Nabíjanie elektromobilov | Krásna batéria

. trakčné batérie ktorí vybavujú elektromobily sa vyznačujú reverzibilným pôsobením: dokážu prijímať a obnovovať energiu. Táto pozoruhodná vlastnosť je spôsobená obrátením chemických reakcií vyskytujúcich sa vo vnútri batérie: počas vybíjania ióny Li + prirodzene migrujú na kladnú elektródu, čo spôsobuje, že elektróny cirkulujú zo zápornej elektródy na kladnú elektródu a tým poskytujú energiu elektrickému obvodu ( pozri článok” Trakčná batéria “). Na rozdiel od toho, keď sa batéria nabíja, elektróny prúdia z kladnej elektródy na zápornú, čím sa obráti smer migrácie iónov a batéria môže získať energiu.

v súčasnosti nabíjanie elektromobilu nemôže byť kontrolované používateľom: aktuálne potreby závisia výlučne od typu použitého nabíjania a sú optimalizované tak, aby sa minimalizovali časy nabíjania a zaistila sa bezpečnosť vozidla.

Rôzne spôsoby nabíjania elektrického vozidla  

Úrovne výkonu 

Užívateľ elektrické auto môžete si vybrať jeden z troch typov nabíjania v závislosti od autonómia že sa chce dať do poriadku s časom, ktorý má k dispozícii. 

"Pomalé" nabíjanie: sa vyznačuje prúdom menším ako 16 A, čo poskytuje relatívne nízky nabíjací výkon (maximálne 3,7 kW). Potom trvá úplné nabitie 6 až 9 hodín. Šetrné nabíjanie zostáva najrešpektovanejšie zo všetkých batérií, čo prispieva k ich dlhej životnosti a je tiež najhospodárnejším spôsobom nabíjania vášho EV prakticky bez nutnosti špeciálneho predplatného. 

Nabíjanie "Boost": spotrebovaný prúd dosahuje 32 A, čo umožňuje zvýšiť elektrický výkon (maximálne 22 kW) a nabiť auto až na 80 % za cca 1 hodinu a 30 minút. 

"Rýchle" nabíjanie: umožňuje nabiť 80 % za 30 minút s výkonom nad 22 kW (maximálne 50 kW).

Rýchle nabíjanie a v menšej miere ani rýchle nabíjanie nie sú určené plne nabite elektromobil ale radšej to predĺžte autonómia... Výrobcovia uvádzajú len časy nabíjania „80 %“ a nie „100 %“. Po prahovej hodnote 80 % sa nabíjanie spomalí, čas nabíjania na 100 % je v skutočnosti dvojnásobkom času nabíjania na 80 %. Neskôr sa vrátime k fenoménu, ktorý vysvetľuje toto špecifikum. 

Spôsoby nabíjania elektrických vozidiel a zodpovedajúce zásuvky

Ako nabíjanie elektromobilu spôsobuje tok veľkých prúdov, je potrebné prijať určité opatrenia na zaistenie bezpečnosti vozidla. Jeden z nich sa nazýva režim nabíjania a definuje, ako vozidlo a nabíjacia infraštruktúra interagujú:  

• Režim 1: Ekvivalent dodávania striedavého prúdu do vozidla z domácej zásuvky. Neexistuje žiadna jednotka na riadenie nabíjania, ktorá by mohla viesť k elektrickým komplikáciám bez toho, aby sa predišlo nebezpečenstvu alebo aby sa vylúčilo. 
• Režim 2: od prvého režimu sa líši prítomnosťou riadiacej jednotky na napájacom kábli, ktorá zabezpečuje dialóg s nabíjaným vozidlom. Táto krabička pripojená k zelenej zásuvke predstavuje veľmi bezpečný spôsob nabíjania auta, v skutočnosti je krabička schopná reagovať na akúkoľvek anomáliu zastavením nabíjania. Je to tiež najhospodárnejší režim a nevyžaduje inštaláciu oveľa drahšieho nástenného boxu, ako je zelený, na rozdiel od 3. režimu.
• Režim 3: zodpovedá napájaniu auta striedavým prúdom cez špeciálnu štandardizovanú zásuvku (wall box, nabíjacia stanica). To zvyšuje nabíjací výkon, šetrí inštaláciu a vďaka dialógu medzi zástrčkou a vozidlom inteligentne riadi náklad. Režimy 2 a 3 chránia batériu a nabíjajú rovnakým spôsobom, no ten vám umožňuje predprogramovať jej nabíjanie, ktoré sa spustí automaticky v čase mimo špičky, aby sa znížili náklady na nabíjanie.
• Režim 4: Auto je napájané konštantným prúdom (vysoká úroveň výkonu) cez nabíjaciu stanicu. Tento režim je určený výhradne pre rýchle nabíjanie. 

