استراتژی ها می توانند اثرات منفی شارژ سریع بر سلامت باتری را کاهش دهند

با افزایش محبوبیت وسایل نقلیه برقی (EV) ، شارژ سریع به عنوان یک ویژگی ضروری برای رانندگانی که به دنبال سرعت و راحتی هستند ، ظاهر شده است. اما در زیر جذابیت آن یک نگرانی فزاینده است: اثرات شارژ سریع بر عمر باتری خودرو و طول عمر . در حالی که این امر چرخش سریعتر در جاده را امکان پذیر می کند ، قرار گرفتن در معرض مکرر در برابر شارژ سریع ولتاژ بالا می تواند به تدریج سلامت باتری را به خطر بیاندازد ، عملکرد و طول عمر را کاهش دهد. خوشبختانه چندین استراتژی وجود دارد که صاحبان وسایل نقلیه و مهندسان می توانند برای کاهش اثرات منفی شارژ سریع بر سلامت باتری ، پیاده سازی کنند.

درک اینکه شارژ سریع بر شیمی باتری تأثیر می گذارد

برای قدردانی از میزان شارژ سریع بر باتری EV ، مهم است که ابتدا شیمی باتری اساسی را درک کنید-بیشتر لیتیوم یون (Li-Ion) . این باتری ها انرژی را از طریق یون های لیتیوم که در طول چرخه شارژ و تخلیه بین آند و کاتد حرکت می کنند ، ذخیره می کنند. شارژ سریع جریان های بالایی را برای تسریع در این فرآیند فراهم می کند ، اما همچنین باعث افزایش دمای داخلی و فشارها می شود و منجر به استرس بر روی اجزای کلیدی می شود.

هنگامی که در معرض شارژ سریع مکرر قرار می گیرند ، اثرات منفی زیر ممکن است رخ دهد:

• آبکاری لیتیوم : با نرخ شارژ بالا ، لیتیوم می تواند به جای جذب در ساختار آن ، به عنوان یک لایه فلزی روی آند سپرده شود. این باعث کاهش لیتیوم فعال ، افزایش مقاومت می شود و ممکن است باعث ایجاد مدارهای کوتاه شود.

• تخریب حرارتی : شارژ سریع باعث ایجاد گرما می شود که باعث خرابی حلال های الکترولیت ، کاهش کارایی و افزایش خطر فراری حرارتی می شود.

• سایش الکترود : شارژ مکرر استرس بالا می تواند منجر به ریزگرداندن الکترودها شود و یکپارچگی ساختاری و حفظ ظرفیت آنها را کاهش دهد.

این اثرات به مرور زمان جمع می شود و در نهایت کوتاه مدت طول باتری و افزایش خطر مشکلات عملکرد را کاهش می دهد.

طول عمر باتری چیست و چرا برای صاحبان EV اهمیت دارد؟

طول عمر باتری به این امر اشاره دارد که باتری چقدر ظرفیت خود را برای ذخیره و تأمین انرژی به طور موثر حفظ می کند. برای اتومبیل های برقی ، طول عمر یک معیار بحرانی است - نه فقط برای دامنه بلکه برای ارزش کلی وسیله نقلیه . یک باتری با عملکرد تخریب شده می تواند دامنه رانندگی ، شتاب آهسته را محدود کند و زودتر از آنچه انتظار می رود نیاز به تعویض گران قیمت دارد.

براساس داده های صنعت ، بیشتر باتری های مدرن EV به گونه ای طراحی شده اند که 8 تا 15 سال یا بیشتر تحت استفاده عادی قرار دارند. با این حال ، رفتارهای شارژ تهاجمی می تواند این طول عمر را تا چند سال کاهش دهد. از آنجا که باتری یکی از گرانترین اجزای یک EV است ، محافظت از سلامت آن برای مقرون به صرفه بودن و پایداری ضروری است.

طول عمر باتری یک شکل استاتیک نیست - با الگوهای استفاده ، شرایط محیطی و مهمتر از همه ، عادات شارژ شکل می گیرد . اینجاست که استراتژی به مرحله اجرا در می آید.

استراتژی 1 - مدیریت شارژ هوشمند برای جلوگیری از استرس اوج

یکی از مؤثرترین روشها برای حفظ عمر باتری ، مدیریت شارژ هوشمند است . این شامل انتخاب نه تنها زمان و چند بار شارژ سریع است بلکه از سیستم های مدیریت باتری (BMS) نیز برای بهینه سازی منحنی شارژ استفاده می کند.

