Jaká je degradace baterie elektromobilu po ujetých 224 tisících km?

Nedávno jsme pro vás měřili stav baterie 3,5 roku starého elektromobilu Hyundai Ioniq Electric 28 kWh, který má najeto 78 tisíc km. Ukázalo se, že využitelná kapacita baterie klesla o pouhých 4,5 % (podrobnosti si můžete přečíst v předchozím článku). Tentokrát jsme chtěli ověřit, jak je na tom s degradací stejný model, který je v provozu jen o pár týdnu déle, avšak s nájezdem 224 tisíc km! Slušná porce kilometrů, které najel Míra Tomíšek. Co nás v průběhu měření nejvíce zajímalo?

• Je rozdíl ve stavu baterie v porovnání s modelem se 78 tisíci km?
• Mají baterie stejné napětí?
• Jak se baterie vybíjí?
• Kdy poklesne kapacita baterie na 80 % původní kapacity?

Míra Tomíšek (vlevo), Tomáš Kazda (uprostřed) a Petr Beneš po skončení testu na E.ON nabíjecím hubu ve Vystrkově

Jak probíhal druhý test a jaké byly podmínky?

• Trasu jsme zvolili stejnou jako v prvním testu. Dálnice Brno – Vystrkov u Humpolce (E.ON nabíjecí hub), což je cca 103 km.
• Vyrazili jsme opět večer, abychom eliminovali vliv provozu.
• Venkovní teplota byla 8 stupňů, což je o 6 více než během prvního testu.
• Oproti prvnímu testu nefoukalo.
• Teplota baterie druhého elektromobilu při zahájení testu byla o 10 °C vyšší než při předchozím testu.
• Předpokládali jsme, že bude těžší baterii vybít hlavně díky lepším povětrnostním podmínkám. Předpoklad se splnil.
• Logovali jsme stejná data jako v prvním případě, neboli kompletní dostupnou diagnostiku.

Co všechno nám test odhalil?

Průběh vybíjení baterie

Baterii jsme ani v jednom případě při dojezdu na Vystrkov nevybili a museli jsme ještě pokračovat pár km po okresní silnici a pak se vrátit.
V případě druhého testu jsme baterii vybili na 1 % dle displeje (v prvním případě 9 %). Tento hlubší stav vybití nám lépe ukázal průběh vybíjení (vybíjecí křivku) hlavně v nejkritičtější části – v posledních 10 % kapacity.

Ze získaných dat o odebrané energii, byla sestavena vybíjecí křivka podle SOC na displeji obou elektromobilů – viz Obr.1. Výše položená křivka druhého testu má svůj důvod. Druhý testovaný elektromobil má vyšší kapacitu baterie a rychlost poklesu kapacity je nižší.

Obr. 1 Vybíjecí křivka dle SOC na displeji elektromobilů.

Pokles kapacity baterie elektromobilu

Po vybití do 1% kapacity (během druhého testu) zbylá využitelná kapacita byla následně aproximována do 0, abychom zjistili současnou dostupnou kapacitu baterie.
U elektromobilu s nájezdem 224 tisíc km je pokles kapacity na 27,04 kWh (původní dle výrobce 28 kWh), tedy pokles o 3,4 %. Při této rychlosti poklesu kapacity by došlo k poklesu na 80% původní hodnoty po 1,307 milionů km!
Zjištěná degradace baterie je výrazně menší než v případě prvního testovaného elektromobilu.
Zajímavostí pak bylo, že akumulátor elektromobilu s vyšším nájezdem ukončoval plné nabití battery packu při napětí o 3,4 V vyšším než u prvního elektromobilu. Tím dosáhl ke kapacitě, která je pro první vůz technicky nedostupná.

Vybíjecí charakteristiky obou elektromobilů

Na Obr.2 vidíme vybíjecí charakteristiky z obou testovaných elektromobilů. Napětí battery packu bylo přepočteno na jeden článek. Všimněte si, že napětí na konci vybíjení druhého elektromobilu výrazně klesá. Je to dáno vybíjením článku a prudkým poklesem jeho napětí při vybití. Tento pokles odpovídá ideální vybíjecí charakteristice daného článku.
Napětí je v případě druhého testovaného elektromobilu takřka po celou dobu vybíjení o něco vyšší. To může být dáno:

• menším vnitřním odporem článků způsobeným vyšší pracovní teplotou
• elektromobil s vyšším nájezdem ukončoval plné nabíjení při o něco vyšším napětí celého battery packu.

