Proste ładowanie? Co powinieneś wiedzieć o krzywej ładowania

Proste ładowanie? Co powinieneś wiedzieć o krzywej ładowania

Na proces ładowania ma wpływ wiele czynników, które warto znać i uwzględniać w codziennej eksploatacji samochodu. Zróżnicowane moce ładowarek, poziom naładowania baterii, czy warunki pogodowe sprawiają, że każde ładowanie będzie przebiegać inaczej. Jak się w tym nie pogubić? W przypadku ładowania DC, pomocna jest krzywa ładowania.

Krzywa ładowania

Krzywa ładowania pomaga zrozumieć proces ładowania baterii samochodu, umożliwiając tym samym zaplanowanie ładowania tak, by trwało jak najkrócej. W przypadku ładowania auta ładowarką DC, najważniejszym czynnikiem kształtujący ją jest BMS (BMS – Battery Management System) naszego pojazdu, czyli system decydujący o mocy jaką pojazd przyjmie do baterii z ładowarki.

Zadaniem BMS jest zarządzenie procesem ładowania w taki sposób, by zapobiec nierównomiernemu ładowaniu ogniw lub przeładowaniu czy przegrzaniu baterii. Krzywa ładowania to wykres, który ilustruje zależność pomiędzy poziomem naładowania baterii a mocą ładowania, a tym samym szybkością całego procesu.
Proces ładowania samochodu składa się z trzech głównych faz. Warto pamiętać, że trudno tu o jeden standard, a różnice między poszczególnymi autami mogą być znaczące. 

1. Pierwszy etap ładowania – do 10-20% pojemności baterii – wiąże się z przygotowaniem baterii do ładowania i stopniowym rozpoczęciem całego procesu. Na tym etapie w przypadku wielu modeli aut (choć nie wszystkich) BMS stopniowo pozwala na przyjmowanie od ładowarki coraz większej mocy, a krzywa kieruje się w górę.

2. Drugi etap ładowania – do 80% pojemności baterii – najczęściej (ale znowu – wiele zależy od konkretnego modelu pojazdu) oznacza najszybsze tempo ładowania baterii. Moc ładowania stabilizuje się na wysokim poziomie, ale zarazem zaczyna spadać. Im bateria jest pełniejsza, tym wolniej jest ładowana.

3. Trzeci etap ładowania – powyżej 80% – szybkość ładowania baterii gwałtownie spada, gdyż system BMS obniża jego tempo w celu przedłużenia żywotności baterii.

Przykładowo, w przypadku krzywej ładowania BMW iX1 xDrive widać, że pierwszy etap ładowania kończy się bardzo szybko i efektywność ładowania osiąga maksymalny poziom już przy niskim, bo kilkuprocentowym poziomie naładowania baterii. Po przekroczeniu poziomu 20% naładowania baterii, moc ładowania zaczyna powoli spadać, a na poziomie 80%, coraz drastyczniej.

Ładowanie nierówne ładowaniu

Warto jednak pamiętać, że nie ma jednej „standardowej” krzywej ładowania, ponieważ proces ładowania (pomijając warunki laboratoryjne), będzie przebiegał inaczej. O jej kształcie decyduje wspomniany BMS, którego działanie różni się – i to niekiedy dość znacznie – w zależności od producenta i modelu samochodu. Nie bez znaczenia jest również pojemność baterii, moc ładowania danej ładowarki czy poziom naładowania baterii w momencie rozpoczęcia procesu oraz czynniki zewnętrze – jak temperatura.

Poniżej prezentujemy Wam przykładowe krzywe ładowania aut. Warto spojrzeć na to, jak bardzo się między sobą różnią.

Auto chińskiego producenta – MG – najefektywniej ładuje się w przedziale od około 5% do 50% naładowania baterii.

Hyundai Kona osiągnął moc ładowania rzędu 100 kW przy około 10% naładowania baterii i od tego momentu moc ładowania zmniejsza się stopniowo. Największy spadek mocy ładowania widać przy poziomie 80% naładowania baterii.

Zwróćcie uwagę, jak szybko gotowy do ładowania blisko pełną mocą gotowy jest Hyundai Ioniq i jak długo może się ładować na wysokim poziomie. Także i w przypadku tego auta, widać spadek mocy przy 80% naładowania baterii.

Również warunki panujące na zewnątrz i związana z nimi temperatura baterii decydują o szybkości ładowania samochodu. Poniższy wykres  – dla Hyundai Kona w wersji z 2022 roku – nie pozostawia wątpliwości: proces ładowania akumulatora wydłuża się wraz ze spadkiem jego temperatury. Odgrywa ona mniejszą rolę dopiero, gdy bateria jest naładowana przynajmniej w 70%. A zatem samochód elektryczny warto jest garażować, a także w miarę możliwości rozgrzać przed ładowaniem.

Źródło: https://lecircuitelectrique.com/en/charging/

Optymalnie, by przyjąć maksymalną moc ładowania, temperatura baterii powinna być wyższa niż 30 stopni Celsjusza. Niektóre samochody elektryczne wyposażone są w specjalne systemy grzewcze, które przed rozpoczęciem ładowania podgrzewają baterię, przygotowując ją do ładowania. Niestety, nie wszystkie pojazdy nimi dysponują.

Inne czynniki

Oczywiście na szybkość ładowania samochodu wpływ ma moc ładowarki oraz może mieć liczba samochodów korzystających ze stacji w tym samym momencie. Często (w zależności od wyposażenia stacji ładowania) moc dzielona jest bowiem pomiędzy wszystkie podłączone pojazdy, co może odbić się na tempie procesu.  

Przykładowo, na stacji DC o mocy ładowania do 150 kW, wyposażonej w dwa złącza CCS, pojedynczy pojazd może osiągnąć właśnie taką moc ładowania (oczywiście, jeśli jego parametry techniczne na to pozwalają). Jednakże, jeśli podłączy się do tej ładowarki w czasie trwania sesji drugi samochód, maksymalna moc ładowarki 150 kW zostanie podzielona pomiędzy oba pojazdy, w zależności od jej typu, na dwa pojazdy po równo (tak jest w przypadku najpopularniejszych w sieci GreenWay ładowarek DC marki Delta) lub w innych proporcjach.

Warto pamiętać, że krzywe ładowania dla poszczególnych modeli aut są sporządzane w określonych warunkach pogodowych, zazwyczaj „doskonałych”, zarówno dla pojazdu z przygotowaną baterią (jeśli ma taką funkcję), jak i dla pojazdu bez przygotowania, a już te dwa scenariusze prowadza do zupełni innych kształtów wykresów. Przygotowanie baterii w zależności od warunków pogodowych i trybu jazdy (miasto, autostrada) może trwać od 20 do 40 minut.

Na krzywą ładowania nie warto patrzeć krzywo. Wbrew pozorom nie jest skomplikowana i pozwala lepiej zaplanować ładowanie elektryka i przy okazji oszczędzić czas spędzony na stacji. Umiejętne ładowanie baterii zwiększa również jej żywotność, co w przyszłości może mieć wpływ na zasięg i koszty eksploatacji samochodu. Skoro można o auto zadbać – to czemu nie?