Elektromos Autó Akkumulátor Feszültségének Működése
Az elektromos autók térhódításával egyre fontosabbá válik, hogy tisztában legyünk az akkumulátorok működésével és a töltés folyamatával. Ha veszünk egy elektromos eszközt, például mobiltelefont vagy laptopot, kapunk hozzá egy töltőkábelt is. Az elektromos autókkal azonban nem mindig ez a helyzet. Például a Tesla autókhoz 2022 tavaszától gyárilag nem biztosítanak töltőkábelt.
A Töltés Alapjai
Az elektromos autó töltését úgy is elképzelhetjük, mintha egy üveget töltenénk fel vízzel: a hálózat a víz forrása, az autó rendszere az üveg, míg a kábel az üveg száját képviseli.
Ezért nagyon fontos mutató, hogy az autónk fedélzeti töltője maximum mekkora töltőáram fogadására képes. Hiába van ugyanis 22kW töltési energia leadására is képes töltőkészülékünk, ha az autó saját töltője max. 6 kW-ot képes fogadni.
A töltőkábelek teljesítménye is közvetlenül befolyásolja a töltési sebességet. A teljesítményt általában kilowattban (kW) vagy amperben (A) adják meg. A leggyakrabban használt töltőkábelek teljesítménye 3,7 kW és 22 kW között változik.
A töltőkábelek teljesítménye és töltési sebesség meghatározza a töltés idejét. Nyilvánvalóan minél magasabb a teljesítmény és a töltési sebesség, annál rövidebb idő alatt tölthetjük fel elektromos autónkat.
Toyota Auris hibrid részletes adatok
Az elektromos autó töltéséhez használt töltőpontokat töltőkábellel csatlakoztatjuk a gépkocsihoz. Ezek azok a kis fali vagy Mode 2 töltő esetén a kábelbe integrált készülékek, amelyekről például a töltöttség szintjét is leolvashatjuk.
Egyfajta számítógépek, amelyek elsődleges feladata, hogy „kommunikáljon” az autó fedélzeti töltőjével és együtt garantálják a töltés biztonságát.
Mivel életveszélyes erősségű áram folyik rajtuk keresztül, az elektromos autó töltőkábeleknek szigorú biztonsági előírásoknak is meg kell felelniük. A jó minőségű töltőkábelek beépített védelemmel rendelkeznek, például túlfeszültség és túlmelegedés ellen.
A kábel típusa, csatlakozója és minősége határozza meg a kompatibilitást és a biztonságot. és a kábel-dugó kombinációktól (egységnyi idő alatt mennyi villamos energiát tudunk az akkumulátorba tölteni).
Töltőkábel Típusok
Az elektromos autók töltésére használt töltőkábelek többféle típusba sorolhatók:
Késések az elektromos Land Rover terveiben
- Mode 2 kábelek: Hagyományos háztartási aljzatba (230 V) csatlakoztathatók, beépített töltőelektronikával rendelkeznek.
- Mode 3 kábelek: Fali töltőkhöz és gyorstöltő állomásokhoz csatlakoznak, amelyek fixen be vannak kötve az elektromos hálózatba.
A Mode 3 kábelek különálló töltőállomásokhoz kapcsolódnak, amelyek fixen be vannak kötve az elektromos hálózatba, nem villásdugóval csatlakoznak.
Csak és kizárólag villanyszerelő szerelheti be őket. A Mode 3 töltőket gyakran nevezik fali töltőnek vagy gyorstöltőnek is. Ezek jóval nagyobb, 3,7 - 22 kW teljesítménnyel is képesek tölteni a járműveket.
A nyilvános töltőállomások többsége is Mode3 típusú „gyorstöltő”. Ilyen berendezést bárki felszereltethet a garázsába vagy a munkahelyi parkolóba.
