Degradacija baterije & Proračun gubitka kapaciteta
| Stanje | Ukupni kapacitet | Gubitak (%) | Gubitak kapaciteta (kWh) | Energija na 100% | Izračun gubitka | Raspon | Procijenjeno vrijeme punjenja pri 150 kW DC brzo punjenje |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nova baterija | 60 kWh | 0 | 0 kWh | 60 kWh | — | 450 km | ~24 min |
| 10% gubitka kapaciteta | 54 kWh | 0.1 | 6 kWh | 54 kWh | 60 kWh x 0,10 = 6 kWh | 450 − (450×0,10) = 405 km | 54 / 150 × 60 = ~22 min |
| 20% gubitka kapaciteta | 48 kWh | 0.2 | 12 kWh | 48 kWh | 60 kWh x 0,20 = 12 kWh | 450 − (450×0,20) = 360 km | 48 / 150 × 60 = ~19 min |
📌 Ova tabela je zasnovana na vozilu sa baterijom od 60 kWh i nominalnim dometom od 450 km. Proračuni pretpostavljaju konstantnu brzinu i potrošnju, a domet se izračunava linearno. U stvarnoj upotrebi faktori kao što su vremenske prilike, brzina vožnje, nivo puta, stanje guma i efikasnost sistema mogu uzrokovati odstupanja u dometu i potrošnji.
⚡ Izračuni vremena punjenja ukazuju na teoretsko minimalno vrijeme. U stvarnim scenarijima punjenja DC, sistem upravljanja baterijom (BMS) može postepeno smanjiti snagu punjenja na osnovu stanja napunjenosti (SOC), temperature i zdravlja ćelije. Dodatno, maksimalna snaga koju podržavaju stanica za punjenje i vozilo utječe na vrijeme. Stoga, stvarno vrijeme punjenja može biti duže od izračunatog.
🔍 🔍 Objašnjenje: Hemija baterije, BMS i degradacija tokom vremena
Ciklusi punjenja/pražnjenja, temperatura, velika snaga punjenja i skladištenje uzrokuju starenje baterije. Unutrašnja hemijska struktura se razgrađuje → ćelije gube kapacitet skladištenja energije.
Uvijek prikazuje trenutni maksimalni kapacitet. Dakle, ako postoji gubitak od 10%, 100% = 54 kWh; ako je gubitak 20%, 100% = 48 kWh. Stoga, čak i ako ekran prikazuje 100%, on ne sadrži toliko energije kao prije (manje pohranjene energije).
Vrijeme punjenja se neznatno smanjuje jer je potrebno napuniti manje energije.
Baterija nije elektronsko kolo; stoga se njegovo unutrašnje stanje ne može tačno znati. Proračuni su zasnovani na struji, naponu, energiji i protoku elektrona koji ulaze i izlaze iz baterije. Podaci kao što su koliko sati je baterija napunjena i njena starost se također procjenjuju kako bi se procijenilo vrijeme korištenja, a displej vozila prikazuje energetski status kao % ili raspon. Sistem upravljanja baterijom (BMS) kontinuirano prati protok elektrona, toplotu, napon i struju; ograničava bateriju od prekomjernog punjenja, prekomjernog pražnjenja i pregrijavanja. Također generiše podatke o procijenjenom stanju baterije (SOH) iz ciklusa punjenja-pražnjenja.
tečnost elektrolita se razgrađuje, stvara se plin, povećava se toplina, dolazi do oticanja ćelija, javlja se rizik od požara, a vijek trajanja baterije se značajno skraćuje.
u hemijskoj strukturi se dešavaju obrnute reakcije, elektrode kolabiraju, ćelija potpuno umire i postaje nepopravljiva.
Snaga prikazana na stanici za punjenje i na ekranu vozila su gotovo identični (npr. 11 kW AC, 150 kW DC). Međutim, stvarna snaga koja ulazi u bateriju je 5-12% niža za AC i 3-7% niža za DC zbog gubitaka u kablu i konektoru. BMS uvijek uzima u obzir ovu malu razliku i štiti bateriju od prekomjernog ili premalog punjenja.
Ispravlja nesigurnosti koje proizlaze iz kemijskih promjena u bateriji i neravnoteže između ćelija, osiguravajući da displej vozila prikazuje tačan energetski status i zdravlje baterije. Tokom normalnog punjenja, ulazna i izlazna energija možda neće biti savršeno tačna zbog grešaka u mjerenju, starenja i gubitaka kabla/konektora; kalibracija omogućava BMS-u da vidi pravi kapacitet i SOH.
Prva godina gubitka je brza zbog "hemijskog taloženja i balansiranja ćelija"; nakon toga se baterija stabilizira i gubitak se usporava (oko 95%→92%). U prvih nekoliko ciklusa punjenja-pražnjenja formira se sloj SEI (Solid Electrolyte Interphase); ovaj sloj troši energiju hemijski. Baterija je nova, površine elektroda i elektrolit nisu potpuno stabilni. Male neravnoteže i razlike u otporu između ćelija se takođe smiruju. Otuda brz početni pad.
Sloj SEI se slegnuo, hemijske strukture su stabilne, ćelije su uravnotežene. Pod istom upotrebom, ciklusi punjenja-pražnjenja uzrokuju manje gubitke. Rezultat: Godišnji gubitak kapaciteta je manji i nelinearan, sporo napreduje.