2 tipy na prodloužení životnosti dobíjecích baterií
Pokud vlastníte elektromobil nebo uvažujete o jeho pořízení, určitě přemýšlíte také nad tím, jak co nejvíce prodloužit životnost nejdražší komponenty elektrického vozu – trakční baterie.
Trakční baterie, lidově řečeno jen „baterka“, je zásobník energie ve voze, který dodává elektrickému pohonu energii a zásobuje elektřinou i všechny pomocné systémy ve voze. Zpravidla je složena z mnoha lithium-iontových článků spojených v sérioparalelním zapojení pro dosažení potřebného napětí baterie a její kapacity. Protože je trakční baterie jednou z nejdůležitějších komponent vozu a zároveň také tou nejcitlivější na nevhodné zacházení, přinášíme vám několik vhodných rad, jak prodloužit její životnost. Stejné rady pak můžete aplikovat na všechna zařízení, kde používáte dobíjecí baterie.
Jak tedy prodloužit životnost baterie?
1. TEPLOTA
Teplota zásadním způsobem ovlivňuje životnost všech bateriových technologií, ať se již bavíme o lithiových bateriích nebo např. olověných, které jsou dlouhodobou součástí automobilového průmyslu pro startování spalovacích motorů. U trakčních baterií ale teplota přímo ovlivňuje počet možných cyklů nabití a vybití. Vysoké teploty významně zmenšují počet cyklů.
Příklad, jak moc teplota ovlivňuje životnost, je ukázána v grafu 1.
Možná se ptáte, jak tedy ochránit baterie před teplotami nad 20°C, abyste udrželi životnost na původní hodnotě?
Životnost baterie ovlivňuje tzv. vnitřní efektivní teplota, tedy průměrná teplota baterie po dobu života. Uživatel tak nemusí mít strach zaparkovat svůj elektromobil na slunném místě s tím, že by to výrazně ovlivnilo životnost jeho trakční baterie. Na druhou stranu, pokud budeme mít dva elektromobily, jeden bude trvale parkován na slunci a druhý bude trvale parkován ve stínu, pak více cyklů nabití a vybití ujede ten, co je parkován ve stinném prostředí.
Teplotu významně ovlivňuje rychlost nabíjení. Čím vyšší rychlost nabíjení, tím více tepelných ztrát baterie produkuje, tedy tím více se zahřívá. Dnešní elektromobily jsou vybaveny sofistikovanými systémy chlazení, které toto ohřívání kompenzují, přesto při rychlém nabíjení teplota baterie roste.
Doporučení z toho plynoucí jsou: Máte-li možnost, nabíjejte váš elektromobil pomalým dobíjením, ideálně s využitím AC palubní nabíječky. Stejnosměrné nabíjení je pak většinou dimenzováno na větší nabíjecí výkony, většinou 50 až 250 kW. Čím vyšší nabíjecí výkon, tím více tepla se vyprodukuje.
2. HLOUBKA VYBITÍ, MAXIMÁLNÍ STAV NABITÍ A MAXIMÁLNÍ STAV VYBITÍ
Představte si sklenici vody. Ta v našem případě reprezentuje trakční baterii. Objem sklenice je kapacita baterie ve watt-hodinách (Wh) a hloubka vybití pak představuje kolik vody při každém cyklu ze sklenice vylijeme a vrátíme zpět, tedy kolik % baterie vybijeme a nabijeme zpět.
U hloubky vybití platí jednoduché pravidlo, čím méně % při každém cyklu/jízdě vybijeme, tím více cyklů nám baterie zvládne poskytnout. Jinými slovy – čím častěji nabíjíme, tím lépe.
Dalším faktorem, který velmi ovlivňuje životnost trakční baterie, jsou limity pro nabití i vybití. Pod pojmem limity jsou myšleny horní mez nabití stavu nabití v % pro nabíjení a spodní mez stavu nabití v % pro vybíjení.
I když graf 2 vypadá pro laika složitě, při podrobnějším zkoumání lze vyčíst jednoznačný závěr.
Čím více baterii nabíjíme, tedy čím vyšší je stav nabití baterie v %, tím kratší životnost baterie bude mít. Spodní hranice u vybití sice tak striktní není, i tak ale může uživatel limitací spodního stavu nabití baterie v % prodloužit životnost ve stovkách cyklů.
Ukažme si to na zjednodušeném příkladu:
V reálném životě je potřeba ještě uvažovat vliv růstu teploty při vybíjení vyššími výkony, ale pro zjednodušení oteplení neuvažujme.
Pokud jako uživatel budu trvale nabíjet vozidlo do 100 % nabití a trvale každou jízdou vybíjet do 0 %, pak moje trakční baterie vydrží 500 takových cyklů, než dosáhne 70 % své původní kapacity.
Když budu limitovat horní hranici nabití 90 %, pak prodloužím životnost 3x, tedy na 1500 cyklů a pokud budu limitovat na 80 % nabití, pak takových cyklů dosáhnu 3000, což může být ekvivalent 8 let každodenního provozu.
Při limitaci na 70 % stavu nabití bude takových cyklů nabití a vybití dokonce 5000.
ZHODNOCENÍ
Uživatelé elektromobilu můžou zásadním způsobem ovlivnit životnost svých elektrických vozů.
Eliminovat vliv teploty lze částečně pravidelným využíváním pomalého nabíjení, což ve většině případů není problém. Předpokládá se, že většina uživatelů elektromobilů budou své vozy dobíjet pomalým AC nabíjením v práci či doma a rychlé dobíjení budou využívat pouze příležitostně při dálkových cestách.
Takoví uživatelé pak mohou významně prodloužit životnost baterie tím, že nebudou nabíjet baterie do plného stavu nabití. Většina výrobců zpracuje do svých trakčních baterií určité rezervy, a to jak pro nabíjení, tak pro vybíjení. Ty nejsou ale nikterak veliké, většinou několik % navíc. Doporučujeme tedy nabíjet trakční baterie pro denní provoz do stavu 80 % a méně. Vliv na trakční baterie je jednoznačně kladný a dostupná kapacita baterie bude klesat mnohem pomaleji, než když bude trakční baterie dobíjena vždy na vyšší hodnoty.
Pro ty uživatele, kteří naopak denně jezdí dálkové trasy, máme následující doporučení: Při vhodném plánovaní cest lze využívat rychlých nabíječek, ale vždy tak, aby stav nabití nepřekračoval 60 % až 70 % a baterie byla jízdou vybita do stavu, kdy v ní zbývá něco mezi 10 % a 20 %. V tomto stavu je baterie schopna absorbovat vyšší rychlost nabíjení a zároveň neprodukuje tolik ztrátového tepla ve srovnání s tím, pokud bychom stejným výkonem nabíjeli baterii ve stavu nabití např. 60 %. To eliminuje vliv zahřívání a prodlouží se tím životnost baterie.
Jako uživatelé elektrických aut si musíme zvyknout na určité odlišnosti proti automobilům se spalovacím motorem, zejména pak v plánování delších cest. Ale můžeme významně ovlivnit životnost zásadní komponenty našeho vozu – trakční baterie a tím ušetřit náklady na výměnu sobě i případným budoucím uživatelům.