Ładowanie samochodu elektrycznego bez tajemnic. Oto co musisz wiedzieć

Samochody elektryczne stopniowo stają się coraz popularniejsze. Choć w Polsce adopcja elektromobilności przebiega zauważalnie wolniej niż w krajach Europy Zachodniej, nie brakuje osób zainteresowanych tematem, poszukujących np. odpowiedzi na wiele pytań dotyczących ładowania aut elektrycznych. Niestety, teorie spiskowe szerzone w sieciach społecznościowych, fałszywe opinie i dezinformacja rozgłaszana zarówno przez miłośników aut spalinowych, jak i fanatyków elektromobilności, utrudnia dotarcie do rzetelnych informacji, które po prostu wyjaśniałyby, o co w tym ładowaniu auta elektrycznego chodzi. Ten materiał ma uzupełnić tę lukę informacyjną.

Każde nowe rozwiązanie rodzi wiele pytań

Teoretycznie ładowanie samochodu elektrycznego jest proste. Jest gniazdko, jest wtyczka, w czym problem? Jednak dla wielu użytkowników szczegóły wciąż pozostają zagadką. Doskonale to rozumiem, bo i sama kiedyś mierzyłam się z wieloma wątpliwościami podczas pierwszego zetknięcia z autem wyposażonym w napęd nieemitujący spalin, ale za to czerpiący energię z dużego akumulatora.

Pytań, które wówczas się pojawiają jest mnóstwo. Jak to działa? Od czego zależy tempo ładowania? Dlaczego temperatura (powietrza, baterii) ma znaczenie? Co daje wyższe napięcie instalacji? Jak skrócić czas ładowania do minimum, by nie zaszkodzić żywotności akumulatora? Jak tę żywotność akumulatora wydłużyć?

To zaledwie garstka poruszanych tu zagadnień. Przyjrzymy się szczegółom procesu ładowania aut elektrycznych, uzupełniając wcześniejszy, wartościowy materiał o ładowarkach i typach gniazd połączeniowych w samochodach elektrycznych. Nie zabraknie też odniesień do najnowszych osiągnięć, jak ultraszybkie ładowanie BYD – marka, którym pochwaliła się niedawno marka BYD, która obiecuje zrównać czas ładowania z czasem tankowania aut spalinowych.

Od czego zależy prędkość ładowania?

Prędkość ładowania samochodu elektrycznego to wynik współdziałania wielu czynników: od specyfikacji technicznej pojazdu i tego, jak zaprojektowano układ elektryczny konkretnego modelu, przez infrastrukturę ładowania, po warunki zewnętrzne. Wyjaśnijmy sobie istotne kwestie po kolei.

Moc stacji ładowania

Im wyższa moc, tym szybsze ładowanie – to oczywiste. Z lektury naszego wcześniejszego poradnika dotyczącego rodzajów ładowarek i typów gniazd wiesz już, że są ładowarki prądu przemiennego (AC; w istocie są to po prostu opomiarowane punkty przekazujące prąc przemienny do ładowarek podłączonego auta) i ładowarki przesyłające prąd stały (DC). Te drugie są szybsze i mocniejsze. Ładowarki DC oferują od 50 kW w starszych modelach po 350 kW w nowoczesnych stacjach ultraszybkich. W Polsce znajdują się jeszcze szybsze (ściślej: dostarczające jeszcze większą moc, przynajmniej nominalnie) stacje ładowania DC. Polenergia uruchomiła na terenie MOP-u Chociszewo (Autostrada Wielkopolska, A2, niedaleko trasy ekspresowej S3) superszybkie, chłodzone cieczą ładowarki o mocy do 400 kW.

Stacje 350 kW do niedawna będące rzadkością w Polsce (jeszcze dwa lata temu można było je policzyć na palcach jednej ręki) też stopniowo zaczynają wzbogacać elektromobilny ekosystem w naszym kraju (nie tylko sieć Ionity, ale też stacje EKOEN, czy wspomniana Polenerga). Dziś w Polsce mamy już ponad 20 takich ultraszybkich stacji (po wiele gniazd ładowania na każdej). To wciąż kropla w morzu potrzeb, ale coś się w temacie dzieje. Marka BYD niedawno ogłosiła pomysł na ładowanie szybkie jak tankowanie, który polega na jednoczesnym ładowaniu auta z dwóch źródeł o mocy 500 kW każde. Takie rozwiązanie wymaga jednak odpowiedniej budowy układu elektrycznego danego pojazdu, jak i odpowiednio mocnej, podwójnej ładowarki o mocy megawata. Jednak sama moc ładowarki to dopiero początek.

