Рязкото ускорение се оказва полезно за батерията на електромобила

В ерата на карбураторите и оловния бензин, рядко караните автомобили често се оказваха малко мудни. Решението? Добрата стара италианска рецепта - каране на високи обороти, за да се изчистят въглеродните отлагания и други замърсявания от двигателя. Оказва се, че същото всъщност е добре и за електромобилите. Странно, тъй като те не горят гориво. Проучване, публикувано от университета в Станфорд, показва, че "динамичното циклиране" (така се нарича научно) подобрява живота на клетката в батериите с до 38%.

Целта на учените била да разберат какви навици на шофиране са по-добри за дългия живот на клетките. Дали грижата за колата и шофирането като пенсионер са най-добрият начин батерията на електромобила да издържи повече? Или енергичното шофиране й вдъхва живот? Изненадващо, но се оказало второто.

Изследователи от Центъра за батерии SLAC-Stanford тестваха 92 различни търговски клетки, предназначени за употреба в електрически превозни средства, в продължение на две години. Те симулираха 47 различни цикъла на разреждане – някои имитиращи леко натискане на газта, други – равномерното, постоянно шофиране по магистрала. Разбира се, симулираха и някои значително по-яки навици, които имитираха шофьор, натискащ педала докрай.

Проучването установи, че динамичното циклиране на натоварванията, тоест видът шофиране, което съчетава всичко, от градско шофиране до движение по магистрала, плюс регенеративно спиране и особено бързо ускорение, е най-добрият сценарий за дългия живот на батерията. Учените заключиха, че тези тестове са довели до клетки, които са издържали до 38% по-дълго от клетките, симулиращи постоянно скучно шофиране по магистралата.

Както повечето неща в живота обаче, доброто идва с мярка. А батерията? Е, разнообразието (или по-скоро динамичното разреждане) е подправката на живота. В крайна сметка, откритията показват, че здравето на батерията реагира добре на нискочестотни импулси и по-високи пикови токове, а не на продължително потребление. Проучването нарича това нискочестотни импулси, които могат да се разглеждат като леки изблици на мощност, като например в трафик с често спиране и потегляне или кратки периоди на ускорение.

Изследователите са използвали състоянието на здравето (SOH) на батерията, за да измерят как клетката се разгражда с течение на времето. Проучването заключава, че клетката достига края на жизнения си цикъл (EOL) при 85%. Това не е защото е неизползваема, а защото официално е остаряла и е преминала през най-високото си ниво на производителност. Мислете за това като да достигнете пика си в гимназията. И след като батерията достигне тези 85% SOH, изследователите ще преброят броя на еквивалентните пълни цикли (EFC) - броят пъти, в които е преминала пълен цикъл от 0% до 100%. Колкото повече EFC-та, толкова по-добре се представя батерията през целия си живот.

Проучването установи, че след като батерията претърпи по-голямата част от свързаното с възрастта си разграждане (което се случва в началото на жизнения й цикъл), основният фактор за разграждане е комбинация от загуби, дължащи се на две неща. Първо, положителните електроди стават по-нестабилни при по-високи напрежения, което означава, че по-високото състояние на заряд в покой (SOC) може бързо да разгради положителния електрод на батерията. Второ, загубата на капацитет на отрицателния електрод се влияе от дълбочината на разреждане (DoD), което означава, че ако батерията работи при много ниско ниво на заряд, тя също може да се разгради по-бързо. Затова повечето хора препоръчват батерията на електромобила да се поддържа възможно най-близо до 50% за ежедневно шофиране.

Въпреки това, беше установено също, че продължителното потребление на постоянен ток (като продължително шофиране по дълги, равни пътища с постоянна скорост) може да доведе до ускорено изтощаване капацитета на батерията. В същото време, смесеното шофиране, симулиращо градска среда с променлива скорост и натоварване, показа по-малко общо изтощаване, преди батерията да достигне край на заряда си.

По-интересното е, че с увеличаването на тока, батерията успява да достигне по-голям брой EFC (източник на натоварване). Например, при C/2 (пълно изтощаване на батерията в продължение на два часа, за да се симулира по-високо натоварване), динамично циклираните батерии достигат над 1600 EFC, докато постоянният ток трудно доближава 1400. При C/10 (пълно изтощаване над 10 часа, за да се симулира продължително по-ниско потребление), динамичното циклиране достига около 1250 EFC, докато постоянният ток едва 1000.

"За всички C-степени (C/10, C/5 или C/2), протоколите за постоянен ток подценяват живота в сравнение с почти всички протоколи за динамично разреждане с до 38%. За типичен силов агрегат това съответства на подценяване на пробега през целия експлоатационен живот до 195 000 мили (около 314 000 км)", посочват учените.