Akumulator do samochodu elektrycznego, nazywany też potocznie baterią, to kluczowy komponent pojazdu na prąd. Stanowi odpowiednik baku w tradycyjnym aucie spalinowym, ale jego znaczenie jest większe. Wpływa bowiem na zasięg, wydajność, wagę, a nawet wygląd auta, podczas gdy bak jest po prostu zbiornikiem. Pojemność akumulatora określana jest w kWh, czyli kilowatogodzinach. Im wyższa wartość, tym większy zasięg auta elektrycznego. Na rynku standard stanowią akumulatory o pojemności pomiędzy 60 a 100 kWh. Oto wszystko, co powinieneś wiedzieć o bateriach do samochodów elektrycznych – od zasad ich działania do dobrych praktyk związanych z ich użytkowaniem.
Spis treści:
1. Rodzaje akumulatorów do samochodów elektrycznych
1.1 Ogniwa cylindryczne
1.2 Ogniwa pryzmatyczne
1.3 Ogniwa pakietowe
2. Pojemność akumulatora samochodu elektrycznego i ich wpływ na zasięg auta
3. Kalkulator zasięgu Jaguara I-PACE
4. Jak dbać o żywotność akumulatorów? Prawdy i mity
4.1 Utrzymywanie poziomu naładowania na poziomie przynajmniej 20%
4.2 Unikanie ładowania akumulatorów „do pełna”
4.3 Procedura i tempo ładowania
4.4 Unikanie ekstremalnych warunków
5. Najczęściej zadawane pytania
5.1 Jaki akumulator do samochodu elektrycznego jest najlepszy?
5.2 Jak przygotować akumulator auta elektrycznego do jazdy?
RODZAJE AKUMULATORÓW DO SAMOCHODÓW ELEKTRYCZNYCH
Akumulator do samochodu elektrycznego składa się z modułów, które z kolei złożone są z pojedynczych ogniw. Upraszczając – im więcej ogniw uda się umieścić w akumulatorze, tym większy zasięg kierowca będzie miał do dyspozycji. Można tutaj zastosować prostą analogię do latarki. Sprzęt zasilany pięcioma bateriami paluszkami będzie świecić lepiej i dłużej w porównaniu z latarką wyposażoną w jedną baterię.
Producenci stosują kilka typów ogniw. Czym się one różnią?
OGNIWA CYLINDRYCZNE
Wiele marek stosuje tzw. ogniwa cylindryczne. Dlaczego?
Ogniwa cylindryczne w baterii do samochodu elektrycznego to przede wszystkim rozwiązanie ekonomiczne. Oferują dobry stosunek jakości do ceny. Charakteryzują się też dużą gęstością, czyli tym, ile energii mogą przechowywać w stosunku do rozmiaru i wagi.
Zasadniczą wadą ogniw cylindrycznych jest ich rozmiar. Jak podpowiada nazwa, z wyglądu przypominają baterie paluszki. Ze względu na kształt nie pozwalają w pełni wykorzystać przestrzeni przeznaczonej na akumulator.
OGNIWA PRYZMATYCZNE
Część producentów decyduje się na ogniwa pryzmatyczne, będące kompromisem między kosztami produkcji, wydajnością i łatwością dopasowania do budowy samochodu elektrycznego. Ich przewagą nad cylindrycznymi jest kształt.
Anoda, katoda i separator, czyli główne elementy składowe ogniwa, są ściśnięte ze sobą i zrolowane, żeby mogły zostać umieszczone w prostokątnej obudowie. Daje to konstruktorom większe możliwości, jeśli chodzi o rozlokowanie ogniw. Do wad należą z kolei zarządzanie ciepłem i rozmiar.
