האם טעינה מהירה DC ​​באמת מפחיתה את קיבולת הסוללה של ה-EV שלך?

טעינה מהירה של ה-EV שלך נשמעת נהדר מכיוון שמטען מהיר של 350 קילוואט יכול לקחת EV בעל סוללה גדולה כמו Lucid Air Pure למצב טעינה של 80 אחוז תוך 15 דקות. למרות שזה לא מהיר כמו מילוי רכב בנזין מסורתי, טעינה מהירה DC ​​מפחיתה את הזמן שלוקח למילוי רכב חשמלי.

אבל האם הנוחות של טעינת רכב חשמלי באה במחיר של ירידת סוללה? ובכן, בוא נגלה.

מהי טעינה מהירה של DC ואיך זה עובד?

כדי להבין טוב יותר את אורך חיי סוללת EV, חשוב לדעת מהי טעינה מהירה וכיצד היא פועלת. בגדול, ניתן למלא מצבר של רכב חשמלי באמצעות שלוש מתודולוגיות שונות הנקראות טעינה ברמה 1, רמה 2 ורמה 3. שני הסוגים הראשונים מסתמכים על זרם חילופין (AC), בעוד טעינה ברמה 3, המכונה גם טעינה מהירה DC, דורשת זרם ישר.

ההבחנה החשובה כאן היא שמטענים ברמה 1 ורמה 2 משתמשים במטען המשולב של הרכב כדי המיר את הזרם מ-AC ל-DC, מכיוון שסוללת הליתיום-יון ברכב שלך לא יכולה לקבל זרם חילופין באופן ישיר.

עם זאת, כשמדובר במטענים מהירים ברמה 3, הם יכולים פשוט לשאוב מיץ ישירות לסוללה ללא צורך במטען המשולב. זה מאפשר לטעינת DC לדחוף כמויות עצומות של זרם ומתח אל ערכת הסוללות מבלי להיות מוגבלת על ידי היכולות של המטען המשולב של הרכב.

מדוע סוללות ליתיום-יון מאבדות קיבולת עם הזמן?

סוללות ליתיום-יון ממירות אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית, ובאופן היפותטי, תגובה זו אמורה להימשך לנצח. עם זאת, כולנו יודעים שסוללות ליתיום-יון אינן מחזיקות מעמד לנצח. אבל מה הסיבה המדויקת להתדרדרות זו?

ובכן, מספר תגובות כימיות מתרחשות בתוך תא ליתיום-יון כאשר הוא נטען או נפרק. חלק מהתגובות פועלות לייצור חשמל, בעוד שאחרות צורכות יוני ליתיום המפחיתים את הקיבולת של הסוללה. במילים אחרות, עם כל מחזור טעינה-פריקה, סוללת הליתיום-יון של EV תאבד מעט קיבולת; זה קורה בפועל ואינו נופל תחת הקטגוריה של מיתוסים של טעינת EV.

עם זאת, חשוב להבין שתגובות אלו מתרחשות בקצבים שונים בהתבסס על מספר תנאים סביבתיים, וישנם צעדים שתוכל לנקוט כדי לגרום לסוללה להחזיק מעמד זמן רב יותר.

לכן, רוב יצרני הסוללות מספקים טווח של טמפרטורות שבהן הסוללות מתפקדות בצורה הטובה ביותר. טווח זה משתנה בהתאם לכימיה של הסוללה, אך ברוב המקרים הוא נע בין -4 ל-140 מעלות פרנהייט לפריקה ובין 0 ל-45 מעלות פרנהייט לטעינה.

טווח פעולה זה מראה שניתן להטעין סוללות בטווח טמפרטורות נמוך יותר, ולהטעין אותן בתנאים קיצוניים, גם קרים וחם, עלול לגרום לבעיות מכיוון שתנאים אלו מגבירים את הקצב שבו מתרחשות תגובות לא רצויות, צורכים יוני ליתיום ומפחיתים קיבולת.

מה קורה בעת טעינה מהירה של סוללות ליתיום-יון?