Moc ładowania akceptowana przez auto

Na tę kwestię należy spojrzeć dwojako. Każdy samochód elektryczny ma wbudowaną ładowarkę prądu przemiennego (AC), natomiast jeżeli chodzi o prąd stały (DC) akumulator pojazdu jest w stanie przyjąć go bezpośrednio z zewnętrznej ładowarki. To trochę mylące, dlatego dla uproszczenia zewnętrzne urządzenia nazywamy ładowarkami (choć nie jest to ścisłe, szczególnie w przypadku źródeł zmiennoprądowych energii).

Wspominam o tym dlatego, że pokładowa ładowarka danego modelu samochodu elektrycznego (tzw. OBC – On-Board Charger), odpowiadająca za przekształcanie dostarczanego z zewnątrz prądu przemiennego na prąd stały przekazywany już do akumulatora trakcyjnego, de facto decyduje o maksymalnej mocy jaką dany pojazd jest w stanie przyjąć z punktów AC. Jeżeli np. znajdziesz słupek AC zdolny do przekazania 22 kW mocy, a twój pojazd ma OBC (pokładową ładowarkę) zdolną do przyjęcia 11 kW AC to przyjmie taką moc i ani wata więcej .

W istocie trochę mniej niż górna granica, np. ok. 10,5 kW w przypadku 11-kilowatowej OBC. Dlaczego? Żadna ładowarka nie działa ze 100% sprawnością. Podczas konwersji AC na DC występują straty energii, głównie w postaci ciepła, wynikające z pracy układów elektronicznych i prawa oporu. Typowa sprawność OBC w samochodach elektrycznych wynosi 90-95%. Przyjmując optymistyczne 95% dla 11 kW:
11 kW × 0,95 = 10,45 kW i taka też moc trafia do akumulatora.

Nieco inaczej wygląda sprawa, gdy naszego elektryka podłączymy do szybkiej stacji ładowania DC. W tym przypadku OBC w ogóle nie bierze udziału w procesie, a prąd trafia (w uproszczeniu) bezpośrednio do akumulatora trakcyjnego pojazdu. Tutaj ograniczeniem staje się zarówno maksymalna moc przyjmowania przez samochód (określona przez producenta i zarządzana przez BMS – Battery Management System), jak i maksymalna moc dostarczana przez stację DC (o tym pisałam już wcześniej). Nawet jeśli stacja oferuje 350 kW, a twój samochód może przyjąć maksymalnie 150 kW, ładowanie nie przekroczy 150 kW. Co więcej, ta maksymalna wartość jest osiągana tylko w optymalnych warunkach i przez ograniczony czas (o czym za chwilę).

BMS – system zarządzania baterią

W poprzednim akapicie pojawiło się pojęcie BMS, czyli system zarządzania baterią. To sprzętowo-programowe rozwiązanie będące w istocie mózgiem operacji związanych z zarządzaniem energią, rozładowaniami i ładowaniem akumulatora trakcyjnego w każdym samochodzie elektrycznym. To właśnie BMS nieustannie monitoruje stan akumulatora – jego temperaturę, napięcie poszczególnych ogniw, stan naładowania (SoC) – i na podstawie tych danych decyduje, ile mocy może bezpiecznie przyjąć akumulator w danym momencie.

Jego głównym zadaniem jest ochrona drogiego i wrażliwego pakietu baterii przed uszkodzeniem (przeładowaniem, przegrzaniem, nadmiernym rozładowaniem) oraz optymalizacja procesu ładowania. To BMS „mówi” ładowarce DC, ile mocy ma dostarczyć. W ten sposób dochodzimy do kolejnego zagadnienia.

Krzywa ładowania

Akumulator litowo-jonowy nie ładuje się liniowo. Prędkość ładowania jest najwyższa, gdy bateria jest stosunkowo pusta (np. w zakresie 10-50% SoC), a następnie stopniowo maleje, im bliżej jest pełnego naładowania.

