Ładowanie akumulatora auta elektrycznego – dlaczego zwalnia powyżej 80 proc?
Ładowanie akumulatora samochodu to skomplikowana procedura. Czasami odbywa się szybko, a czasami zwalnia, i to przy prądzie o tej samej mocy, co wcześniej. Dlaczego ładowanie zwalnia?
Pojazdy elektryczne stają się jedną z ostatnich nadziei przemysłu motoryzacyjnego. Dlaczego? To proste – powstają, aby złagodzić skutki długiej i brudnej historii poruszania się samochodami, zasilanymi wyłącznie paliwami kopalnymi. Pozostawmy jednak kwestie ich „ekologiczności”, a zajmijmy się technologią.
Przejście na elektromobilność co rusz napotyka na kolejne trudności. To nie tylko problemy z dostępnością publicznych ładowarek i ceną aut na prąd, ale także z wydobywaniem składników niezbędnych do budowy akumulatorów (TUTAJ przeczytasz o zużyciu prąd auta elektrycznego).
Właściciele elektryków przy korzystaniu z publicznych punktów ładowania, borykają się z kolei z tym, że akumulatory ich aut nie są w stanie równie szybko przyjąć prądu powyżej 80 proc. naładowania, co poniżej tej wartości. Dlaczego tak się dzieje i na czym polega sam proces ładowania akumulatora samochodu na prąd? (Dotyczy to zresztą każdego akumulatora.)
Ładowanie akumulatora – jak to się odbywa?
W przypadku samochodów elektrycznych często wymienia się pojęcia prąd stały DC i prąd zmienny AC. Jeśli korzystasz z ładowarki wbudowanej w samochód – jedno- lub trzyfazowej – samochód musi przekształcić prąd zmienny (AC) w prąd stały (DC). Służy do tego konwerter mocy.
Z kolei przy ładowaniu akumulatora ze słupka (DC) nie ma takiej konieczności. Wynika to z faktu, że stacje szybkiego ładowania (DC) wykorzystują wbudowany konwerter mocy, który przekształca, znajdujący się w sieci prąd zmienny w prąd stały. Dzięki temu pojazd może ominąć etap konwersji, co skutkuje znacznie krótszym czasem ładowania. Z kolei w przypadku ładowania z użyciem ładowarki pokładowej (AC), auto zawsze musi skorzystać z konwertera mocy.
Jeśli natomiast ładujesz swój samochód na stacji ładującej prądem zmiennym (AC), czyli korzystasz z wallboxa, prąd musi być doprowadzony przez wewnętrzną przetwornicę pojazdu. To znów skutkuje znacznie wolniejszym czasem ładowania.
Co wpływa na szybkość ładowania akumulatora?
Niezależnie od tego, jakim prądem ładujesz samochód, na szybkość tego procesu wpływają również inne czynniki. Jednym z nich jest pogoda, a dokładniej mówiąc temperatura otoczenia. Akumulatory litowo-jonowe, a więc najpopularniejsze obecnie w świecie motoryzacji, nie lubią niskich temperatur, dlatego wraz z ich spadkiem ładują się coraz wolniej.
Istotną rolę ogrywa również aktualny poziom naładowania akumulatora. Przykładowo nabijanie baterii od 80 do 100 proc. zajmuje znacznie więcej czasu niż z 10 do 80 proc. Z czego to wynika? Otóż akumulatory są projektowanie przede wszystkim z myślą o maksymalnej trwałości, a ładowanie akumulatora do 100 proc. jest dla nich szkodliwe. Ale o tym później.
Istotna jest również moc stacji ładowania. Im wyższa liczba kilowatów (kW), tym samochód będzie się ładował szybciej. Oczywiście, również ważny jest tutaj fakt, że pojazdy elektryczne, w zależności od konstrukcji, są w stanie przyjąć prąd o różnej mocy. Właśnie dlatego przy zakupie auta elektrycznego trzeba zdecydować z jakim maksymalnym prądem będziemy auto ładowali. Jeśli na początku ograniczymy sobie tę możliwość, później przyjmie ono taki prąd, na jaki pozwoli urządzenie pokładowe.
O ile dla elektrycznego wariantu Opla Mokki to 100 kW, o tyle dla modeli pokroju Porsche Taycana, czy Lucid Air to, odpowiednio, 270 kW oraz 300 kW. Dwa ostatnie modele dysponują bowiem „szybką” architekturą 800-woltową (TUTAJ przeczytasz, jak wydłużyć żywotność baterii).
Dlaczego ładowanie akumulatora spowalnia powyżej 80 proc?
Zwalnianie szybkości ładowania wraz ze wzrostem ilości prądu w akumulatorach to naturalny proces. Aby uzmysłowić sobie, jak to przebiega, warto posłużyć się przykładem sali kinowej czy teatralnej.
Jeśli przychodzisz do niej jako jedna z pierwszych osób, z łatwością znajdujesz swoje miejsce. Ale wraz z zapełnianiem się sali, jest coraz trudniej. Szczególnie, jeśli nie ma w niej numerowanych miejsc.
W przypadku samochodów jest coś jeszcze. Okazuje się bowiem, że wielu producentów w celu zmaksymalizowania życia akumulatorów stosuje ciekawy trik. Mianowicie nigdy nie pozwalają naładować się im powyżej 80 proc. I to nawet pomimo faktu, że na desce rozdzielczej widnieje poziom 100 proc. (TUTAJ przeczytasz o zakupie używanego elektryka).
Ale czy naładowanie pojazdu powyżej 80 proc. może zaszkodzić? Technicznie rzecz biorąc, może. Akumulatory litowo-jonowe nie tolerują wysokich napięć przez dłuższy czas, a utrzymywanie ich w stanie pełnego naładowania może przyspieszyć degradację.
Poza tym baterie litowo-jonowe pracują najdłużej i osiągają najlepsze wyniki, gdy znajdują się w średnim zakresie naładowania. Podczas gdy ładowarka publiczna szybko ładuje akumulator do poziomu 80 proc., jony w baterii wymagają stabilizacji. Z tego powodu szybkie nabijanie baterii zostaje odcięte przy tym poziomie, a samochód powraca do wolnego ładowania dla pozostałych 20%.
To optymalny sposób na zachowanie długiej żywotności baterii i jej optymalnego działania.
Ładowanie w stacjach powinniśmy traktować okazjonalnie.
System zarządzania bateriami
Większość nowoczesnych elektryków zostało wyposażone w systemy zarządzania bateriami (BMS). Pozwalają one pojazdowi regulować ładunek i skutkują rozbieżnością, do której nawiązaliśmy powyżej: mianowicie samochód będzie często wyświetlał poziom naładowania nieco inny od jego rzeczywistego stanu (TUTAJ poznasz technikę jazdy elektrykiem).
Ponieważ producenci pojazdów elektrycznych konstruują swoje baterie tak, aby działały przez długi czas, warto powstrzymać się od pełnego ładowania samochodu przy nabijaniu baterii ze słupka. Pozwala to zachować integralność baterii litowo-jonowej.
Ładowanie akumulatora prądem stałym powoduje wytwarzanie w akumulatorze wysokiego natężenia prądu, co z kolei zwiększa temperaturę akumulatora, dodatkowo go obciążając. Dlatego używanie ogólnodostępnych słupków powinno odbywać się sporadycznie i być wykorzystywane do doładowywania akumulatora, a nie ładowania go do pełna.
Do tego najlepiej używać wallboxa.
