По този начин поддържате капацитета на батерията на вашия електронен автомобил

Батерията, която съхранява електричество, е критичен компонент в електрическите автомобили и освен това е скъпа. Капацитет от киловат час за литиево-йонна батерия в момента струва около 150 до 200 евро. С капацитет от 30 до 100 kWh, които са вградени в обикновени автомобили, вие плащате 5000 до 20 000 евро само за батерията. Въпреки че като цяло това е значително по-малко, отколкото преди пет години, когато цената беше два пъти по-висока, батерията остава решаващият двигател на разходите при ценообразуването на електрическите автомобили днес.

Ето защо не е изненадващо, че по-специално този компонент ще определи стойността на употребявана електрическа кола в бъдеще. Използваните в момента литиево-йонни системи имат едно свойство, което не е задължително да допринесе за поддържане на стойността им: те губят наличния капацитет. По-конкретно, това означава загуба на капацитет за батерийна система, която обикновено се състои от много отделни клетки на батерията и има електронен мониторинг (така наречената система за управление на батерията, BMS): С течение на времето все по-малко заряд може да се съхранява с нея.

"Здравето" на батерийната система се влияе от много различни фактори. Тези фактори действат индивидуално или заедно върху физиката на батерията и определят прогресивната й загуба на капацитет в различна степен. Правилното изчисляване на всичко това не е никак малко поради сложността, поради което потърсихме експертен съвет от Стефан Рор, който работи като учен в Техническия университет в Мюнхен. Там Rohr ръководи екип от 10 служители в Кафедрата на автомобилните технологии (FTM), за да стигне до дъното на експлоатационния живот на батериите и как те са повлияни от неизбежни физически процеси или грешки, които могат да бъдат избегнати по време на употреба.

Физиката на литиево-йонна батерия

В настоящия дизайн литиево-йонна батерия, литиево-йонните мигрират от катода към анода и разбира се обратно, в зависимост от това дали батерията се зарежда или разрежда. Двата полюса на напрежението са разделени от сепараторна мембрана, през която йони трябва да преминат. Кобалт, графит, никел, силиций - освен литий, много метали се използват в чист вид или като метални оксиди. Електрохимичният процес, който протича в батерията, не е статичен за всички времена, но материалите и техният състав се променят, реагират помежду си и, разбира се, на външни влияния.

Стрес фактор 1: Календарното време

Количеството електричество, съхранявано в литиево-йонни батерии, се влошава с времето, дори без употреба. Възникват така наречените паразитни, необратими химични реакции, които дори бързо водят до пълна загуба в случай на батерии от първо поколение. Сега имаме много по-добре под контрол. Следователно чистото време сега играе по-малка роля за влошаването на капацитета. Въпреки това може да се каже: колкото по-стара е батерията, толкова по-малък е нейният капацитет.

Стрес фактор 2: температурата

„Температурата на батерията по време на съхранение, зареждане и разреждане е от решаващо значение за нейното здраве“, казва Стефан Рор. Температурите между -10 и +40 градуса обикновено са абсолютните минимални и максимални граници, на които батерията трябва да бъде изложена по време на работа. Стойности отдолу или отгоре могат сериозно да го повредят. Ето защо батерийните системи в електрическите автомобили имат съответно регулиране на температурата. Това гарантира, че батерията винаги е правилно загрята или охладена. Но каква е оптималната температура? Стефан Рор: „Оптималната работна температура за батерията е тази, с която хората се чувстват най-комфортно - около 20 градуса. 10 градуса обаче са още по-добри само за съхранение, когато не го използвате. "

Стрес фактор 3: цикли на зареждане

Колкото по-често батерията се зарежда и след това разрежда, толкова по-силно се отразява негативно на нейния капацитет. В сцената с електрически автомобили циркулират числа от 1000 до 2000, така наречените цикли на зареждане, които батерията може да издържи невредима. След това здравето на батерията започва да се влошава. Стефан Рор не може да потвърди такава обща информация: „Терминът цикъл на зареждане е не само изключително неточен, но и силно подвеждащ. Никой не знае точно какво всъщност означава това. “Проблемът е: Теоретично цикълът на зареждане означава, че празната батерия се зарежда от 0 до 100%. Подобно поведение от 0 до 100 обикновено се случва рядко, тъй като батериите никога не се разреждат напълно и обикновено не се зареждат на 100%, поне в случая на електрически автомобили. Следователно броят на процесите на зареждане говори малко за техния отрицателен потенциал за здравето на батерията. Това зависи повече от начина на проектиране на товаренето и разтоварването.