Zjawisko to ma miejsce bez względu na pojemność akumulatora, czy rodzaj połączenia (prąd AC czy DC), moc itp. Niemniej nieliniowośc ładowania auta elektrycznego szczególnie wyraźnie daje się zaobserwować przy szybkim ładowaniu DC. Powyżej 80% SoC (State of Charge, stanu naładowania) prędkość przesyłu energii często drastycznie spada. Dzieje się tak, ponieważ BMS musi precyzyjniej zarządzać napięciem w poszczególnych ogniwach, aby je zrównoważyć i uniknąć przeładowania któregokolwiek z nich. To zjawisko nazywamy krzywą ładowania. Więcej o krzywej ładowania w dalszej części.

Temperatura akumulatora

Temperatura akumulatora to jeden z najważniejszych, a często niedocenianych czy wręcz ignorowanych czynników, które mają wpływ na tempo ładowania się samochodu elektrycznego. Akumulatory litowo-jonowe i to niezależnie od chemii ogniw (o niej więcej w dalszej części) mają swój „ulubiony” zakres temperatur pracy (zwykle między 15°C a 35°C). Zarówno zbyt niska, jak i zbyt wysoka temperatura negatywnie wpływa na prędkość ładowania i może prowadzić do przyspieszonej degradacji ogniw. Ponieważ ta kwestia jest bardzo istotna, rozbudowuję ją jeszcze w dalszej części materiału, tymczasem zdajmy sobie sprawę, że temperatura (zarówno zbyt niska, jak i zbyt wysoka) ma wpływ na czas ładowania.

Skrócenie czasu ładowania przy nieoptymalnych temperaturach

Oczywiście nie mamy wpływu na pogodę. Jeżeli za oknem jest siarczysty mróz, albo – wręcz przeciwnie, koszmarny upał – to proces ładowania będzie wolniejszy przede wszystkim dlatego, że część energii pobieranej z ładowarki, do której podłączymy nasz pojazd, będzie zużyta nie na naładowanie akumulatora, lecz na doprowadzenie go do optymalnej do ładowania temperatury roboczej.

Częściowo utratę czasu na ładowarce wynikającą z konieczności dostosowania temperatury akumulatora do optymalnej dla ładowania możemy kompensować wykorzystując dostępną w wielu współczesnych modelach aut funkcję tzw. dostosowania akumulatora do ładowania (czy też kondycjonowania baterii, w różnych modelach różnie się to nazywa). Wówczas jeszcze podczas dojazdu do stacji ładowania część energii w akumulatorze zostanie zużyta na jego podgrzanie (zimą) lub ochłodzenie (w upalne lato). Spowoduje to oczywiście chwilowe, większe zużycie niż wynikające z samej jazdy, ale skróci czas oczekiwania podczas ładowania.

Zatem ostateczna prędkość ładowania jest zawsze ograniczona przez najsłabsze ogniwo w łańcuchu: moc ładowarki, moc OBC (dla AC), maksymalną moc przyjmowaną przez auto (dla DC), decyzje BMS, stan naładowania i temperaturę akumulatora.

Zimno, ciepło, bateria – dlaczego temperatura ma znaczenie?

Akumulatory litowo-jonowe, będące sercem współczesnych elektryków, działają w oparciu o reakcje chemiczne. Jak większość procesów chemicznych, są one wrażliwe na temperaturę. W naszych organizmach wewnątrzkomórkowa przemiana materii też wymaga ściśle określonego zakresu temperatur. Optymalny zakres pracy i ładowania to zazwyczaj wspomniane 15-35°C (dokładne wartości mogą się różnić w zależności od chemii ogniw i producenta). Przyjrzyjmy się dokładniej kwestiom związanym z temperaturą ogniw.

Co się dzieje, gdy jest za zimno?

W niskich temperaturach ruch jonów litu w elektrolicie staje się utrudniony, co spowalnia reakcje elektrochemiczne. Próba „wtłoczenia” dużej ilości energii (szybkiego ładowania) w takich warunkach jest nieefektywna i może prowadzić do powstawania tzw. dendrytów litu na powierzchni anody – metalicznych struktur, które mogą skracać żywotność baterii, a w skrajnych przypadkach prowadzić do zwarć wewnętrznych.