OGNIWA PAKIETOWE
Popularne ogniwa cylindryczne to rozwiązanie doraźne, na tu i teraz. Technologia ta nie jest uznawana za szczególnie rozwojową. Z kolei wielkość ogniw pryzmatycznych utrudnia projektowanie. Konstruktorzy z Jaguara wybrali inną drogę, jeśli chodzi o baterie do samochodów elektrycznych. Jest nią technologia przyszłości, a konkretnie – ogniwa pakietowe, zwane też kieszeniowymi (ang. pouch cells).
Jaka jest ich główna przewaga nad innymi ogniwami? W związku z tym, że przypominają baterie stosowane w smartfonach, ogniwa pakietowe mogą być gęściej upakowane w akumulatorze do samochodu elektrycznego, a to może przekładać się na większą pojemność całkowitą. Dzięki kompaktowej budowie dają producentowi większą wolność, jeśli chodzi o konstrukcję pojazdu.
Ponadto ogniwa pakietowe cechują się wysoką gęstością, czyli mogą podtrzymać efektywność samochodu na dłużej. Jaguar jest marką samochodów sportowych z najwyższej półki, dlatego kluczową kwestią jest to, żeby osiągi nie malały wraz z pokonywanymi kilometrami. Co istotne, ogniwa pakietowe są wydajne pod względem odprowadzania ciepła, a także łatwiejsze do ewentualnego serwisowania w porównaniu z innymi typami.
Nie bez znaczenia są też materiały zastosowane do produkcji. Jaguar, tak jak inni producenci, którzy chcą się liczyć w rywalizacji na rynku aut elektrycznych, stosuje akumulatory litowo-jonowe. Tego typu baterie są mniejsze względem produktów NiMH (niklowo-metalowo-wodorkowych), często używanych w autach hybrydowych. Baterie litowo-jonowe mogą też gromadzić więcej energii i ładują się szybciej w stosunku do NiMH.
Pojemność akumulatorów samochodu elektrycznego i ich wpływ na zasięg auta
Pojemność akumulatorów określa się w kWh, czyli kilowatogodzinach. Im wyższa jest owa wartość, tym większy jest zasięg samochodu elektrycznego. Rynkowym standardem są akumulatory o pojemności od 60 do 100 kWh. Warto jednocześnie zaznaczyć, że na zasięg wpływają też inne czynniki, np. aerodynamika pojazdu, opory toczenia czy masa całkowita.
Żeby lepiej zrozumieć zależności między konstrukcją akumulatorów a budową i osiągami pojazdów elektrycznych, warto posłużyć się konkretnym przykładem. Przyjrzyjmy się zatem bliżej budowie akumulatora do samochodu elektrycznego w Jaguarze I-PACE.
W tym przypadku bateria składa się aż z 432 ogniw kieszeniowych, podzielonych na 32 moduły. Akumulator umieszczony jest pod podłogą. Dzięki temu Jaguar I-PACE ma niski środek ciężkości, co przekłada się na jego znakomite prowadzenie i stabilność na drodze. Co więcej, auto ma stały rozkład masy w stosunku 50:50, czyli jest niemal idealnie zbalansowane.
Dzięki zastosowaniu baterii z ogniwami pakietowymi I-PACE jest Jaguarem o najbardziej sztywnym nadwoziu. Jakie to ma znaczenie? Im wyższa sztywność, tym bezpieczniejsza konstrukcja i lepsze właściwości jezdne.
Pojemność akumulatora samochodu elektrycznego w przypadku Jaguara I-PACE to 90 kWh, a to sprawia, że na jednym ładowaniu auto może pokonać nawet 470 km (według nowego cyklu badawczego WLTP, przeprowadzanego w realnych, a nie laboratoryjnych warunkach). Żeby naładować baterie od 0 do 80%, wystarczy 40 minut, przy użyciu szybkiej ładowarki 100 kW. Domowa ładowarka AC 7 kW pozwoli doładować akumulator do 100% w 13 godzin, czyli przez noc.
