Degradowanie baterii poprzez częste szybkie ładowanie stanowi problem dla nowych właścicieli pojazdów elektrycznych, ale istnieje wiele czynników, które określają, czy jest to szkodliwe dla baterii, czy nie.
Dla wielu pojazdów elektrycznych (EV) reprezentują przyszłość transportu i środki do ograniczenia emisji, ale zwiastowały także nowy leksykon obaw związanych z konserwacją.
Głównym spośród tych rozważań jest to, czy częste stosowanie prądu stałego (DC) szybkie ładowanie wpływa na żywotność akumulatorów EV.
Podczas gdy wczesna mądrość branżowa sugerowała, że regularne szybkie ładowanie może z czasem obniżyć pojemność baterii, ostatnie badania kwestionują to założenie, szczególnie w przypadku modeli wyposażonych w zaawansowane systemy zarządzania akumulatorami.
Nowe ustalenia dotyczące wpływu szybkiego ładowania
W ostatnim badaniu powtarzający się naukowcy przeanalizowali dane z ponad 13 000 EV, aby ocenić skutki częstego szybkiego ładowania.
W przeciwieństwie do prognoz laboratoryjnych, dane z ponad 160 000 zdarzeń ładowania w świecie rzeczywistym nie wykazały znaczącej różnicy w degradacji zasięgu baterii między Teslasem, które często ładują się, a te, które robią to oszczędnie.
Jednak badanie obejmuje przede wszystkim dane z nowszych pojazdów (2018, z większością od 2021 lub później), obejmujące tylko około pięć do sześciu lat użytkowania. Dlatego długoterminowe skutki szybkiego ładowania pozostają niepewne.
Wszystkie akumulatory litowo -jonowe mają w czasie stopniową utratę zasięgu, a akumulatory Tesli – szybko naładowane lub nie – wykazują oczekiwane degradację zasięgu niezależnie od nawyków ładowania. Utrata zasięgu w świecie rzeczywistym może się różnić ze względu na czynniki takie jak teren i pogoda.
Jak nowoczesne EV zwalczają degradację baterii
Wyrafinowanie systemów zarządzania akumulatorami i termicznie w EVS ewoluowało do tego stopnia, że wiele pojazdów może obsługiwać szybkie ładowanie bez znaczącej degradacji. Kilka czynników przyczynia się do tej odporności.
Po pierwsze, technologia zaawansowanego systemu zarządzania akumulatorami (BMS) monitoruje i dostosowuje napięcie, prąd i temperaturę każdej komórki w czasie rzeczywistym.
Dzięki tej ciągłej obserwacji BMS zapewnia, że parametry te pozostają w bezpiecznych granicach, zapobiegając przegrzaniu i przeładowaniu. Jeśli temperatury rosną zbyt wysokie, BMS spowalnia ładowanie lub aktywuje układ chłodzenia, aby chronić zdrowie baterii.
Ciepło jest wrogiem baterii, szczególnie podczas szybkiego ładowania. Nowoczesne EV wykorzystują systemy zarządzania termicznego (TMS) – chłodzenie cieczy, a nawet klimatyzację – w celu utrzymania ogniw akumulatorowych w stabilnej temperaturze, zmniejszenie szybkiego ładowania może umieścić na baterii.
Na przykład systemy chłodzenia cieczy umożliwiają pozostanie w bezpiecznej temperaturze nawet podczas przedłużonych sesji szybkiego ładowania.
Współpracując z BMSS, TMSS wymusza prądowe limity i łagodzą ryzyko, takie jak Uciekanie Thermal, przedłużenie żywotności baterii i szybkie ładowanie zarówno bezpieczniejszych, jak i wydajniejszych.
Chemia baterii ma również bardzo wpływowy. Różne chemie akumulatorów wykazują różne stopnie odporności w szybkich warunkach ładowania.
Akumulatory fosforanu żelaza litowego (LFP), coraz częściej przyjmowane przez Tesla i inne, są szczególnie solidne przy wysokich szybkościach ładowania.
