщо автомобіль прискорюється за допомогою такого акумулятора, від нього може бути викликана вихідна потужність 100 кВт. Значення C тоді 2.
У разі навантаження потужністю 11 кВт, значення С дорівнює 0,22.
При зарядці струмом 100 кВт значення С також дорівнює 2.

Застосовується наступне емпіричне правило: Це корисно для терміну служби акумулятора, якщо значення C менше 1 при розряді та зарядці.

Акумулятори для електромобілів не переносять екстремальних температур

Перш за все, хороша новина: в електромобілях автоматичний кондиціонер повітря гарантує, що акумулятори не будуть перевантажені екстремальними температурами. Це має сенс, оскільки температури від -10 до +40 градусів Цельсія, як правило, є абсолютними мінімальними і максимальними межами, яким батарея повинна піддаватися під час роботи. Значення нижче або вище можуть серйозно пошкодити його. Тому акумуляторні системи в електромобілях мають відповідний контроль температури. Це гарантує, що акумулятор завжди правильно нагрівається або охолоджується.

Але яка оптимальна температура? Оптимальна робоча температура для батареї - це та, при якій люди також почуваються найбільш комфортно - трохи менше 20 градусів. Однак 10 градусів Цельсія навіть краще для чистого зберігання, коли вони не використовуються.

Як правильно зарядити акумулятор електромобіля?

Сильні струми навантажують акумулятор головним чином тому, що вони можуть його нагріти. Це особливо стосується зарядки, оскільки струм діє на акумулятор протягом більш тривалого періоду часу. Однак електромережа пропонує різні сили струму, за допомогою яких можна витрачати електроенергію.

Підсумовуючи, можна сказати: чим повільніше заряджається акумулятор, тим краще. Тому постійне заряджання на станціях швидкої зарядки з сильним струмом зі значенням C> 1 не рекомендується. Заряджання на швидких зарядних станціях може бути неминучим у далекій подорожі, і такий процес зарядки не відразу спричиняє повну втрату акумулятора. Але у повсякденному житті вам слід уникати цього, якщо це можливо.

Оптимальний стан заряду: не повністю порожній і не повністю повний

Легенда любить публічно циркулювати, що для батареї добре, якщо вона повністю розряджається знову і знову. Тільки тоді він може повністю зберегти свою сприйнятливість. Що стосується літій-іонних акумуляторів, які зазвичай використовуються в електромобілях, то ця думка в корені невірна, і вірно навпаки.

Батареї набагато краще підтримувати свою працездатність, якщо вона заряджається до повного розрядження. Він підкреслює систему, коли доводиться видавлювати останні іони. Тому ніколи не слід розряджати автомобіль нижче рівня заряду 20%. І якщо ви вже досягли такого низького рівня заряду батареї, то важливо уникати розрядки якомога більше. Тому що це насправді означає стрес для цінного компонента.

На іншому кінці шкали ви також можете поводитись м’якше щодо фізики акумулятора. Ідеально було б закінчити процес зарядки, коли рівень заряду становить 90% або краще 80%. Отже, якщо ви завжди працюєте від 20 до 80% заряду акумулятора, ви зберігаєте його та допомагаєте підтримувати його. Таким чином, зарядка до 100% можлива лише у виняткових випадках, наприклад перед далекою поїздкою.

У цьому сенсі недоцільно просто оприлюднювати максимальну кількість циклів зарядки, після чого ємність акумулятора неминуче падає. Подібні спрощені обчислення величин у два рази не містять надійних інструкцій.

Правильне керування акумулятором

Для фізики акумулятора не має значення, чи навантаження викликані сильними струмами під час зарядки чи розрядки. Тому, крім ретельної зарядки, обережна поведінка водія електромобіля також є визначальним.

Загальновідомо, що електромобілі мають значно кращі показники прискорення, ніж звичайні транспортні засоби. Це спокушає багатьох користувачів розігнати машину до максимуму, адже врешті-решт ви часто найшвидші, коли запускаєте світлофор. Сильне прискорення означає використання високої вихідної потужності. Постійно і завжди “повний газ” шкодить “здоров’ю акумулятора”.

Це явище в свою чергу засноване на температурі. При натисканні на акселератор спрацьовує сильний струм, який акумулятор також подає. В результаті він короткочасно нагрівається, оскільки кондиціонер не може забезпечити відповідне зниження температури за той самий період. Це просто занадто повільно. Навіть тут немає повної втрати, лише тому, що ви один раз викликали повне прискорення. Елемент керування акумулятором запобігає пошкодженню поведінки. Витяг високої вихідної потужності просто запобігає відповідний замок. Тому електромобілі не повинні годинами їздити під повним навантаженням.

Висновок: Ось так ви правильно поводитесь з акумулятором електромобіля

Якщо ви заряджаєте акумулятор низьким струмом, тримаєте заряд акумулятора від 20 до 80% і не постійно розганяєтеся, натиснувши педаль акселератора, ви уникаєте напруги батареї та підтримуєте її ємність.

Автор: Дірк Баранек - керуючий директор агентства цифрових комунікацій у Штутгарті. Він працював позаштатним інтернет-редактором та журналістом (DJV), є блогером, PR-консультантом, викладачем та водієм Tesla.