Aby zapobiec uszkodzeniom, BMS w niskich temperaturach znacząco ogranicza moc ładowania, zwłaszcza na szybkich ładowarkach DC. Może się zdarzyć, że zimą, podłączając auto do stacji 150 kW, uzyskamy jedynie 30-50 kW, dopóki bateria się nie rozgrzeje. Podobnie, zdolność do odzyskiwania energii podczas hamowania (rekuperacja) jest ograniczona, gdy bateria jest zimna. Można to łatwo zaobserwować zimą bezpośrednio po uruchomieniu elektrycznego auta. Rekuperacja wówczas przez chwilę (aż BMS zoptymalizuje temperaturę akumulatora) praktycznie nie działa, niezależnie od poziomu naładowania akumulatora.

Wiele nowoczesnych EV posiada wspomnianą już przeze mnie funkcję prekondycjonowania (lub podgrzewania) baterii. Gdy ustawimy w nawigacji cel podróży na stację szybkiego ładowania, samochód może automatycznie zacząć podgrzewać akumulator do optymalnej temperatury jeszcze przed dojazdem. Często funkcję tę można uaktywnić niezależnie, ręcznie, bez wprowadzania celu w pokładowej nawigacji, co jest przydatne, gdy wolimy np. nawigować z Android Auto / Apple CarPlay. W każdym razie to prekondycjonowanie jest kluczowe dla uzyskania wysokich prędkości ładowania DC zimą. Część energii jest wtedy zużywana na podgrzewanie, ale zysk czasowy na ładowarce jest tego wart.

Co się dzieje, gdy jest za gorąco?

Wysokie temperatury, zwłaszcza długotrwałe, przyspieszają niepożądane reakcje chemiczne wewnątrz ogniw, prowadząc do szybszej degradacji ich pojemności i wzrostu oporu wewnętrznego. Ponadto intensywne ładowanie (szczególnie DC) samo w sobie generuje ciepło. Jeśli temperatura otoczenia jest wysoka, a system chłodzenia baterii nie nadąża z odprowadzaniem nadmiaru ciepła, BMS również wkroczy do akcji i ograniczy moc ładowania, chroniąc ogniwa. Samochód może też intensywniej wykorzystywać system chłodzenia baterii (często cieczą), co słychać jako pracę wentylatorów czy pompy.

Długotrwałe parkowanie na słońcu w upalny dzień, zwłaszcza z baterią naładowaną do pełna (100% SoC), również nie jest korzystne dla jej żywotności. Jeśli to możliwe, warto parkować elektryka latem w cieniu lub garażu. Przy czym pamiętajmy: jednorazowe zaparkowanie w upale nie zrujnuje baterii, ale powtarzające się takie sytuacje (np. codzienne parkowanie na słońcu w upalne dni przez lata) mogą skrócić jej żywotność z 10-15 lat do 7-10 lat. A to już znaczna różnica prawda? Szczególnie powinni uważać posiadacze pojazdów z ogniwami NMC (ci wyposażeni w akumulatory z ogniwami LFP są odporniejsi) o chemii ogniw w dalszej części.

Magia krzywej ładowania – dlaczego 10% – 80% jest szybsze niż 50% – 100%?

Jak wspomniałam wcześniej, ładowanie, zwłaszcza prądem stałym (DC), nie przebiega z jednakową prędkością. Wykres mocy ładowania w funkcji stanu naładowania (SoC) nazywamy krzywą ładowania i jest ona charakterystyczna dla każdego modelu samochodu (a nawet może się nieznacznie różnić w zależności od wersji oprogramowania BMS).