Natomiast nikielne akumulatory kobaltu (NMC) są bardziej podatne na zużycie, szczególnie w warunkach o wysokim ogrzewaniu. Jednak producenci samochodów robią postępy w obu chemii, wykorzystując BMS do zrównoważenia stresu związanego z szybkim ładowaniem.
Ostatecznie wybór odpowiedniej chemii polega na równoważeniu zdolności szybkiego ładowania, trwałości i gęstości energii. Nacisk kładziony jest na opracowywanie akumulatorów, które mogą obsługiwać dane wejściowe o wyższej mocy bez szybkiego poniżania, a jednocześnie są opłacalne i przyjazne dla środowiska.
Gdy szybkie ładowanie może obciążać baterie EV
Podczas gdy szybkie ładowanie jest ogólnie bezpieczne dla większości EV, niektóre warunki mogą nadal stanowić ryzyko dla długowieczności baterii.
Ładowanie w ekstremalnych temperaturach – albo bardzo gorące lub bardzo zimne warunki – może zwiększyć naprężenie baterii, szczególnie jeśli bateria nie jest wstępna. Dane z Geotab pokazują, że szybkie ładowanie w gorących warunkach może przyspieszyć degradację baterii.
Akumulatory napotykają większą odporność, gdy są naładowane z bardzo niskich lub prawie pełnych stanów, co może przyczynić się do degradacji, więc unikaj szybkiego ładowania, gdy akumulator samochodowy jest wyjątkowo gorący, zamrażający zimno lub w wysokim lub niskim stanie ładunku.
Z tego powodu wielu producentów zaleca unikanie szybkiego ładowania, gdy bateria jest prawie pusta lub prawie 100 procent.
Zastosowanie jest również rozważane. Pojazdy przechodzące szybkie ładowanie wielokrotnie dziennie nad dużym przebiegiem mogą doświadczyć nieco większego zużycia, chociaż wpływ jest zwykle minimalny, jeśli BMS działa dobrze.
Konsekwentnie szybkie naładowanie do 100 procent powoduje większe obciążenie akumulatora niż zatrzymanie się na poziomie 80 procent, ponieważ końcowy etap ładowania ma tendencję do bardziej podgrzewania ogniw. Aby zmaksymalizować żywotność baterii, wielu producentów sugeruje ograniczenie szybkiego ładowania do około 80 procent.
Wstępne kondycjonowanie baterii – ogrzewanie lub chłodzenie do optymalnej temperatury przed ładowaniem – umożliwia delikatny proces ładowania. Szybkie ładowanie bez warunków wstępnych, szczególnie w ekstremalnych temperaturach, może być bardziej szkodliwe.
Najlepsze wskazówki dotyczące minimalizacji degradacji baterii
Podsumowując, aby dalej chronić baterie EV podczas szybkiego ładowania, powinieneś spróbować następujących:
• Przed ładowaniem baterii w ekstremalnej pogodzie przed ładowaniem.
• Unikaj regularnego ładowania do 100 procent; Zamiast tego cel za 80 procent.
• Równoważyć szybkie ładowanie z wolniejszym ładowaniem poziomu 2, jeśli to możliwe.
• Śledź zalecenia producenta w celu uzyskania optymalnych praktyk ładowania.
Przyszłość szybkiego ładowania
Ostatnie badania sugerują, że częste szybkie ładowanie może nie znacznie obniżyć akumulatorów EV, kwestionując wcześniejsze założenia.
Dzisiejsze EV są wyposażone w zaawansowane BMS, ulepszone zarządzanie termicznie i odporne chemię, takie jak LFP do zwalczania degradacji.
Bardzo szybkie ładowarki, wkrótce przekraczające 350 kW, mogą dramatycznie obniżyć czas ładowania, osiągając 80 procent w zaledwie 15 minut.
Dzięki ciągłym postępom w akumulatorach litowo-jonowych, stałym i litowym sulfurowym, wraz z infrastrukturą inteligentnego ładowania, EV są w stanie stać się szybsze, bezpieczniejsze i bardziej niezawodne w ładowaniu.
Geraldine Herbertjest redaktorem motoryzacyjnym niedzielnej niezależnej gazety i ekspertem e-mobilności.
