🔋

Влошаване на качеството на батерията & Изчисляване на загубата на капацитет

Състояние Общ капацитет Загуба (%) Загуба на капацитет (kWh) Енергия на 100% Изчисляване на загуби Диапазон Приблизително време за зареждане
при 150 kW DC бързо зареждане
Нова батерия 60 kWh 0 0 kWh 60 kWh — 450 км ~24 минути
10% загуба на капацитет 54 kWh 0.1 6 kWh 54 kWh 60 kWh x 0,10 = 6 kWh 450 − (450×0,10) = 405 км 54 / 150 × 60 = ~22 минути
20% загуба на капацитет 48 kWh 0.2 12 kWh 48 kWh 60 kWh x 0,20 = 12 kWh 450 − (450×0,20) = 360 км 48 / 150 × 60 = ~19 минути

📌 Тази таблица се основава на превозно средство с батерия от 60 kWh и номинален пробег от 450 км. Изчисленията предполагат постоянна скорост и консумация, като диапазонът се изчислява линейно. В реална употреба фактори като времето, скоростта на шофиране, наклона на пътя, състоянието на гумите и ефективността на системата могат да причинят отклонения в обхвата и консумацията.

⚡ Изчисленията на времето за зареждане показват теоретично минимално време. При реални сценарии на зареждане с постоянен ток системата за управление на батерията (BMS) може постепенно да намали мощността на зареждане въз основа на състоянието на зареждане (SOC), температурата и здравето на клетката. Освен това максималната мощност, поддържана от станцията за зареждане и автомобила, влияе върху времето. Следователно действителното време за зареждане може да е по-дълго от изчисленото.

🔍 🔍 Обяснение: Химия на батерията, BMS и влошаване с времето

⏳ Употреба с течение на времето (влошаването започва):

Цикли на зареждане/разреждане, температура, висока мощност на зареждане и съхранение причиняват стареене на батерията. Вътрешната химическа структура се разгражда → клетките губят капацитет за съхранение на енергия.

📊 Показано 100%:

Винаги показва текущия максимален капацитет. Така че, ако има 10% загуба, 100% = 54 kWh; ако загубата е 20%, 100% = 48 kWh. Следователно, дори ако дисплеят показва 100%, той не съдържа толкова много енергия, колкото преди (по-малко съхранена енергия).

⚡ Време за зареждане:

Времето за зареждане леко намалява, защото трябва да се зареди по-малко енергия.

🧪 Батерията е химическа структура:

Батерията не е електронна верига; следователно вътрешното му състояние не може да се знае точно. Изчисленията се основават на ток, напрежение, енергия и поток от електрони, влизащи и излизащи от батерията. Данни като колко часа е била заредена батерията и нейната възраст също се оценяват, за да се оцени времето за използване, а дисплеят на автомобила показва енергийното състояние като % или диапазон. Системата за управление на батерията (BMS) непрекъснато следи този електронен поток, топлина, напрежение и ток; ограничава батерията срещу презареждане, прекомерно разреждане и прегряване. Той също така генерира прогнозни данни за здравето на батерията (SOH) от цикли на зареждане-разреждане.

⚠️ Ако зареждането продължи без алгоритъм:

електролитната течност се разгражда, образува се газ, топлината се увеличава, настъпва подуване на клетките, възниква риск от пожар и животът на батерията се съкращава значително.

⚠️ Ако се появи прекомерно разреждане без алгоритъм:

в химическата структура възникват обратни реакции, електродите се срутват, клетката умира напълно и става невъзстановима.

🔌 Разлики в захранването при AC и DC зареждане:

Мощността, показана на станцията за зареждане, и на екрана на автомобила са почти идентични (напр. 11 kW AC, 150 kW DC). Въпреки това действителната мощност, постъпваща в батерията, е с 5–12% по-ниска за AC и 3–7% по-ниска за DC поради загуби в кабела и конектора. BMS винаги отчита тази малка разлика и предпазва батерията от прекомерно или недостатъчно зареждане.

📐 Калибриране:

Той коригира несигурностите, произтичащи от химически промени в батерията и дисбаланси между клетките, като гарантира, че дисплеят на автомобила показва точно енергийно състояние и изправност на батерията. По време на нормално зареждане входящата и изходящата енергия може да не е идеално точна поради грешки в измерването, стареене и загуби на кабел/конектор; калибрирането позволява на BMS да види истинския капацитет и SOH.

📉 Намаляване на капацитета за първата година:

Загубата през първата година е бърза поради "химическо утаяване и клетъчно балансиране"; след това батерията се стабилизира и загубата се забавя (около 95%→92%). В първите няколко цикъла на зареждане-разреждане се образува слой SEI (интерфаза на твърд електролит); този слой консумира енергия химически. Батерията е нова, повърхностите на електродите и електролита не са напълно стабилни. Малки дисбаланси и разлики в съпротивлението между клетките също се утаяват. Оттук и бързият първоначален спад.

📈 Следващи години:

Слоят SEI се е утаил, химическите структури са стабилни, клетките са балансирани. При същата употреба циклите на зареждане-разреждане причиняват по-малко загуби. Резултат: Годишната загуба на капацитет е по-ниска и нелинейна, напредва бавно.

🧴 🧴 Резюме: Батерията е химически компонент, постоянно наблюдаван от BMS. Показаните 100% представляват оставащия действителен капацитет в този момент. С течение на времето капацитетът намалява поради употреба, но превозното средство винаги показва оставащия капацитет като 100%. Следователно една и съща стойност от 100% може да представлява различни количества енергия.
⚙️ Изчисленията са базирани на пример за 60 kWh / 450 км. Действителният обхват и времената за зареждане варират в зависимост от температурата, стила на шофиране, пътните условия, налягането в гумите, използването на климатроника и температурата на батерията. Времената може да се увеличат поради кривата на мощността при бързо зареждане с постоянен ток.