Pierderi de vampiri Autodescărcarea bateriilor de mașini electrice - generarea de energie electrică
Bateria Audi e-tron este, de asemenea, supusă unei anumite descărcări automate. Dar de ce este asta?
Din rapoartele de experiență ale șoferilor de mașini electrice și din forumurile relevante, se aude și citește din când în când despre așa-numitul "Pierderi de vampiri„Din baterie - adică scăderea nivelului de încărcare a bateriei într-un vehicul, chiar dacă nu a fost mutată. Utilizatorul nu se așteaptă la acest lucru și se pune rapid întrebarea cu privire la locul în care energia „dispare”. Care sunt cauzele acestor efecte? Generarea de electricitate luminează.
Înainte de a arunca o privire mai atentă asupra diferitelor cauze, trebuie mai întâi să aruncăm o privire asupra inimii unei baterii, a celulei individuale. Scăderea stării de încărcare a unei celule electrochimice este denumită în mod obișnuit „auto-descărcare”. Acest efect apare practic în toate tipurile de celule comune și, prin urmare, nu este neobișnuit. Cu toate acestea, auto-descărcarea diferă în funcție de chimia celulară utilizată. Bateriile plumb-acid sau nichel-metal-hidrură (NiMH) prezintă o auto-descărcare mai mare decât celulele litiu-ion, care sunt încorporate în pachetele de baterii ale celor mai multe mașini electrice moderne și vehicule hibride.
Deși bateriile NiMH au o auto-descărcare mai mare decât bateriile litiu-ion, primele sunt mai robuste împotriva efectelor unei eventuale descărcări profunde. O baterie NiMH cu tensiune scăzută poate fi reîncărcată relativ ușor. Dacă celula litiu-ion este descărcată prea adânc, este posibil să nu mai fie folosită, deoarece ar putea prezenta daune ireparabile, ceea ce poate duce la un incendiu dacă sarcina este prea mare. Pentru a preveni acest lucru, bateriile litiu-ion (și bineînțeles omologii lor NiMH) au un sistem de gestionare a bateriei (BMS) care monitorizează constant tensiunea celulei în timpul funcționării și sporadic în timpul opririi.
Deoarece starea de încărcare a unei celule se corelează cu tensiunea celulei, auto-descărcarea unei celule poate fi exprimată în (mili-) volți pe zi. „Milli” indică deja că auto-descărcarea este relativ mică în comparație cu tensiunea unei celule (cu ioni de litiu de până la 4,2 volți). Trebuie menționat, totuși, că tensiunea nu spune nimic despre pierderea reală de energie, ci trebuie privită întotdeauna în contextul capacității celulei. Autodescărcarea de 10 mV într-o celulă cu capacitate de 20 Ah înseamnă mai puțină pierdere de energie decât într-o celulă cu capacitate de 50 Ah.
Descărcarea de sine este destul de normală
Dar să ajungem acum la posibilele cauze ale acestor „pierderi de vampiri”. După cum sa menționat deja, celulele litiu-ion se descarcă în mod natural, însă autodescărcarea într-o celulă de înaltă calitate este foarte scăzută. În funcție de literatură, sunt date valori între 1% și 4% din starea de sarcină (= SOC, State of Charge) pe lună. O celulă complet încărcată ar fi descărcată profund numai după 2 până la 8 ani.
Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că auto-descărcarea nu este constantă, ci depinde, printre altele, de temperatura ambiantă, de umiditate sau de starea curentă de încărcare în sine. O temperatură ambientală ridicată, o umiditate ridicată sau o stare de încărcare ridicată măresc descărcarea automată și, prin urmare, trebuie evitată - în special pentru depozitarea pe termen lung.
Desigur, o celulă litiu-ion poate avea în continuare o auto-descărcare crescută, de exemplu dacă componentele celulei (anod, catod, separator) au fost contaminate de defecte de producție sau celula a îmbătrânit pur și simplu. Primele pot fi prevenite prin diferite măsuri de calitate în timpul producției.
Deci, vedem că auto-descărcarea unei celule este în primul rând ceva „natural”. Cu toate acestea, acest lucru singur nu explică starea uneori ridicată a pierderilor de încărcare atunci când un vehicul este staționat, pe care e-mobilizatorii îl observă și îl critică.
