🔋

Деградација батерије и прорачун губитка капацитета

Стање Укупан капацитет Губитак (%) Губитак капацитета (кВх) Енергија на 100% Израчун губитка Домет Процењено време пуњења<бр>на 150 кВ ДЦ брзо пуњење
Нова батерија 60 кВх 0 0 кВх 60 кВх — 450 км ~24 мин
10% губитка капацитета 54 кВх 0.1 6 кВх 54 кВх 60 кВх к 0,10 = 6 кВх 450 − (450×0,10) = 405 км 54 / 150 × 60 = ~22 мин
20% губитка капацитета 48 кВх 0.2 12 кВх 48 кВх 60 кВх к 0,20 = 12 кВх 450 − (450×0,20) = 360 км 48 / 150 × 60 = ~19 мин

📌 <стронг>Ова табела је заснована на возилу са батеријом од 60 кВх и номиналним дометом од 450 км. Прорачуни претпостављају константну брзину и потрошњу, а домет се израчунава линеарно. У стварној употреби, фактори као што су временске прилике, брзина вожње, ниво пута, стање гума и ефикасност система могу изазвати одступања у домету и потрошњи.

⚡ <стронг>Прорачуни времена пуњења указују на теоријско минимално време. У стварним сценаријима пуњења једносмерном струјом, систем управљања батеријом (БМС) може постепено да смањи снагу пуњења на основу стања напуњености (СОЦ), температуре и здравља ћелије. Поред тога, максимална снага коју подржавају станица за пуњење и возило утиче на време. Стога, стварно време пуњења може бити дуже од израчунатог.

🔍 🔍 Објашњење: Хемија батерије, БМС и деградација током времена

⏳ Употреба током времена (почиње деградација):

Циклуси пуњења/пражњења, температура, велика снага пуњења и складиштење узрокују старење батерије. Унутрашња хемијска структура деградира → ћелије губе капацитет складиштења енергије.

📊 Приказано 100%:

Увек приказује тренутни максимални капацитет. Дакле, ако постоји губитак од 10%, 100% = 54 кВх; ако је губитак 20%, 100% = 48 кВх. Стога, чак и ако екран приказује 100%, он не садржи толико енергије као раније (мање ускладиштене енергије).

⚡ Време пуњења:

Време пуњења се незнатно смањује јер је потребно напунити мање енергије.

🧪 Батерија је хемијска структура:

Батерија није електронско коло; стога се њено унутрашње стање не може тачно знати. Прорачуни су засновани на струји, напону, енергији и протоку електрона који улазе и излазе из батерије. Подаци као што су колико сати је батерија напуњена и њена старост се такође процењују да би се проценило време коришћења, а дисплеј возила приказује енергетски статус као % или опсег. Систем управљања батеријом (БМС) континуирано прати овај проток електрона, топлоту, напон и струју; ограничава батерију од прекомерног пуњења, прекомерног пражњења и прегревања. Такође генерише податке о процењеном стању батерије (СОХ) из циклуса пуњења-пражњења.

⚠ Ако се пуњење настави без алгоритма:

течност електролита се разграђује, формира се гас, повећава се топлота, долази до отицања ћелија, јавља се ризик од пожара, а век батерије се значајно скраћује.

⚠ Ако дође до прекомерног пражњења без алгоритма:

у хемијској структури се јављају обрнуте реакције, електроде се колабирају, ћелија потпуно умире и постаје непоправљива.

🔌 Разлике у снази у пуњењу наизменичном и једносмерном струјом:

Снага приказана на станици за пуњење и на екрану возила су скоро идентични (нпр. 11 кВ АЦ, 150 кВ ДЦ). Међутим, стварна снага која улази у батерију је 5–12% нижа за АЦ и 3–7% нижа за ДЦ због губитака каблова и конектора. БМС увек узима у обзир ову малу разлику и штити батерију од прекомерног или недовољно пуњења.

📐 Калибрација:

Исправља несигурности које произилазе из хемијских промена у батерији и неравнотеже између ћелија, обезбеђујући да дисплеј возила приказује тачан енергетски статус и здравље батерије. Током нормалног пуњења, улазна и излазна енергија можда неће бити савршено тачна због грешака у мерењу, старења и губитака кабла/конектора; калибрација омогућава БМС-у да види прави капацитет и СОХ.

📉 Пад капацитета прве године:

Губитак прве године је брз због "хемијског таложења и балансирања ћелија"; након тога се батерија стабилизује и губици се успоравају (око 95%→92%). У првих неколико циклуса пуњења-пражњења формира се слој СЕИ (Солид Елецтролите Интерпхасе); овај слој троши енергију хемијски. Батерија је нова, површине електрода и електролит нису у потпуности стабилни. Мале неравнотеже и разлике у отпору између ћелија се такође смирују. Отуда брз почетни пад.

📈 Наредне године:

СЕИ слој се смирио, хемијске структуре су стабилне, ћелије су уравнотежене. Под истом употребом, циклуси пуњења-пражњења узрокују мање губитке. Резултат: Годишњи губитак капацитета је мањи и нелинеаран, споро напредује.

🧴 🧴 Резиме: Батерија је хемијска компонента, коју БМС стално надгледа. Приказаних 100% представља <ем>преостали стварни капацитет у том тренутку. Временом се капацитет смањује услед коришћења, али возило увек показује преостали капацитет као 100%. Дакле, иста 100% вредност може представљати различите количине енергије.
⚙ Прорачуни су засновани на примеру 60 кВх / 450 км. Стварни домет и време пуњења варирају у зависности од температуре, стила вожње, услова на путу, притиска у гумама, употребе контроле климе и температуре батерије. Времена се могу повећати због криве снаге у ДЦ брзом пуњењу.