כעת, לאחר שאנו יודעים מדוע הקיבולת של סוללת ליתיום-יון יורדת, אנו יכולים לנסות להבין מה קורה בתוך הסוללה כשהיא נטענת במהירות.

1. נזק לאלקטרודות הסוללה עקב זרם ומתח גבוהים

טעינה מהירה משתמשת בזרם מתח גבוה לטעינת הסוללה. יוני ליתיום נמשכים מהקתודה בכוח גדול יותר ומועברו לאנודה בעת טעינה. זה גורם לסדקים בקתודה וגם מייצר דנדריטים על האלקטרודות. בשל סדקים אלו והצטברות דנדריטים, הקיבולת של תאי ליתיום-יון פוחתת, והם גם מגבירים את ההתנגדות של הסוללה.

2. השפלה בטמפרטורה גבוהה

ההתנגדות הפנימית של סוללה גדלה כאשר היא נטענת במהירות. בשל עלייה זו בהתנגדות וכניסת הזרם הגבוהה במהלך טעינה מהירה, נוצר חום מוגזם בתוך הסוללות. טמפרטורה גבוהה זו מפחיתה את הקיבולת של סוללות הליתיום-יון.

3. ציפוי ליתיום בטמפרטורה נמוכה

כאשר סוללת ליתיום-יון נטענת במהירות באמצעות זרמים גבוהים בטמפרטורות נמוכות, מתרחשת תופעה המכונה ציפוי ליתיום באנודה. בשל כך, אטומי ליתיום אינם משתלבים בתוך האנודה. כתוצאה מכך מתכת ליתיום אינרטית (שאינה יכולה לייצר חשמל) על פני האלקטרודות.

הבנת ערכות סוללות EV

בהסתכלות על רשימת מנגנוני השפלה שניתנו לעיל, ניכר כי טעינה מהירה עשויה להפחית את חייו של רכב חשמלי. עם זאת, ערכות סוללות EV נועדו למנוע נזק לסוללה. לכן, לפני שנגיע למסקנה שטעינה מהירה מזיקה לרכבים חשמליים, בואו נבין כיצד מארזי הסוללות שלהם נועדו להתמודד עם השפלה.

ערכות סוללות EV מורכבות ממספר תאי ליתיום-יון המחוברים ליצירת מודולים. מספר מודולים מחוברים ליצירת החבילה, ושלה תקינות הסוללה מנוהלת על ידי מערכת ניהול הסוללות, המכונה גם BMS.

ה-BMS הוא בעצם מחשב המחובר למספר חיישנים המנטרים מתח, זרם וטמפרטורה של תא בודדים. לאחר מכן הוא מנתח את הנתונים הללו כדי להבטיח שכל תא פועל בצורה מיטבית.

אם התאים בתוך ערכת הסוללות חמים מדי, ה-BMS יגביר את הקירור כדי להפחית את טמפרטורת החבילה הכוללת. אם הוא מזהה מתח או זרם גבוה בתא במהלך טעינה מהירה DC, הוא יסדיר את שני הפרמטרים כדי למנוע נזק לסוללה.

לכן, ה-BMS הוא חלק ה-EV שיש לו את התפקיד הגדול ביותר בהפחתת השפלה של הסוללה.

כמה נזק גורמת טעינה מהירה לסוללת ה-EV שלך?

בואו נסתכל על כמה מחקרים שמראים כמה נזק עוברים רכבים עקב טעינה מהירה. ארבעה כלי רכב חשמליים של ניסאן ליף משנת 2012 נסעו בפיניקס, אריזונה על ידי המעבדה הלאומית של איידהו. שני כלי רכב נטענו באמצעות טעינה מהירה DC, ואילו השניים האחרים נטענו באמצעות טעינת AC רמה 2, עם התוצאות הבאות:

1. בדיקות קיבולת עבור שני סטים של כלי רכב נעשו לאחר כיסוי של 50,000 מייל, וההבדל בקיבולת אובדן בין כלי רכב שנטענו באמצעות טעינה מהירה וטעינת AC רמה 2 נמצאה בטווח של 3 עד 9 אָחוּז.

