Jak správně nabíjet elektromobil? Baterie jednoduše: mýty, LFP vs NMC a degradace
Jak správně nabíjet elektromobil? LFP vs. NMC, degradace baterie a nejčastější mýty
Máte elektromobil a bojíte se nabíjet na 100 %? Snažíte se za každou cenu držet baterii mezi 20 a 80 %? Nebo se vyhýbáte rychlonabíječkám, protože jste slyšeli, že DC nabíjení ničí baterii?
Kolem baterií elektromobilů vznikla za poslední roky obrovská spousta pouček. Problém je, že některé jsou zjednodušené, některé zastaralé a hlavně – neplatí stejně pro každý elektromobil.
Zásadní je totiž vědět, jakou baterii ve svém autě máte.
Jinak se chová LFP baterie a jinak NMC nebo NCA. A právě podle typu baterie bychom měli přizpůsobit i způsob nabíjení.
Pojďme si baterie elektromobilů vysvětlit jednoduše.
Nejdříve jedna důležitá věc: baterii nemusíte pořád hlídat
Elektromobil není mobilní telefon z roku 2005.
Moderní auta mají propracovaný Battery Management System – BMS, který baterii neustále sleduje a chrání.
Řídicí systém hlídá například:
-
napětí jednotlivých článků,
-
jejich teplotu,
-
nabíjecí a vybíjecí proud,
-
stav nabití,
-
rozdíly mezi články,
-
teplotní management baterie.
Když tedy na displeji vidíte 100 %, neznamená to nutně, že jsou články využity až na svou absolutní chemickou hranici. Výrobce může část fyzické kapacity baterie schovávat jako ochrannou rezervu.
Stejně tak při 0 % může v baterii ještě určité množství energie zůstat.
To ale neznamená, že je jedno, jak s baterií zacházíte.
Pokud chcete její životnost maximalizovat, několik základních pravidel smysl má.
LFP vs. NMC: dvě baterie, dva různé přístupy
V dnešních elektromobilech se nejčastěji setkáte především se dvěma skupinami baterií.
LFP
LFP znamená Lithium Iron Phosphate, tedy lithium-železo-fosfát.
Velkou výhodou LFP baterií je jejich dlouhá životnost, vysoký počet cyklů a dobrá tepelná stabilita.
Jejich nevýhodou je především nižší energetická hustota.
To znamená, že pro uložení stejného množství energie potřebujeme zpravidla těžší nebo větší baterii než u některých baterií NMC/NCA.
Proto se LFP často používá u základních a levnějších verzí elektromobilů.
Typickým příkladem jsou některé verze Tesly Model 3 a Model Y.
NMC a NCA
Další běžnou skupinou jsou baterie NMC a NCA.
NMC znamená nikl-mangan-kobalt.
NCA využívá kombinaci niklu, kobaltu a hliníku.
Jejich velkou výhodou je vyšší energetická hustota.
Výrobce díky tomu může nabídnout:
-
větší dojezd,
-
vysoký výkon,
-
nižší hmotnost baterie vzhledem k její kapacitě.
Proto tyto baterie často najdeme ve výkonnějších verzích elektromobilů nebo automobilech s dlouhým dojezdem.
Na druhou stranu jsou citlivější na některé provozní podmínky, především na kombinaci vysokého stavu nabití, vysokých teplot a dlouhého stání.
A tady se dostáváme k nejznámější otázce.
Mám elektromobil nabíjet jen do 80 %?
Odpověď zní:
Záleží na baterii.
Poučka „elektromobil se nabíjí maximálně na 80 %“ rozhodně není univerzální pravidlo.
U NMC/NCA dává 80 % pro každodenní provoz smysl
Pokud máte baterii typu NMC nebo NCA, je rozumné pro běžné každodenní používání nastavit nabíjecí limit například kolem 80 %.
Pokud denně spotřebujete třeba jen 20 nebo 30 % baterie, není důvod auto každou noc nabíjet až na 100 %.
Baterii obecně více vyhovuje pohyb ve střední části její kapacity než dlouhodobé stání úplně nabité.
To ale neznamená:
Nikdy nesmím nabít na 100 %.
Naopak.
Pokud jedete druhý den dlouhou trasu, klidně auto nabijte na 100 %.
Ideální je, aby automobil po dosažení vysokého stavu nabití zbytečně dlouho nestál.
Pokud tedy vyrážíte ráno v 7 hodin, můžete nabíjení naplánovat tak, aby bylo dokončeno krátce před odjezdem.
A co LFP? Tam je situace jiná
U LFP baterií může výrobce doporučovat pravidelné nabíjení na 100 %.
Důvodem není pouze samotná chemie baterie.
LFP články mají v určité části svého nabití relativně plochou napěťovou křivku. Pro BMS proto může být obtížnější přesně určit, kolik energie v baterii skutečně zbývá.