Fazy krzywej ładowania

Typowa krzywa ładowania DC ma kilka faz:

1. Faza Początkowa (np. 0-10% SoC): Czasem moc jest nieco niższa, gdy BMS „rozpoznaje” warunki i stabilizuje parametry, dopasowuje temperaturę, itp.
2. Faza „Bulk” (np. 10-50/60% SoC): To okres, w którym akumulator przyjmuje energię najszybciej, często blisko maksymalnej mocy deklarowanej przez producenta (pod warunkiem optymalnej temperatury i odpowiedniej mocy ładowarki). Ogniwa są w stanie efektywnie absorbować duży prąd.
3. Faza Absorpcji (np. 50/60%-80% SoC): Moc ładowania zaczyna stopniowo spadać. BMS musi coraz precyzyjniej kontrolować napięcie na poszczególnych ogniwach, aby uniknąć ich przeładowania. Opór wewnętrzny baterii również rośnie wraz ze wzrostem naładowania.
4. Faza Nasycenia/Balansowania (np. >80% SoC): Prędkość ładowania znacząco spada. W tej fazie BMS skupia się na „dopychaniu” ostatnich procentów pojemności i, co bardzo ważne, na balansowaniu ogniw. Oznacza to wyrównywanie poziomu naładowania wszystkich ogniw w pakiecie do tego samego poziomu. Jest to proces czasochłonny, ale niezbędny dla dobrej kondycji ogniw i zachowania maksymalnej pojemności baterii.

Dlaczego to ma znaczenie w praktyce?

Znając dobrze krzywą ładowania w posiadanym aucie elektrycznym zdecydowanie warto tę wiedzę wykorzystać w praktyce, np. do planowania podróży. Podczas długich tras, korzystając z szybkich ładowarek DC, często bardziej efektywne czasowo jest ładowanie samochodu w zakresie, gdzie krzywa jest najwyższa, np. od 10-20% do 70-80%, i ruszenie w dalszą drogę do kolejnej ładowarki. Czekanie na naładowanie ostatnich 20% (od 80% do 100%) może trwać tyle samo, co ładowanie od 20% do 80%, a dostarcza znacznie mniej zasięgu.

Poza krzywa ładowania ma większy wpływ na czas ładowania niż nominalna moc maksymalna jaką jest w stanie przyjąć akumulator danego pojazdu. Patrzenie tylko na maksymalną moc ładowania (np. „ładuje się do 200 kW”) może być mylące. Ważniejsze jest, jak długo samochód utrzymuje wysoką moc i jak wygląda cała krzywa. Samochód A, który osiąga 200 kW tylko przez chwilę, a potem moc ładowania szybko spada do 100 kW, może w praktyce naładować się wolniej w zakresie 10-80% niż samochód B, który osiąga maksymalnie 170 kW, ale utrzymuje tę wartość przez dłuższy czas lub ma bardziej płaski spadek mocy. Niestety, mało który producent w swojej dokumentacji chwali się krzywą ładowania swoich modeli, pozostaje porównywanie dostępnych publicznie wyników (np. baza Fastned).

Wyścig napięć – co daje architektura 800 V w samochodzie elektrycznym?

Tradycyjnie, większość samochodów elektrycznych opierała się na architekturze elektrycznej o napięciu około 400V. Jednak od kilku lat to się zmienia. Jednym z pierwszych modeli 800 V był Porsche Taycan, a potem tę architekturę spopularyzowały auta Hyundai Motor Group (marki Hyundai i Kia, a także niedostępny w Polsce Genesis) w modelach m.in. Ioniq 5, EV6, Ioniq 6, EV9) i innych producentów, pojawiają się modele z architekturą 800V. Co to oznacza i jakie korzyści przynosi?

Prawo Ohma

Pamiętacie prawo Ohma? Ma ono znaczenie w kontekście mocy prądu: Moc (P) = Napięcie (V) x Natężenie (I).

Aby uzyskać wysoką moc ładowania (P), potrzebujemy albo wysokiego napięcia (V), albo wysokiego natężenia prądu (I), albo obu. Jednak wysokie natężenie prądu ma swoje wady:

• Generowanie ciepła: przepływ prądu przez przewody powoduje wydzielanie ciepła (straty mocy proporcjonalne do kwadratu natężenia, P = I²R). Im wyższe natężenie, tym więcej ciepła jest generowane.
• Grubość i masa przewodów: aby poradzić sobie z wysokim natężeniem i minimalizować straty cieplne, potrzebne są grubsze, a co za tym idzie, cięższe i droższe przewody miedziane, zarówno w infrastrukturze ładowania, jak i w samym samochodzie.