Стрес фактор 4: натоварването

„Съотношението между размера на батерията и напрежението на зареждане в идеалния случай не трябва да надвишава 1 C“, обяснява Стефан Рор. „Колкото по-ниска е стойността C при зареждане, толкова по-добре за батерията.“ Това означава следното: Ако токът по време на зареждане е твърде висок за батерията, той ще бъде трайно повреден. Ето защо трябва да внимавате да зареждате по-бавно, за предпочитане с възможно най-ниския ток.
Примери:

Нов Nissan Leaf има 30 kWh батерия. Ако зареждате в станция за бързо зареждане с мощност 50 kW, стойността C е 1,66. Поведението при зареждане подчертава батерията, но разбира се не искате да чакате дълго на такава станция. Така че правите компромиси.
Tesla Model X със 100 кВтч батерия понякога постига мощност за зареждане от 120 кВт на собствен компресор на компанията. C стойност: 1.2. Батерията също е под стрес.

При зареждане с високи токове възникват предимно температурни проблеми. Клетките се прегряват и трябва да се охладят.

Стрес фактор 5: разреждане

Количеството ток по време на разреждането също може да има отрицателен ефект върху здравето на батерията. Както при зареждането, прегряването е решаващият стрес фактор за клетките на акумулатора. В електрическите автомобили се получават разряди с висока ампераж, например при ускорение. Ако постоянно натискате педала на газта, управлението на батерията регулира пълната мощност. Причината за това е фактът, че охладителната система не може да реагира толкова бързо, колкото клетките се загряват.
Трябва да се избягва спешно т. Нар. Дълбоко разреждане, т.е. разреждане на батерия до 0. Това може да атакува електрохимията на батерията.

Съвети за увеличаване на експлоатационния живот на батерията за е-кола

Винаги поддържайте батерията в състояние на заряд между 40 и 80% от нейния капацитет.
Колкото по-бавно се зарежда, толкова по-добре. Вентилаторите на електронните автомобили вече трябва да са силни: Намръщеното при зареждане от хъркане (т.е. в битовия контакт с 3,5 kW) е предимство за батерията. Напълно ясно за потребителите на кутия за стена: „Тъй като батериите вече имат капацитет от поне 20-30 kWh, трифазното зареждане на стената с променлив ток от 11 kW не е проблем за електронните автомобили“, каза Стефан Рор.
Бритвените батерии имат по-кратък живот. Ако често ускорявате до пълен капацитет, батерията ви ще пострада.
Никога не се разрежда дълбоко!

Трябва да обърнете внимание на това, когато купувате употребяван електрически автомобил

Тъй като батерията е решаващият компонент в електрическата кола, чието „износване“ наистина се брои поради намаляването на обхвата, купувачът естествено иска да знае какво е състоянието на акумулатора. Тъй като, както е показано, начинът, по който потребителят борави с акумулатора, е определящ за състоянието му, но това не е очевидно за превозното средство, в момента човек купува прасе на мушка. Разбира се, информация като възрастта на превозното средство и изминатите километри предоставя информация за календарната възраст и вероятните цикли на зареждане. Но дали потребителят многократно е разреждал дълбоко батерията? Ускорено ли беше много? Често ли сте таксували над C стойност от 1? Вие не знаете нищо за това и сте зависими от изявленията на продавача. Следователно би било препоръчително да разберете колкото е възможно повече за текущия капацитет на батерията в сравнение с чисто новия статус. Стойности над 10% загуба на капацитет правят по-нататъшни загуби и трябва да намалят значително стойността на превозното средство.

Колко капацитет всъщност губите?

Тъй като, както видяхме, много фактори влияят върху здравето на батерията, не могат да се правят общи твърдения относно загубите на капацитет. Просто зависи. Настоящите научни изследвания стигат до заключението, че всички изследвани превозни средства и сценарии за употреба показват загуба на капацитет от 10% след 100 000 изминати километра. „Това сега не изглежда толкова много“, казва Рор, „но проблемът е, че загубите могат да настъпят експоненциално от определен момент нататък.“ Така че след като батерията се повреди, тя изтича още по-бързо в канализацията. Заедно с колегата си Майкъл Бауман, Рор основава стартъп, който може да изчислява и удостоверява здравословното състояние на батериите по въздуха и да предсказва оставащия експлоатационен живот. Такъв метод би поставил оценката на използваните батерии на научна основа в случай на вторично рециклиране.