2. כלי רכב הטעונים באמצעות טעינה מהירה כשהם נוהגים במהירות קבועה של 45 קמ"ש יכלו להציע טווח של 70 מיילים, בעוד אלו הטעונים באמצעות AC Level 2 סיפקו 82 מיילים.

3. בתחילת המבחן, כלי הרכב הטעונים באמצעות טעינה מהירה DC ​​יכולים להציע טווח של 102 מיילים כאשר הם נוסעים במהירות קבועה של 45 קמ"ש. לאחר השלמת 63,000 מיילים של מבחן, אותו רכב הציע טווח של 58 מיילים. מציג ירידה של 43 אחוז בטווח. הרכב שנטען באמצעות טעינה מהירה AC הציע טווח של 104 מיילים, שצומצם ל-64 מיילים לאחר השלמת המבחנים. עובר טווח השפלה של 38 אחוז.

השפלת הסוללה מתרחשת ללא קשר לשיטת הטעינה, אך היא מוגברת בכלי רכב שנטענים במהירות; ההבדל הוא כ-5 אחוז.

ההשלכות של טעינה מהירה בסוללת ליתיום-יון

בניסוי נפרד מזה שלמעלה, שתי ערכות סוללות של ניסאן ליף נבדקו בתנאי מעבדה על ידי ה- המעבדה הלאומית של איידהו. אחד היה טעון מהיר DC, בעוד השני קיבל רק טעינת AC. מטרת הבדיקה הזו הייתה לראות מה קורה לכל החבילה בניגוד לכל תא כמו בניסוי הקודם.

1. לחבילה שנטענה באמצעות טעינת AC הייתה דהיית קיבולת של 23.1 אחוזים לאחר השלמת 780 מחזורי טעינה-פריקה. החבילה שהוטענה מהירה בלבד ראתה דעיכה של קיבולת של 28.1 אחוזים.

2. נמצא מתאם חזק בין קיבולת לטמפרטורה כאשר הושוו קיבולת החפיסה לקיבולת התא בטמפרטורות שונות: קיבולת הדהייה הייתה גבוהה יותר בתאים שנבדקו בטמפרטורות גבוהות יותר והייתה נמוכה יותר כאשר התאים היו בטמפרטורת הסביבה של 68 מעלות פרנהייט (20 מעלות). צֶלסִיוּס).

זה מראה על מתאם חזק בין השפלה של ערכת הסוללה לטמפרטורה, מה שמרמז על כך שטעינה מהירה אינה גורם משמעותי כל כך להתדרדרות הסוללה.

מה 6,000 סוללות EV מספרים לנו על בריאות סוללת EV

במחקר אחר, חברת Geotab, חברת ניהול צי, אספה נתוני תקינות הסוללה מ-6,000 רכבי EV והגיעה למסקנה שטעינה מהירה מגדילה את קצב התפרקות הסוללה. מחקר זה, בדיוק כמו רבים אחרים, הראה שטעינה מהירה הגדילה את הקצב שבו הליתיום-יון הסוללה ברכב שלך מתדרדרת והדגישה את התפקיד החיוני של ה-BMS בשמירה על השפלה נמוכה ככל אפשרי.

האם טעינה מהירה DC ​​גרועה לרכב החשמלי שלך?

ערכת הסוללות של ה-EV שלך צפויה לאבד קיבולת ככל שיחלוף הזמן. עם זאת, הקצב שבו ההידרדרות הזו מתרחשת תלוי במספר גורמים, וטעינה מהירה היא בהחלט גורם אחד שיכול להאיץ את זה.

דבר נוסף שיש לציין הוא ששימוש בטעינה מהירה במתינות לא יקטין את הטווח של שלך סוללה נרחבת, ותוכל להשתמש בה בנסיעות ארוכות כדי לצמצם את הזמן שלוקח למלא את הסוללה שלך רכב.