„Pierderi de vampiri” ale supravegherii celulare
Există o serie de alte efecte care trebuie luate în considerare aici. După cum sa explicat deja, celulele dintr-o baterie sunt monitorizate de BMS. În acest scop, celulele sunt conectate la electronica de măsurare, sistemul de monitorizare a celulei, care măsoară tensiunile și temperaturile celulelor.
Pentru ca electronica de măsurare să poată funcționa, au nevoie de energie electrică. Obține acest lucru direct de la celulele pe care le monitorizează în bateriile moderne litiu-ion. Deoarece acest lucru duce la o descărcare constantă a celulelor, electronica de măsurare a monitorizării celulei este tăiată la un consum foarte mic de energie. Dacă bateria este în funcțiune, celulele trebuie monitorizate continuu pentru a preveni descărcarea profundă, de exemplu. Când vehiculul este parcat, dispozitivele electronice de măsurare trebuie să se „trezească” cât mai rar posibil pentru a verifica starea de încărcare, astfel încât aceasta să nu fie redusă inutil de către electronica activă. Dacă dispozitivele electronice de măsurare nu sunt proiectate eficient sau se trezesc prea des, acest lucru poate duce la o descărcare mai mare a celulelor.
Dar nu contează dacă electronica de măsurare este activă sau nu. Simplul fapt că o placă de circuit sau o linie de monitorizare trebuie să fie conectată la celule asigură că celulele se descarcă prin așa-numitele distanțe parazitare de fluaj. Parazit, deoarece această descărcare este nedorită și distanțele de fluaj, deoarece curentul se poate „strecura” pe căi care nu sunt de fapt conectate electric.
Echilibrarea celulei: echilibrarea încărcării pentru performanțe optime
Afișajul SOC nu este niciodată complet corect
Starea de încărcare afișată clientului depinde de diverși factori, cum ar fi temperatura, istoricul de încărcare sau îmbătrânirea. Pentru a putea oferi clientului o afișare fiabilă a stării de încărcare, capacitatea încă disponibilă a celulei este recalibrată din când în când utilizând o funcție software. Este posibil ca, după un proces de recalibrare, SOC afișat să fie brusc mai mic decât înainte, fără ca celulele să se fi schimbat efectiv.
Aceste diverse cauze depind îndeaproape de vehiculul și de designul specific al producătorului BMS și, prin urmare, variază foarte mult de la vehicul la vehicul.
Cu toate acestea, există și alte motive foarte simple care pot duce la scăderea stării de încărcare a bateriei. O mașină modernă este practic un computer rulant cu multe zeci de unități de control. Majoritatea producătorilor oferă acum opțiunea de a solicita informații despre starea mașinii prin intermediul aplicației de telefonie mobilă pentru vehiculele lor. De fiecare dată când se face o astfel de cerere, solicitarea corespunzătoare trebuie primită, procesată și răspunsă de vehicul. Este de la sine înțeles că mai multe unități de control trebuie activate rapid și, prin urmare, consumă energie electrică.
În majoritatea cazurilor, aceste unități de control sunt furnizate de la bateria de rețea de 12V la bord. În special la mașinile electrice, aceasta este reîncărcată de la bateria de înaltă tensiune printr-un convertor DC/DC, deoarece nu există curea trapezoidală cu un generator conectat („alternator”) care ar putea încărca bateria de 12V. Deci, energia trebuie preluată din celulele litiu-ion ale bateriei de înaltă tensiune - ceea ce reduce starea de încărcare.
Mai mult, nu trebuie ignorat faptul că producătorii de vehicule precum Tesla sau BMW (în special cu i3) transmit în mod constant datele utilizatorului către server sau încarcă actualizări din rețea, dacă utilizatorul nu efectuează setări diferite. Toate acestea necesită energie, care este preluată în cele din urmă de la bateria de înaltă tensiune cu celulele litiu-ion. Funcțiile de confort, precum pre-aerul condiționat în interior, reduc rapid nivelul de încărcare al bateriei.
Așadar, există în cele din urmă un potpourri colorat de cauze și posibilități pentru pierderile vampirilor. Un lucru este sigur, totuși: Dracula și compania au cel mai puțin de-a face cu asta.
Link-uri conexe:
Declinare de responsabilitate:
Acest articol a apărut în versiunea sa originală în revistă Mașină electrică (Ediția 04/2019, www.elektroautomobil.com). Revista Mașină electrică apare la fiecare două luni în ziare și poate fi abonat aici.