Obr.2: Vybíjecí křivka dle průměrné hodnoty na jeden článek bateriového modulu při prvním testu (červená barva), a druhém testu (modrá barva). Zvlnění směrem nahoru znamená menší odběr energie z baterie (jízda z kopce nebo pomalá jízda).

Čím může být výsledek testů ovlivněn?

U prvního testu svoji roli mohla sehrát nízká venkovní teplota. Při nízké teplotě mohlo dojít k nárůstu vnitřního odporu akumulátorů a tím k snížení množství energie, které z článku bylo získáno.
Dalším důvodem, proč je degradace akumulátoru druhého elektromobilu menší než u elektromobilu s menším nájezdem, může být fakt, že je mnohem šetrněji používán. Průměrná spotřeba (v posledním měsíci provozu) testovaného vozidla s nájezdem 224 tisíc kilometrů je těsně pod 11 kWh/100 km. V případě elektromobilu s menším nájezdem byla průměrná spotřeba těsně pod 14 kWh/100 km.
První testovaný elektromobil je nabíjený cca 50:50 AC vs DC. Druhý je z 80 % nabíjen na DC. I toto může mít pozitivní vliv na menší degradaci, a to i přes to, že se „traduje“, že pomalé AC nabíjení elektromobilům svědčí. Neříkáme však, že tomu tak je.

Celkový závěr testu elektromobilu s 224 tisíci km

Úroveň degradace baterie elektromobilu s nájezdem 224 tisíc kilometrů je velmi nízká. Odpovídá poklesu o 3,4 % v porovnání s původně deklarovanou kapacitou od výrobce.
Zajímavým zjištěním je také to, že maximální pracovní napětí druhého testovaného elektromobilu bylo o něco vyšší než u prvního s menším nájezdem, což vede k využití kapacity, která je pro první elektromobil nedostupná.

• Mohlo by se jednat o otevření části horního bufferu elektromobilu při dosažení určitého nájezdu nastaveného výrobcem.
• Další možností je určitá nerovnoměrnost nastavení limitů nabíjení pro různé battery packy od výrobce.
• Tento rozdíl napětí však zvýšil využitelnou kapacitu jen nepatrně, a i kdybychom ho zanedbali a brali v potaz jen kapacitu dostupnou po odečtení tohoto rozdílu a porovnali ji s kapacitou udávanou výrobcem, došlo by k poklesu pouze o 4,1 %. Což by při zachování poklesu kapacity vedlo k snížení kapacity na 80 % původní hodnoty po odjetí 1,081 milionu kilometrů. Kdo bude tak dlouho používat auto?

Shrnutí podmínek a výsledků obou testů

Co je dobré mít na mysli u elektromobilu?

S poklesem kapacity baterie klesá i množství dostupné energie v ní. Takže, když se dojíždí k nabíječce „na krev“ – při stejném tempu jízdy řidič ujede na stejná procenta kratší vzdálenost.

Na druhou stranu, užívejme elektromobil běžně. A užívejme si jeho výhody – ticho, plynulost, zrychlení, nulové lokální emise, levný provoz…

Který Ioniq se vám líbí více? ?

Jak hodnotíme baterie testovaných elektromobilů?

Oba elektromobily Hyundai Ioniq Electric 28 kWh pořízené v roce 2018 jsou ve velice dobré kondici. K očekávanému poklesu kapacity baterie na 80 % dojde za velkou porci kilometrů a v tu dobu budou již obě auta možná vyřazena z provozu. A jejich baterie pak bude dále sloužit několik dalších let v úložišti energie.

Poděkování patří Mírovi Tomíškovi za poskytnutí modrého elektromobilu na druhý test. Nalogovaná data opět poskytujeme FEKT VUT Brno k dalšímu studiu. Toto je další přidaná hodnota našich testů.

Petr Beneš, elektromobilní nadšenec jezdící jen na baterky; benes_petr@seznam.cz; www.linkedin.com/in/petrbenes-electromobility
Tomáš Kazda, vysokoškolský pedagog a vědec věnující se výzkumu Li-ion akumulátorů a navazujících bateriových systémů; https://www.linkedin.com/in/tomáš-kazda-a50556194