Ładowanie elektryka. Dlaczego to trwa tak długo?
Ładowarek o dużych mocach (350 kW) w Polsce jest nadal jak na lekarstwo. Ale miejsc, gdzie naładujemy elektryka z mocą 150 kW, jest już więcej. Załóżmy, że podjeżdżamy na stację ładowania DC o mocy 150 kW samochodem, którego ładowarka pokładowa jest w stanie przyjąć maksymalnie 125 kW. Przy takiej konfiguracji ładowarki i samochodu proces uzupełniania akumulatora w prąd od wartości 5 do 80 proc. powinien wynosić 38 min. Tak przynajmniej wynika z folderu producenta. Czynność ta trwa w rzeczywistości jednak znacznie dłużej. Dlaczego?
Powinno być szybko, a jest wolno
Przykład: zaczęliśmy proces ładowania od poziomu baterii 55 proc. Wyświetlacz na ładowarce publicznej poinformował nas, że uzupełnienie do 100 proc. zajmie 1 godz., a maksymalna moc ładowania to 45 kW (po przekroczeniu 80 proc. pojemności akumulatora spadła do 30 kW). Moment – przecież producent auta obiecuje, że ładowanie z mocą do 125 kW (raptem o 25 kW wyższą niż w stacji, do której byliśmy podłączeni) od 5 do 80 proc. zajmuje 38 minut. Skąd więc tak długi czas ładowania, skoro chcemy doładować akumulator tylko w 45 proc. jego pojemności?
Ktoś robi nas na szaro?
Pierwsza myśl – winna jest stacja ładowania. Druga – ładowarka pokładowa w aucie elektrycznym jest zepsuta. Przyczyna długiego czasu ładowania leży jednak zupełnie gdzie indziej. Zacznijmy od teorii. Auta elektryczne wyposażone są w BMS, czyli system zarządzania energią, który steruje procesem ładowania akumulatora litowo-jonowego. Rolą BMS jest między innymi zabezpieczenie baterii przed skutkiem nierównomiernego naładowania, przeładowania lub przegrzania. I to właśnie sprawnie działający BMS może odpowiadać za brak ładowania pełną mocą, a jego czas znacznie odbiegać od tego, co wskazuje folder producenta auta. System BMS obniża moc ładowania, by nie dopuścić do przegrzania baterii. Stąd zmienność mocy w zależności od poziomu naładowania, jaką zauważyliśmy na wyświetlaczu szybkiej ładowarki.
Z mocą ładowania musi być różnie
Jeśli podłączyliśmy się pod ładowarkę przy niskim stanie akumulatora (np. 20 proc.), to moc ładowania na początku będzie wysoka, ale wraz z naładowaniem baterii zacznie znacząco spadać, zwłaszcza po przekroczeniu 80 proc. naładowania akumulatora. Każdy pojazd elektryczny ma inną krzywą moc ładowania. Niektóre elektryki potrafią utrzymywać wysoką moc ładowania przez długi czas. W innych moc potrafi szybko spadać. Ładowanie najwyższą mocą uzyskujemy najczęściej w przedziale 20-80 proc. pojemności akumulatora.
Inne czynniki zmieniające czas ładowania
Oprócz systemu zarządzania energią BMS za proces ładowania akumulatora odpowiadają inne czynniki, m.in.: temperatura baterii, ograniczenia dostaw prądu (zwłaszcza latem), czy liczba pojazdów podłączonych do tej samej ładowarki publicznej. Gdy temperatura akumulatora jest zbyt wysoka, czas ładowania może się skrócić, a przegrzanie akumulatora może prowadzić do zmniejszenia mocy ładowania, co ma bezpośredni wpływ na jego żywotność. Z kolei, gdy jest zbyt zimny, jego wydajność spada i nie może przyjąć pełnej mocy ładowania. Żeby zoptymalizować proces ładowania w elektrykach, producenci stosują systemy podgrzewające i chłodzące akumulator.
Prądem trzeba się dzielić z innymi
Gdy podjedziemy na stację szybkiego ładowania o mocy 100 kW, która wyposażona jest w dwa złącza DC (CCS i CHAdeMO) i do każdego z nich będzie podłączony pojazd, wówczas moc ładowania będzie podzielona tak, by wszystkie zostały naładowane. W takim przypadku podział mocy uzależniony będzie od pojemności akumulatorów, możliwości ładowarek pokładowych oraz stanu naładowania baterii w każdym z samochodów.