Profil nabíjania elektrického vozidla 

Po podrobnom popise rôznych nástrojov dostupných používateľom elektromobily Na dobitie analyzujeme rôzne namáhania, ktorým je batéria vystavená. Na rozdiel od toho, čo by sa mohlo zdať, proces plnenia batérie závisí od jej stavu nabitia: rovnako ako naplnenie pohára vody si môžete dovoliť na začiatku konať rýchlo, aby ste ušetrili čas. Čas, ale ku koncu si musíte dávať pozor, aby ste nepretiekli.

Teda na profile účtovať elektrické auto : 

• 1Vek fáza: Začneme aplikáciou jednosmerného prúdu, ktorého sila závisí od zvoleného typu náboja (pomalý / zrýchlený / rýchly). Batéria sa nabíja, jej napätie sa zvyšuje a po určitom čase dosiahne napäťový limit stanovený výrobcom na ochranu (pozri článok “ BMS: Softvér batérií pre elektrické vozidlá "). Počnúc od 80 %, nabíjanie nemôže pokračovať konštantným prúdom bez rizika poškodenia batérie prepätím.

• 2EME fáza: Aby sme túto hranicu neprekročili, nastavíme napätie batérie a nabíjanie dokončíme stále menším prúdom. Táto druhá fáza je oveľa dlhšia ako prvá a závisí od mnohých faktorov, ako je starnutie batérie, teplota okolia a intenzita prúdu fázy 1.

Je teda pochopiteľné, prečo výrobcovia boost/rýchleho nabíjania uvádzajú časy nabíjania len na 80 %: to zodpovedá dobe nabíjania prvej fázy, ktorá je rýchla a umožňuje obnovenie väčšej autonómie.

Vzťah medzi nabíjaním a starnutím batérie elektrického vozidla

každý trakčná batéria charakterizovaný prúdom známym ako "prirodzená absorpcia", ktorý zodpovedá limitnému prúdu, od ktorého sa bude batéria zahrievať. Počas boost alebo rýchleho nabíjania použité intenzity jasne prekračujú túto hranicu a vedú tak k výraznému zahrievaniu. Ako sme vysvetlili v článku „ Starnutie trakčných batérií “, Vysoké teploty podporujú rozklad chemických prvkov, čím sa urýchľujú starnutie batérie a zníženie ich produktivity.

Preto, aby ste udržali svoje vozidlo v bezpečí, mali by ste uprednostňovať pomalé nakladanie a používať certifikované bezpečnostné káble vozidla. Na trhu sú hráči ako napr Bezpečné nabíjanie citlivý na otázky ochrana elektrických vozidiel pri dobíjaní. это Francúzska spoločnosť špecializujúca sa na dobíjanie elektrických a hybridných vozidiel ponúka káble a prenosné nabíjačky certifikované oficiálnymi laboratóriami, ktoré sú navrhnuté tak, aby ochránili vaše nastavenie a vaše vozidlo.. 

Nabíjanie elektromobilu: ďalší prípad... 

La nabíjanie elektromobilu je komplexná téma, ktorú vedci stále veľmi dobre skúmajú a ktorej technický potenciál sa určite stane dôležitým prvkom vo svete zajtrajška. Môžeme si spomenúť napríklad „vozidlo do siete“ (alebo „auto do siete“), čo je koncept vyskytujúci sa väčšinou v Japonsku, ktorý umožňuje trakčné batérie je zodpovedný za zásobovanie mestských energetických sietí. Toto riešenie umožňuje lepšie zvládať nepredvídateľné výkyvy v obnoviteľných zdrojoch energie: elektrinu možno skladovať, keď sa jej vyrobí prebytok, alebo obnoviť, keď je dopyt príliš vysoký. 

__________

Zdroje: 

Experimentálna analýza a modelovanie batériových článkov a ich zostáv: aplikácia na elektrické a hybridné vozidlá. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01157751/document

Stratégie riadenia elektrickej energie vo viaczdrojovom systéme: fuzzy riešenie optimalizované pre hybridné elektrické vozidlá. http://thesesups.ups-tlse.fr/2015/1/2013TOU3005.pdf

Súbor: dobíjanie elektrických vozidiel. https://www.automobile-propre.com/dossiers/recharge-voitures-electriques/

V2G: https://www.energuide.be/fr/questions-reponses/quest-ce-que-le-vehicle-to-grid-ou-v2g/2143/

Kľúčové slová: trakčná batéria, nabíjanie elektromobilu, batéria elektromobilu, rad elektrických vozidiel, starnutie batérie.