در اینجا برخی از بهترین روشها وجود دارد:

شارژ	تأثیر باتری عادت	توصیه
شارژ سریع به 100 ٪	استرس زیاد	روزانه به 80 ٪ محدود شود
شارژ در هنگام امواج گرما	خطر حرارتی	در ساعات خنک کننده شارژ کنید
تخلیه های مکرر کامل	سایش چرخه عمیق	شارژ در 20-30 ٪

اکنون اکثر EV ها با نرم افزاری همراه هستند که به کاربران امکان می دهد حداکثر شارژ (به عنوان مثال تا 80 ٪) را محدود کنند و شارژ برنامه ریزی کنند . در ساعات خارج از اوج استفاده از این ویژگی ها نه تنها عمر باتری را افزایش می دهد بلکه در صورت اجرای صورتحساب زمان استفاده ، می تواند هزینه های برق را نیز کاهش دهد.

استراتژی 2 - استفاده از سیستم های خنک کننده منفعل و فعال

کنترل حرارتی در به حداقل رساندن مهم است تخریب سریع شارژ . از آنجا که شارژ سریع باعث افزایش دمای باتری می شود ، سیستم های خنک کننده نقش مهمی در حفظ ایمنی و ماندگاری دارند.

EV ها به طور معمول از دو نوع سیستم خنک کننده استفاده می کنند:

• خنک کننده منفعل : از جریان هوای طبیعی یا همرفت استفاده می کند. کمتر پیچیده است اما ممکن است در هنگام شارژ سریع یا در آب و هوای گرم ناکافی باشد.

• خنک کننده فعال : از گردش خون مایع یا اجباری برای تنظیم دقیق تر دما استفاده می کند. این مؤثرتر اما پیچیده تر و پر انرژی تر است.

هنگام شارژ سریع ، کاربران باید:

• ایستگاه های شارژ سایه دار یا کنترل شده با آب و هوا را ترجیح می دهند

• اجازه دهید باتری قبل از از سرگیری عملیات خنک شود

• در صورت وجود ، خواندن دمای BMS را کنترل کنید

خنک کننده فعال خودکار ، در رابطه با یک الگوریتم مدیریت حرارتی هوشمند ، تضمین می کند که باتری ها در طول جلسات شارژ با قدرت بالا در محدوده دمای مطلوب باقی می مانند ، از این طریق پایداری شیمیایی را حفظ می کنند و از تجزیه حرارتی جلوگیری می کنند.

استراتژی 3 - مدولاسیون منحنی را برای تعادل سرعت و ایمنی شارژ کنید

همه شارژ سریع به همان اندازه مضر نیست. منحنی شارژ - چگونه جریان به مرور زمان اعمال می شود - به طور گسترده ای بر سلامت باتری تأثیر می گذارد. یک رویکرد متداول برای به حداقل رساندن آسیب ، شارژ شده است ، جایی که بار اولیه سریع است و به دنبال آن کاهش تدریجی با نزدیک شدن باتری به ظرفیت کامل می رسد.

این استراتژی به دلایل مختلف مفید است:

• آبکاری لیتیوم را در مراحل اولیه محدود می کند

• سنبله های حرارتی را در حالت های بالاتر شارژ کاهش می دهد

• از استرس ولتاژ نزدیک به ظرفیت کامل جلوگیری می کند

تولید کنندگان EV و شبکه های شارژ به طور فزاینده ای شارژرها را برای پشتیبانی از منحنی های قابل تنظیم طراحی می کنند. هنگامی که کاربران می توانند پس از رسیدن به ظرفیت 50-60 ٪ انتخاب ، شارژ 'حالت اکو' را یا سرعت بار را محدود کنند ، احتمال پیری شتاب را کاهش می دهد.

سرعت شارژ همیشه نباید به حداکثر برسد. با درک و استفاده از پروفایل های شارژ پویا ، کاربران هنوز هم می توانند از راحتی شارژ سریع بدون قربانی کردن سلامت طولانی مدت باتری لذت ببرند.

استراتژی 4 - جلوگیری از چرخه شارژ سریع مکرر

در حالی که گاه به گاه شارژ سریع بعید است که آسیب های ماندگار را انجام دهد ، و این امر به روش اصلی شارژ می تواند باعث کاهش باتری شود. شارژ سریع مکرر منجر به افزایش استرس حرارتی و مکانیکی می شود ، که با قرار گرفتن در معرض ولتاژ بالا مکرر همراه است.

