Kas alalisvoolu kiirlaadimine vähendab tõesti teie EV aku mahtuvust?

EV kiirlaadimine kõlab suurepäraselt, kuna 350-kilovatine kiirlaadija suudab suure akuga elektriauto, nagu Lucid Air Pure, laadida 15 minutiga 80 protsendini. Kuigi see pole nii kiire kui traditsioonilise bensiinimootoriga sõiduki tankimine, vähendab alalisvoolu kiirlaadimine elektrisõiduki tankimiseks kuluvat aega.

Kuid kas elektrisõiduki laadimise mugavuse hinnaks on aku lagunemine? Noh, uurime välja.

Mis on alalisvoolu kiirlaadimine ja kuidas see töötab?

EV aku eluea paremaks mõistmiseks on oluline teada, mis on kiirlaadimine ja kuidas see toimib. Laias laastus saab elektrisõiduki akut täiendada kolme erineva metoodika nn 1., 2. ja 3. taseme laadimine. Esimesed kaks tüüpi põhinevad vahelduvvoolul (AC), samas kui 3. taseme laadimine, tuntud ka kui alalisvoolu kiirlaadimine, nõuab alalisvoolu.

Oluline erinevus on see, et 1. ja 2. taseme laadijad kasutavad sõiduki pardalaadijat teisendage vool vahelduvvoolust alalisvooluks, kuna teie sõiduki liitiumioonaku ei talu vahelduvvoolu otse.

Kui rääkida 3. taseme kiirlaadijatest, saavad nad aga lihtsalt mahla otse akusse pumbata, ilma et oleks vaja pardalaadijat. See võimaldab alalisvoolu laadimisel suunata akule tohutul hulgal voolu ja pinget, ilma et seda piiraks sõiduki pardalaadija võimalused.

Miks liitiumioonakud kaotavad aja jooksul oma võimsust?

Liitiumioonakud muudavad keemilise energia elektrienergiaks ja hüpoteetiliselt peaks see reaktsioon kestma igavesti. Kuid me kõik teame, et liitiumioonakud ei kesta igavesti. Kuid mis on selle halvenemise täpne põhjus?

Noh, liitiumioonelemendi sees toimub selle laadimisel või tühjenemisel mitu keemilist reaktsiooni. Mõned reaktsioonid toodavad elektrit, teised aga tarbivad liitiumioone, mis vähendavad aku mahtuvust. Teisisõnu, iga laadimis-tühjenemise tsükliga kaotab EV liitiumioonaku osa mahust; see tegelikult juhtub ja ei kuulu kategooriasse EV laadimise müüdid.

Sellegipoolest on oluline mõista, et need reaktsioonid toimuvad erinevatel keskkonnatingimustel erineva kiirusega ning aku kestvuse pikendamiseks saate astuda samme.

Seetõttu pakuvad enamik akutootjaid temperatuurivahemikku, mille juures akud kõige paremini töötavad. See vahemik muutub sõltuvalt aku keemiast, kuid enamikul juhtudel on see tühjenemisel vahemikus -4 kuni 140 kraadi Fahrenheiti ja laadimisel vahemikus 0 kuni 45 kraadi Fahrenheiti.

See töövahemik näitab, et akusid saab laadida madalamatel temperatuurivahemikel ja neid saab laadida äärmuslikes tingimustes, nii külmas ja kuumad, võivad põhjustada probleeme, kuna need tingimused suurendavad soovimatute reaktsioonide esinemise kiirust, kulutades liitiumioone ja vähendades mahutavus.

Mis juhtub liitiumioonakude kiirlaadimisel?

Nüüd, kui teame, miks liitiumioonaku mahutavus väheneb, võime proovida mõista, mis toimub aku sees, kui seda kiirlaadimisel.

1. Aku elektroodide kahjustused kõrge voolu ja pinge tõttu

Kiirlaadimine kasutab aku laadimiseks kõrgepingevoolu. Liitiumioonid tõmmatakse katoodilt välja suurema jõuga ja laadimisel liiguvad need anoodile. See tekitab katoodis pragusid ja tekitab elektroodidele ka dendriite. Nende pragude ja dendriidi kogunemise tõttu väheneb liitiumioonelementide võimsus ning need suurendavad ka aku vastupidavust.

2. Kõrge temperatuuriga lagunemine

Aku sisetakistus suureneb kiirlaadimisel. Tänu sellele takistuse suurenemisele ja suurele voolusisendile kiirlaadimisel tekib akude sees liigne kuumus. See kõrge temperatuur vähendab liitiumioonakude mahtuvust.

3. Madala temperatuuriga liitiumplaatimine

Kui liitiumioonakut laaditakse kiirlaadimisel kõrge vooluga madalatel temperatuuridel, tekib anoodil nähtus, mida nimetatakse liitiumplaadimiseks. Tänu sellele ei interkaleeru liitiumi aatomid anoodi sees. Selle tulemuseks on inertne liitiummetall (mis ei saa elektrit toota) elektroodide pinnal.

EV akude mõistmine

Vaadates ülaltoodud lagunemismehhanismide loendit, on ilmne, et kiirlaadimine vähendab kindlasti elektrisõiduki eluiga. See tähendab, et EV akud on loodud aku kahjustamise vältimiseks. Seetõttu, enne kui jõuame järeldusele, et kiirlaadimine on elektrisõidukite jaoks halb, mõelgem, kuidas nende akud on mõeldud lagunemise vastu võitlemiseks.