Tutaj ujawnia się kolejna zaleta ogniw pakietowych. Są one wprawdzie droższe w produkcji w porównaniu z cylindrycznymi, ale mają wyższy stosunek ceny do cyklu. Innymi słowy, samochód elektryczny może być ładowany więcej razy podczas okresu użytkowania i nie odbije się to na trwałości akumulatora. Żywotność ogniw kieszeniowych jest większa, a co za tym idzie – zachowują one swoje właściwości przez dłuższy czas.
Jak dbać o żywotność akumulatorów?
Prawdy i mity
Wraz z rosnącą popularnością napędów elektrycznych pojawia się wiele wskazówek dla użytkowników, które pozwalają przedłużyć żywotność akumulatora do samochodu elektrycznego. Czy warto się do nich stosować, chcąc zadbać o baterię? Sprawdźmy, które z teorii są mitami, bazując na przykładzie Jaguara I-PACE.
UTRZYMYWANIE POZIOMU NAŁADOWANIA NA POZIOMIE PRZYNAJMNIEJ 20%
Całkowite rozładowanie może wpłynąć negatywnie na ogniwa. Jaguar I-PACE sam dba jednak o to, aby nigdy do takiej sytuacji nie dopuścić. Nawet wtedy, gdy samochód wskazuje zerowy poziom naładowania i wymaga zatrzymania, w akumulatorze wciąż jest jeszcze minimalna ilość energii elektrycznej.
UNIKANIE ŁADOWANIA AKUMULATORÓW „DO PEŁNA”
W powszechnej opinii ładowanie akumulatora samochodu do 100% skraca jego żywotność. Chociaż ma to swoje uzasadnienie techniczne, to w nowoczesnym samochodzie elektrycznym, takim jak Jaguar I-PACE, producent zadbał o to, aby użytkownik nie musiał zaprzątać sobie tym głowy. W brytyjskim modelu nie ma możliwości naładowania akumulatora „do pełna”. Nawet jeśli wyświetlacz wskazuje poziom naładowania 100%, w rzeczywistości akumulator naładowany jest tylko do stopnia, który pozwala zachować jego trwałość. Użytkowa pojemność baterii jest więc nieco mniejsza niż wynikająca z jej specyfikacji technicznej. Warto jednak zaznaczyć, że podawane wartości zasięgu są wynikiem pomiarów z wykorzystaniem wyłącznie energii zgromadzonej w akumulatorze, która jest rzeczywiście dostępna.
PROCEDURA I TEMPO ŁADOWANIA
Jaguar I-PACE, jego pokładowa ładowarka i system zarządzania akumulatorem zostały zaprojektowane tak, aby cykl ładowania przebiegał automatycznie, w optymalny sposób. Warto przy tym skorzystać ze sprawdzonych ładowarek wysokiej jakości. Połączenie samochodu z internetem umożliwia pobieranie aktualizacji systemu sterującego. Jako użytkownik możesz wpływać na moment rozpoczęcia ładowania, wprowadzając do pokładowego systemu planowany czas rozpoczęcia uzupełnienia energii lub przewidywany czas wyjazdu. Celem nie jest jednak poprawa żywotności akumulatora, ale to, by samochód był gotowy do podróży, a także korzystanie z tańszej nocnej taryfy za energię elektryczną wtedy, gdy jest to możliwe.
UNIKANIE EKSTREMALNYCH WARUNKÓW POGODOWYCH
Jaguar I-PACE został przetestowany do efektywnego działania nawet w temperaturze -40°C. Niski opór ogniw kieszeniowych, izolacja akumulatora i zaawansowany system zarządzania temperaturą akumulatora pozwalają na jego efektywną pracę w bardzo zróżnicowanych warunkach pogodowych. Warto jednak pamiętać, że system zarządzania temperaturą baterii będzie potrzebował prądu do jego rozgrzania. By nie tracić w tym celu energii w akumulatorze i zasięgu, warto skorzystać z funkcji wstępnego przygotowania samochodu do jazdy podczas ładowania.