Korzyści z Architektury 800 V

Dzięki podwojeniu napięcia (z ~400 V do ~800 V), aby osiągnąć tę samą moc ładowania, potrzebujemy o połowę niższego natężenia prądu. Na przykład:

• Ładowanie mocą 200 kW przy 400V wymaga natężenia 500A (200 000 W / 400 V = 500 A).
• Ładowanie mocą 200 kW przy 800V wymaga natężenia tylko 250A (200 000 W / 800 V = 250 A).

Niższe natężenie prądu przy tej samej mocy przekłada się na:

1. Mniej generowanego ciepła: zarówno w kablach ładowarki, jak i w instalacji samochodu oraz samym akumulatorze wydziela się mniej ciepła. To ułatwia zarządzanie termiczne i potencjalnie pozwala na utrzymanie wysokiej mocy ładowania przez dłuższy czas.
2. Cieńsze i lżejsze przewody: Możliwość stosowania cieńszych kabli w samochodzie zmniejsza jego masę i koszt produkcji.
3. Potencjalnie szybsze ładowanie: mniejsze obciążenie termiczne pozwala „bezpieczniej” ładować z bardzo wysoką mocą. Architektura 800 V jest często warunkiem koniecznym do osiągania przez dany pojazd mocy rzędu 250-350 kW.
4. Wyższa efektywność: mniejsze straty cieplne oznaczają, że więcej energii z sieci trafia faktycznie do akumulatora.

Wyzwania architektury 800 V

Aby w pełni wykorzystać potencjał 800 V, potrzebna jest ładowarka DC, która potrafi dostarczyć wysokie napięcie. Starsze lub tańsze szybkie ładowarki mogą być ograniczone do 400-500 V. Samochody 800 V są zazwyczaj kompatybilne wstecznie (potrafią ładować się na stacjach 400 V, często za pomocą wewnętrznego konwertera), ale nie osiągną wtedy swojej maksymalnej prędkości ładowania.

Kolejna kwestia to koszt komponentów. Elementy elektrycznego wyposażenia auta przystosowane do pracy przy wyższym napięciu (falowniki, konwertery DC/DC, sam akumulator) mogą być droższe w produkcji, co wpływa na wyższą cenę samochodu. Mimo wyzwań, architektura 800 V jest postrzegana jako przyszłościowy kierunek, zwłaszcza dla samochodów z dużymi bateriami i potrzebą ultraszybkiego ładowania.

Akumulatory EV: czuć chemię

Generalnie w aktualnej ofercie rynkowej spotykamy się przede wszystkim z dwoma głównymi typami ogniw litowo-jonowych wypełniających bloki akumulatorów trakcyjnych poszczególnych aut elektrycznych: ogniwami LFP oraz NMC.

Ogniwa LFP i NMC różnią się składem chemicznym katody (elektrody dodatniej), co wpływa na ich właściwości, takie jak żywotność, bezpieczeństwo, gęstość energii czy koszt produkcji. Wyjaśnię to dokładniej.

Ogniwa LFP (Lithium Iron Phosphate)

W przypadku tych ogniw katoda wykonana jest z fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO₄). Anoda to zazwyczaj grafit. Baterie LFP charakteryzują się gęstością energii ok. 120 – 160 Wh/kg, co jest wartością niższą niż w przypadku ogniw NMC. W praktyce oznacza to mniejszy zasięg na kilogram akumulatora.

Natomiast zaletą ogniw LFP jest wysoka żywotność baterii (nawet 3000 cykli ładowania do 80% pojemności, co przekłada się na 15 lat dość intensywnego użytkowania). Akumulatory LFP są też wyjątkowo stabilne termicznie, są po prostu bezpieczniejsze od innych dostępnych dziś rozwiązań. Trudniej ulegają przegrzaniu czy zjawisku thermal runaway (niezbyt prawidłowo określany jako zapłon baterii, bateria nie płonie jak np. benzyna). To zasługa wiązań fosforanowych, które są odporne na rozpad w wysokich temperaturach.

LFP są też tańsze w produkcji, bo nie wykorzystują droższych pierwiastków takich jak nikiel czy kobalt, lecz powszechnie dostępne (i tanie) żelazo. Wadą LFP jest słabsza wydajność zimą (generalnie przy niższych temperaturach). Transport jonów spowalnia bardziej niż w przypadku ogniw NMC.