EV akud koosnevad mitmest liitiumioonelemendist, mis on ühendatud moodulite loomiseks. Paki ja selle loomiseks on ühendatud mitu moodulit aku seisundit haldab akuhaldussüsteem, tuntud ka kui BMS.

BMS on põhimõtteliselt arvuti, mis on ühendatud mitme anduriga, mis jälgivad üksikute elementide pinget, voolu ja temperatuuri. Seejärel analüüsib see neid andmeid, et tagada iga raku optimaalne toimimine.

Kui aku sees olevad elemendid on liiga kuumad, suurendab BMS jahutust, et vähendada aku üldist temperatuuri. Kui see tuvastab alalisvoolu kiirlaadimise ajal kõrge elemendi pinge või voolu, reguleerib see aku kahjustamise vältimiseks mõlemat parameetrit.

BMS on seega EV osa, millel on suurim roll aku lagunemise vähendamisel.

Kui palju kahjustab kiirlaadimine teie EV akut?

Vaatame mõningaid uuringuid, mis näitavad, kui palju kahjustusi sõidukid kiirlaadimise tõttu läbi teevad. Neli 2012. aasta Nissan Leafi elektrisõidukit sõitsid Arizonas Phoenixis Idaho riiklik labor. Kahte sõidukit laaditi alalisvoolu kiirlaadimisega, samas kui ülejäänud kahte laaditi vahelduvvoolu 2. taseme laadimisega, mille tulemused olid järgmised:

1. Mõlema sõidukikomplekti võimsustestid tehti pärast 50 000 miili läbimist ja võimsuse erinevust kaotus kiirlaadimisega laaditud sõidukite ja vahelduvvoolu 2. taseme laadimise vahel leiti olevat vahemikus 3 kuni 9 protsenti.

2. Kiirlaadimisega laaditavad sõidukid, mis sõidavad konstantsel kiirusel 45 miili tunnis, võivad pakkuda 70 miili, samas kui vahelduvvoolu 2. tasemega laaditavad sõidukid 82 miili.

3. Katse alguses suutsid alalisvoolu kiirlaadimisega laetud sõidukid pakkuda pideva kiirusega 45 miili tunnis sõites 102 miili. Pärast 63 000 miili läbimist läbis sama sõiduk 58 miili. Näitab vahemiku 43-protsendilist vähenemist. Vahelduvvoolu kiirlaadimisega laetud sõiduk võimaldas läbida 104 miili, mis vähenes pärast testide läbimist 64 miilile. Läbib vahemiku 38-protsendilise halvenemise.

Aku lagunemine toimub olenemata laadimismeetodist, kuid see suureneb kiirlaaditavatel sõidukitel; erinevus on umbes 5 protsenti.

Liitiumioonaku kiirlaadimise tagajärjed

Ülaltoodud katsest eraldi katses katsetati kahte Nissan Leafi akut laboritingimustes. Idaho riiklik labor. Üks oli alalisvoolu kiirlaadimisega, teine ​​aga sai ainult vahelduvvoolu laadimist. Selle testi eesmärk oli näha, mis juhtub kogu pakendiga, mitte iga rakuga, nagu eelmises katses.

1. Vahelduvvoolu laadimisega laetud pakki oli pärast 780 laadimis-tühjenemistsükli läbimist 23,1 protsenti. Ainult kiirlaaditud paketi mahutavus vähenes 28,1 protsenti.

2. Tugev korrelatsioon mahutavuse ja temperatuuri vahel leiti, kui võrreldi pakendi mahtuvust raku mahutavusega erinevatel temperatuuridel: mahtuvus tuhmumine oli kõrgem kõrgematel temperatuuridel testitud rakkudes ja madalam, kui rakkude ümbritseva õhu temperatuur oli 68 kraadi Fahrenheiti (20 kraadi Celsiuse järgi).

See näitab tugevat korrelatsiooni akupatarei lagunemise ja temperatuuri vahel, mis viitab sellele, et kiire laadimine ei ole aku lagunemisel nii oluline tegur.

Mida 6000 EV akut meile elektrisõidukite aku tervise kohta räägivad?

Teises uuringus kogus autopargi haldusettevõte Geotab 6000 elektrisõiduki aku seisundiandmeid ja jõudis järeldusele, et kiirlaadimine suurendas aku lagunemise kiirust. See uuring, nagu paljud teised, näitas, et kiirlaadimine suurendas liitiumioonide kiirust teie sõiduki aku laguneb ja rõhutas BMS-i olulist rolli degradatsiooni hoidmisel nii madalal kui võimalik.

Kas alalisvoolu kiirlaadimine on teie elektrisõiduki jaoks halb?

Teie elektrisõiduki aku kaotab aja möödudes kindlasti mahtuvuse. Selle lagunemise kiirus sõltub mitmest tegurist ja kiire laadimine on kindlasti üks tegur, mis võib seda kiirendada.

Veel üks asi, mida tuleb tähele panna, on see, et kiirlaadimise mõõdukas kasutamine ei vähenda teie seadme ulatust aku laialdaselt ja saate seda kasutada pikkadel maanteesõitudel, et vähendada aega, mis kulub aku laadimiseks sõidukit.