در اینجا برخی از استراتژی

• از شارژ سطح 2 در خانه استفاده کنید برای نیازهای روزانه

• شارژ سریع برای موارد اضطراری یا سفرهای مسافت طولانی را رزرو کنید

• باتری سلامت (SOH) را کنترل کنید با استفاده از برنامه ها یا تشخیص های پردازنده ، وضعیت

• بین شارژ آهسته و سریع به سایش بپیچید

این رویکرد متعادل به کاربران امکان می دهد ظرفیت و عملکرد را حفظ کنند در حالی که هنوز از شارژ سریع در صورت نیاز واقعی استفاده می کنند.

استراتژی 5 - پیش شرط باتری قبل از شارژ سریع

پیش شرط باتری استراتژی است که در آن دمای باتری قبل از شروع شارژ به محدوده بهینه منتقل می شود. این امر به ویژه در آب و هوای سرد یا گرم که در آن باتری های لیتیوم یون می توانند در هنگام شارژ در خارج از پنجره دمای ایده آل خود ، دچار ضرر یا آسیب شوند.

برخی از EVS قبل از شارژ سریع ، ویژگی های پیش شرط خودکار را ارائه می دهند ، به خصوص هنگام شروع یک شارژر سریع. برای رانندگان وسایل نقلیه بدون این ویژگی ، برنامه ریزی دستی مهم است:

• در هنگام سرد شدن باتری از شارژ خودداری کنید

• قبل از وصل شدن ، وسیله نقلیه را به مدت 15-20 دقیقه رانندگی کنید

• برای جلوگیری از شوک دما در داخل زمستان در داخل خانه شارژ کنید

با اطمینان از باتری در منطقه حرارتی ایده آل خود ، پیش شرط مقاومت داخلی را به حداقل می رساند ، بازده شارژ را بهبود می بخشد و آسیب ساختاری را کاهش می دهد.

سوالات متداول (متداول)

آیا شارژ سریع همیشه طول عمر باتری EV را کاهش می دهد؟

لزوماً استفاده گاه به گاه از شارژ سریع در شرایط کنترل شده (خنک کننده خوب ، کاهش هوشمند و درصد بار محدود) تأثیر کمتری دارد. با این حال ، شارژ سریع ولتاژ مکرر و ولتاژ بالا می تواند طول عمر باتری را با گذشت زمان کاهش دهد.

آیا می توانم هر روز ماشینم را سریع شارژ کنم؟

از نظر فنی امکان پذیر است ، اما توصیه نمی شود . روزمره شارژ سریع باتری را در معرض استرس تکراری قرار می دهد و احتمال تخریب را افزایش می دهد. از شارژ منظم (سطح 2) برای استفاده روزانه استفاده کنید و شارژ سریع را برای نیازهای خاص ذخیره کنید.

چگونه می دانم شارژ سریع به باتری من آسیب می رساند؟

ممکن است متوجه شوید دامنه کاهش یافته ، سرعت شارژ کندتر یا خراب شدن SOH. برخی از EV ها به کاربران امکان مشاهده داده های سلامت باتری را می دهند ، در حالی که برخی دیگر به برنامه های شخص ثالث یا تشخیص مرکز خدمات نیاز دارند.

امن ترین پنجره برای حفظ سلامت باتری چیست؟

حفظ باتری بین 20 ٪ تا 80 ٪ پیشرفته (SOC) بهینه در نظر گرفته می شود. اجتناب از هزینه های کامل و تخلیه های عمیق باعث کاهش استرس مکانیکی و شیمیایی می شود.

پایان

وعده شارژ سریع غیرقابل انکار است - این کلید راحتی EV و پذیرش انبوه است. با این حال ، همانطور که دیدیم ، اثرات شارژ سریع بر عمر باتری خودرو و طول عمر پیچیده و متعاقب آن است. بدون مدیریت دقیق ، کاربران ممکن است سرعت کوتاه مدت را برای تخریب بلند مدت تجارت کنند.

با استفاده از استراتژی های هوشمند مانند برنامه های شارژ هوشمند ، کنترل حرارتی ، مدولاسیون منحنی شارژ ، پیش شرط و تعادل عادت ، صاحبان EV می توانند خطرات مرتبط با شارژ سریع را به طرز چشمگیری کاهش دهند.

با پیشرفت فناوری باتری ، این بهترین شیوه ها اطمینان می دهد که EV های امروز برای سالهای آینده قابل اعتماد ، کارآمد و ارزشمند هستند. جاده پیش رو سریع است - اما با ابزارهای مناسب ، لازم نیست کوتاه باشد.