Plné nabití může systému pomoci zkalibrovat odhad stavu nabití.
Proto například u některých elektromobilů s LFP baterií není nabíjení na 100 % nic mimořádného.
A právě tady vzniká problém s univerzální radou:
„Elektromobil nikdy nenabíjejte nad 80 %.“
U jednoho auta může být takové doporučení rozumné, u jiného vůbec nemusí odpovídat doporučenému způsobu používání.
Je špatné nabíjet elektromobil na 100 %?
Samotných 100 % není něco, čeho byste se měli bát.
Důležitější je:
co s autem uděláte potom.
Rozdíl je mezi situací:
Nabiji na 100 % a za hodinu odjíždím na 600kilometrovou cestu.
a:
Nabiji na 100 %, zaparkuji auto na rozpáleném parkovišti a nechám ho tam stát několik dní.
Právě kombinace vysokého stavu nabití, vysoké teploty a času může u některých typů lithium-iontových baterií urychlovat jejich stárnutí.
Proto bych se nabíjení na 100 % nebál.
Jen bych u NMC/NCA baterie neměl potřebu nechávat automobil dlouhodobě stát plně nabitý, pokud to není nutné.
A co 0 %? Je úplné vybití nebezpečné?
Stejný extrém najdeme na druhé straně.
Ani dlouhodobé stání s téměř vybitou baterií není ideální.
Pokud přijedete domů například s 5 %, nemá smysl nechat auto několik týdnů stát a doufat, že se nic nestane.
Automobil totiž spotřebovává určité množství energie i při stání.
Extrémně nízký stav baterie proto není vhodný pro dlouhodobé skladování.
Opět ale není potřeba panikařit.
Pokud přijedete k rychlonabíječce s 5 nebo 10 %, je to při dlouhé cestě naprosto normální.
Dokonce je to často žádoucí, protože právě při nízkém stavu nabití dokáže baterie přijímat nejvyšší nabíjecí výkon.
Ničí rychlonabíjení baterii?
Další velmi rozšířený mýtus:
„DC rychlonabíjení ničí baterii.“
Realita je složitější.
Ano, velmi vysoké nabíjecí výkony znamenají pro baterii větší zatížení než pomalé AC nabíjení.
Jenže moderní elektromobil si sám hlídá, jaký výkon je baterie schopná bezpečně přijmout.
Pokud je baterie:
-
příliš studená,
-
příliš teplá,
-
téměř plná,
-
nebo v jiném nevhodném stavu,
auto nabíjecí výkon automaticky omezí.
Řidič tedy neurčuje, že do baterie „nacpe 250 kW“.
O tom ve výsledku rozhoduje automobil.
Pokud často cestujete, nemá smysl vyhýbat se rychlonabíjení jen ze strachu o baterii.
Rychlonabíjení je přesně funkce, pro kterou byl elektromobil navržen.
Pokud ale každý den přijedete večer domů a auto bude stát osm hodin v garáži, nemá zase žádný důvod hledat 250kW nabíječku.
Jednoduše ho připojíte k AC.
AC nebo DC? Co je pro baterii nejlepší?
Pro každodenní domácí používání je ideální především AC nabíjení.
Typický domácí wallbox nabízí například:
11 kW AC.
Pro baterii o kapacitě 60–80 kWh je to relativně malý výkon.
Auto se může pohodlně nabít přes noc a řidič nabíjení prakticky vůbec neřeší.
DC rychlonabíjení je naopak určeno především pro cestování.
Může nabídnout například:
50 kW,
100 kW,
150 kW,
250 kW
nebo u některých automobilů ještě více.
Ale neznamená to, že čím vyšší číslo vidíte na stojanu, tím vyšším výkonem se bude auto nabíjet.
Výsledný výkon vždy závisí na automobilu, baterii, teplotě a aktuálním stavu nabití.
Proč rychlonabíjení zpomaluje nad 80 %?
Možná jste si všimli, že elektromobil dokáže například z 10 na 50 % nabíjet obrovským výkonem, ale nad 80 % výkon výrazně klesne.
To je normální.
Čím více se baterie blíží plnému nabití, tím opatrněji ji musí systém nabíjet.
Právě proto je při dlouhých cestách často rychlejší:
přijet k nabíječce s nízkým stavem baterie, nabít například do 60–80 % a pokračovat dál
než:
nabíjet při každé zastávce až na 100 %.
Posledních 10 nebo 20 % může trvat neúměrně dlouho.
Výjimkou je samozřejmě situace, kdy těch několik procent skutečně potřebujete pro dosažení dalšího cíle.
Teplota baterie je extrémně důležitá
Lithium-iontové baterie nemají rády extrémy.
Vadí jim příliš vysoké teploty a při velmi nízkých teplotách mají omezenou schopnost přijímat vysoký nabíjecí výkon.
Moderní elektromobily proto používají aktivní teplotní management.
Baterii podle potřeby:
chladí nebo zahřívají.