Ogniwa NMC (Nickel Manganese Cobalt)

W przypadku tych ogniw katoda wykonana jest z tlenku litowo-niklowo-manganowo-kobaltowego (LiNiMnCoO₂). Proporcje niklu, manganu i kobaltu różnią się w zależności od generacji (np. NMC 532, 622, 811 – liczby oznaczają stosunek Ni:Mn:Co). Anoda zwykle grafitowa.

Ogniwa NMC wyróżniają się wyższą gęstością energii niż LFP, osiągając zwykle ok. 200-260 Wh/kg. Teoretycznie pozwala to uzyskać większy zasięg przy tej samej objętości baterii. W praktyce jednak warto pamiętać, że zasięg jest wypadkową wielu czynników, nie tylko ilości zgromadzonej w akumulatorze energii, ale też wydajności układu napędowego, aerodynamiki itp.

Ogniwa NMC mają też niższą żywotność niż w przypadku LFP (ocenianą na ok. 2000 cykli ładowania), czyli ok. 7-10 lat intensywnego użytkowania. Są też mniej stabilne termicznie od LFP, a w niektórych wariantach (np. NMC 811) wyższe stężenie niklu zwiększa ryzyko przegrzania w razie w razie fizycznego uszkodzenia baterii czy przeciążenia.

Ogniwa NMC choć mają wyższą gęstość i często pozwalają oddawać większą moc (ma to znaczenie w szczególnie mocnych pojazdach, w takie ogniwa wyposażona jest np. Tesla Model S Plaid) to są też droższe w produkcji ze względu na użycie niklu i kobaltu – metali rzadszych i bardziej kontrowersyjnych (wydobycie kobaltu budzi kwestie etyczne ze względu m.in. na zatrudnianie w afrykańskich kopalniach kobaltu dzieci). Wreszcie zimą ogniwa NMC zachowają lepszą wydajność dzięki większej prędkości jonów w niskich temperaturach.

Podsumowanie – wiedza kluczem do zrozumienia ładowania

Ładowanie samochodu elektrycznego to proces znacznie bardziej złożony niż proste podłączenie wtyczki. Prędkość zależy od mocy ładowarki, możliwości samochodu (OBC, BMS, max moc DC), stanu naładowania i, co kluczowe, temperatury akumulatora. Zrozumienie tych zależności, a zwłaszcza koncepcji krzywej ładowania i wpływu temperatury, pozwala nie tylko optymalizować czas postojów w trasie (np. przez prekondycjonowanie i ładowanie w zakresie 10-80%), ale także świadomie dbać o żywotność najcenniejszego komponentu – baterii (unikając skrajnych SoC i temperatur, preferując ładowanie AC).

Nowe technologie, jak architektura 800V, przesuwają granice prędkości ładowania, a przyszłość obiecuje jeszcze szybsze metody czerpania energii przez pojazd, choć dziś ogłaszane rozwiązania typu „ładowanie szybkie jak tankowanie” to raczej ciekawostka, niż gotowe do wdrożenia rozwiązanie (szczególnie w Polsce, Chiny to zupełnie inna skala).

Dobrze jednak pamiętać, że elektromobilność to maraton, nie sprint. Świadome i odpowiedzialne podejście do ładowania pozwoli cieszyć się zaletami elektrycznej jazdy przez długie lata. Mam nadzieję, że przekazana tu porcja wiedzy uzupełniająca wiedzę z naszego poradnika o ładowarkach do samochodów elektrycznych, rzuci nowe światło na fascynujący świat przepływu elektronów do przyszłych pojazdów. Bo nie ulega wątpliwości, że kiedyś twój samochód też będzie elektryczny. To tylko kwestia czasu.

Źródło: opracowanie własne. Zdjęcie otwierające: Owlie Productions / Shutterstock

Część odnośników to linki afiliacyjne lub linki do ofert naszych partnerów. Po kliknięciu możesz zapoznać się z ceną i dostępnością wybranego przez nas produktu – nie ponosisz żadnych kosztów, a jednocześnie wspierasz niezależność zespołu redakcyjnego.

Artykuł Ładowanie samochodu elektrycznego bez tajemnic. Oto co musisz wiedzieć pochodzi z serwisu ANDROID.COM.PL - społeczność entuzjastów technologii.