Jak se baterie elektromobilu popasovala s letními teplotami?

Unikátní letní cestu 14 elektromobilů kolem republiky jsme podnikli hlavně za účelem získání srovnávacích dat chování jednotlivých elektromobilů. Tato část se nám povedla. ?

Jedním ze 14 elektromobilů byl stejný elektromobil, kterým jsme jeli i zimní cestu – Hyundai Ioniq Electric. I v létě jsme tímto elektromobilem nalogovali stejná data o spotřebě, rekuperaci a vlivu teploty na rychlost nabíjení a spotřebu. A mohli srovnávat.

Stejně jako v zimě, tak i letní data jsme s radostí poskytli Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií VUT Brno k dalšímu studiu.

Než dám opět slovo doc. Tomášovi Kazdovi, který zhodnotí i letní data, pojďme si připomenout uložení baterií v elektromobilu Ioniq Electric. Moduly jsou uložené pod zadními sedačkami a v kufru. Baterie je vzduchem chlazená, vzduch se nasává pod prostřední zadní sedačkou. Výduchy nasávaného vzduchu jsou v zadní části kufru. Schematická část baterie je na obrázku níže (zdroj: https://www.ioniqforum.com/threads/management-of-battery-temperature.8874/page-2).

Čísla bateriových modulů jsou následující:

Pod sedačkami jsou moduly 1 – 3 a 10 – 12, tyto moduly jsou šestičlánkové. V kufru jsou moduly 4 – 9, moduly jsou desetičlánkové. Celkem má tedy Ioniq 96 bateriových článků, celková využitelná kapacita baterie je 28 kWh.

Tabulka níže ukazuje teploty modulů v létě před a po nabíjení.

Tomáši, v létě byla venkovní teplota o cca 30 stupňů vyšší v porovnání s cestou v zimě. Jak se s těmito podmínkami popasovala baterie elektromobilu?

Teplota bateriových modulů se pohybovala se v rozmezí 25 °C až 43 °C, což jsou ideální teploty pro provoz baterie. Díky těmto teplotám mohlo být o něco urychleno nabíjení, jelikož baterie nikdy nebyla na jeho začátku studená a neměla velký vnitřní odpor. Tato skutečnost nejspíše vedla také ke zvýšení efektivity rekuperace, byť množství rekuperované energie bude ovlivněno i změnou stylu jízdy během zimy a léta.

To je pravda, v létě jsme nabili na dalších 100 km o cca 8 min rychleji v porovnání se zimou a narekuperovali jsme přes 43 kWh (v zimě přes 28 kWh).

Zajímavé je, že jak nabíjení v létě, tak nabíjení v zimě vede ke zvýšení průměrné teploty modulů vždy o cca 8 °C. Je tedy otázkou, zda teplotní management nehlídá maximální hodnotu ohřevu akumulátoru tak, aby byla o 8 °C vyšší než před započetím nabíjení. Ani v zimě, ani v létě nedochází k nikterak rapidnímu ohřevu při nabíjení. Není třeba se obávat, že by se v létě akumulátor při nabíjení ohřál na teplotu, která by pro něj byla riziková jak z pohledu rychlé degradace, tak z pohledu bezpečnosti.

To rád slyším. Avšak teplotní rozdíl bateriových modulů mezi zimní a letní cestou je velký.

Maximální a minimální teploty jednotlivých modulů baterie elektromobilu

Podíváme-li se na stabilitu teploty, tak při letním provozu se teploty v kufru měnily maximálně o 16 °C pod sedačkou pak o 15 °C. Je tedy jasně patrné, že během léta je teplota akumulátorů takřka totožná, ať se moduly nachází kdekoliv. Podíváme-li se na hodnoty změřené během zimní jízdy, zjistíme, že teplota u baterií umístěných v kufru se mění podstatně výrazněji, a to až o 23 °C a u baterií umístěných pod sedačkou o 21 °C. Tento rozdíl je způsoben tendencí k většímu prochladnutí baterií umístěných v kufru během jízdy.

Baterie umístěné pod sedačkou jsou ohřívány a/nebo chlazeny z kabiny auta a dosahují v průměru vyšších teplot.

Porovnáme-li následně rozdíly mezi maximální a minimální teplotou v létě a v zimě zjistíme, že v případě baterií umístěných pod sedačkou je největší rozdíl u modulů 3 a 10 a to 25°C. V případě modulů umístěných v kufru je největší rozdíl teplot mezi zimním minimem a letním maximem u modulů 4 a 9 a to 31 °C. Tyto moduly v zimě poklesly na nejmenší zaznamenané teploty.

Když se dívám na schéma uložení modulů výše, vypadá to, jako by nebyla dostatečná izolace „na konci“ modulů pod sedačkou a „na začátku“ modulů v kufru.

Toto nám může říct jen výrobce. ?

Doc. Tomáš Kazda (vpravo) a Petr Beneš

Jaký je podle tebe závěr, když porovnáš zimní a letní cestu z pohledu teploty baterie elektromobilu? Máme se obávat zimního provozu elektromobilu?

Zimní i letní teploty jsou v rozmezí hodnot, které nejsou pro akumulátory nikterak výrazně nekomfortní a bylo potvrzeno, že s BMS jsou akumulátory provozovány takřka v ideálních podmínkách. Ani za teplého letního dne nedocházelo k přehřívání akumulátorů a současně je dobře patrné, že v případě léta teplotní management funguje velmi přesně. K drobným odchylkám, především díky různému umístění bateriových modulů, dochází v zimě, kdy bateriové moduly mají větší tendenci prochladnout. V zimě dochází k většímu rozptylu provozních teplot, a to především u modulů 4 a 9, díky čemuž by mohlo docházet k rychlejší degradaci článků v těchto modulech. Avšak toto by měl detekovat a kompenzovat BMS systém. Nutno podotknout, že k těmto rozdílům dochází pouze v případě provozu za velmi nízkých teplot, vy jste tehdy jeli až v mínus 18 °C v noci. To není běžná teplota, za které je elektromobil provozován.

Tomáši, díky za tvůj pohled a analýzu dat. Můj závěr je, že při běžné venkovní teplotě v našem regionu ať v zimě nebo v létě nemám obavu o kondici baterie.

Jak zimní, tak letní elektrojízda kolem republiky ukázala bezproblémovost provozu elektromobilu. K tichu, lokální bezemisnosti a plynulosti se v létě přidává v rychlejším nabíjení, menší spotřebě a větší rekuperaci energie. Prostě pohoda. ?

Petr Beneš, elektromobilní nadšenec jezdící jen na baterky; benes_petr@seznam.cz; www.linkedin.com/in/petrbenes-electromobility