Při cestě k rychlonabíječce některá auta baterii automaticky předehřejí.
Proto je dobré zadat nabíjecí stanici přímo do navigace automobilu.
Auto potom ví:
„Za 30 minut budeme rychle nabíjet.“
A začne baterii připravovat.
V zimě může být rozdíl v rychlosti nabíjení obrovský.
Co je degradace baterie?
Každá lithium-iontová baterie postupně stárne.
Stejně jako baterie v telefonu, notebooku nebo domácím úložišti.
Postupně ztrácí část své původní kapacity.
Tomu říkáme degradace.
Pokud měla například nová baterie využitelnou kapacitu 60 kWh a po několika letech má 55 kWh, část své původní kapacity ztratila.
To ale automaticky neznamená, že je baterie vadná.
Určitá degradace je přirozená.
Navíc nebývá úplně lineární.
Baterie může například část kapacity ztratit relativně rychle v prvních letech a následně se degradace výrazně zpomalí.
Co baterii nejvíce degraduje?
Na životnost trakční baterie má vliv celá řada faktorů.
Mezi nejdůležitější patří:
-
čas,
-
počet nabíjecích cyklů,
-
vysoké teploty,
-
dlouhodobé stání při velmi vysokém SOC,
-
dlouhodobé stání téměř vybité baterie,
-
způsob používání,
-
chemie článků,
-
kvalita teplotního managementu.
Proto nelze jednoduše říct:
Auto má 150 000 kilometrů, takže baterie musí být špatná.
Dvě stejně stará auta se stejným nájezdem mohou mít baterii v úplně jiném stavu.
Co je jeden nabíjecí cyklus?
Často se také špatně chápe pojem nabíjecí cyklus.
Jeden cyklus neznamená jedno připojení auta k nabíječce.
Pokud dnes nabijete z 50 na 70 %, zítra znovu o 30 % a další den o 50 %, dohromady jste dodali energii odpovídající jednomu plnému cyklu.
Proto vůbec nevadí automobil často připojovat k nabíječce.
Nemusíte čekat, až baterii úplně vybijete.
Naopak častější menší nabíjení může být z pohledu baterie velmi šetrné.
Musím baterii občas vybít do nuly?
Pro běžné používání ne.
Není potřeba pravidelně jezdit elektromobilem do úplného vybití.
Staré poučky typu „baterii musíte vybít a potom úplně nabít“ pocházejí z jiných typů akumulátorů a nelze je jednoduše aplikovat na moderní lithium-iontové baterie.
Existují specifické situace, kdy může být hlubší vybití a následné nabití využito například při diagnostice nebo kalibraci BMS.
To ale není standardní každodenní postup pro majitele elektromobilu.
Jak tedy elektromobil správně nabíjet?
Celé téma můžeme nakonec výrazně zjednodušit.
Pokud máte NMC nebo NCA
Pro běžný provoz můžete používat například limit okolo 80 %.
Potřebujete maximální dojezd?
Nabijte klidně na 100 %, ideálně před odjezdem.
Není nutné se bát rychlonabíjení, pokud ho potřebujete.
A pokud nemusíte, nenechávejte auto dlouhé dny stát úplně nabité nebo téměř vybité.
Pokud máte LFP
Řiďte se především doporučením výrobce konkrétního auta.
Pravidelné nabíjení na 100 % může být u LFP zcela normální a může pomáhat správné kalibraci odhadu stavu baterie.
Ani zde ale není potřeba auto pravidelně vybíjet úplně do nuly.
A pro všechny elektromobily platí
Používejte auto normálně.
Není potřeba každou cestu plánovat podle toho, jestli baterii náhodou neublížíte.
BMS se o většinu ochrany postará za vás.
Pokud můžete nabíjet doma, nabíjejte doma.
Pokud jedete dlouhou trasu, používejte rychlonabíječky.
Pokud potřebujete celý dojezd, nabijte auto na 100 %.
A pokud denně využijete jen malou část baterie, nemusíte ji mít neustále plnou.
Nejdůležitější je vědět, jakou baterii máte
Největší chyba je vzít jednu univerzální poučku z internetu a aplikovat ji na všechny elektromobily.
LFP není NMC. NMC není NCA.
Jednotlivé baterie mají jiné vlastnosti a výrobci navíc používají rozdílné konstrukce bateriových packů, chlazení, ochranné rezervy i software BMS.
Proto bych před řešením otázky „Jak správně nabíjet?“ začal úplně jinou otázkou:
Jakou baterii vlastně moje auto používá?
Jakmile znáte odpověď, správný způsob používání je mnohem jednodušší.
A především – baterie elektromobilu není něco, čeho byste se měli bát. Je to komponent navržený pro každodenní používání po mnoho let a stovky tisíc kilometrů.
Další články z blogu
Pročtěte si i další náhodně vybrané články ze světa elektromobility