A Feszültség, Áramerősség és Ellenállás Szerepe
Most lépjünk tovább, és ismerkedjünk meg a feszültséggel, az áramerősséggel és az ellenállással. A feszültség a villamos áramkörökben két, tetszőlegesen kiválasztott pont potenciálkülönbsége.
Tulajdonképpen az elektromos töltések mozgatásához szükséges „erő”, vagy másképpen: annak a munkának a mérhető kifejeződése, amit akkor kapunk, ha 1 C (coulomb) töltést juttatunk el egyik pontról a másikra.
Corolla elektromos ablak beépítés
Képzeljük el, hogy elengedünk egy labdát egy domb tetején, ami így a gravitáció hatására legurul. Ebben a példában a két pont a domb teteje és az alja. Az elektromos rendszerekben a feszültség is ehhez hasonló szerepet tölt be: a töltések a magasabb potenciállal rendelkező helyről az alacsonyabb potenciállal rendelkező hely felé áramlanak.
Most gondoljunk egy olyan folyóra, amely vízeséssel rendelkezik: egyértelmű, hogy minél magasabbról zuhan le a víz, annál nagyobb energiával rendelkezik. A feszültség is hasonlóan működik: minél nagyobb a potenciálkülönbség a két pont között, annál nagyobb lesz az energia, amely az áramlást hajtja.
A hétköznapi életben a leggyakrabban előforduló egyenfeszültésgek a 1,5, 3, 5, 9, 12 és 24 volt. Ahogyan 1,5 voltos elemekkel, úgy valószínűleg 12 voltos akkumulátorokkal is mindenki találkozott már.
Váltakozó feszültség esetén a 110, 230 és a 400 V a legjellemzőbb. Érdekes módon az Egyesült Államokban a 110 V a szabványos háztartási feszültségszint, míg Európa nagy részén, így Magyarországon is a 230 V a szabvány.
A 400 V-tal Magyarországon ipari környezetben találkozhatunk. Egy ceruzaelem tehát kb. 1,5 V feszültséget szolgáltat, egy háztartási dugalj pedig 230 V-ot.
Az elektromos autók akkumulátorai viszont jóval nagyobb feszültségtartományban működnek, hiszen nagy teljesítményt kell biztosítaniuk a motorok számára.
Az áramerősség azt mutatja meg, hogy egy adott vezetéken belül mennyi elektromos töltés halad át adott idő alatt. Mértékegysége az amper (A). Ha visszatérünk a korábbi hasonlatunkhoz, akkor az áramerősség tulajdonképpen megfeleltethető annak, hogy egy folyóban, vagy a folyó egy szakaszán mennyi víz áramlik át egységnyi idő alatt.
Egy átlagos LED-lámpa áramfelvétele kb. 0,02 A, viszont egy hajszárító már jóval magasabb áramerősséget igényelhet a működéséhez.
Az elektromos autók gyorstöltésekor a töltési teljesítmény attól függ, hogy mekkora feszültség mellett mekkora áramerősséget tud biztosítani a töltő. Például az IONITY hálózatában található 350 kW-os villámtöltők akár 500 amper áramerősséget is biztosíthatnak 700 voltos feszültség mellett.
Az olyan gyorstöltő hálózatok, mint az IONITY vagy a Tesla Supercharger tehát akár több száz kilowatt teljesítmény leadására is képesek, amihez jellemzően 400-800 V feszültség és 500-750 A áramerősség szükséges.
Az ellenállás az a tulajdonság, amely meghatározza, hogy egy anyag mennyire akadályozza az elektromos áram áthaladását.
Folytatva az eddigi példát, ha a feszültséget a folyó sodrásának, az áramerősséget pedig a víz mennyiségének tekintjük, akkor az ellenállás olyan, mint egy szűkülő partszakasz, amely akadályozza, tehát lelassítja a víz áramlását.
Másképpen: A fogyasztóknak az a tulajdonsága, ami megszabja, hogy adott feszültség esetén mekkora lesz az átfolyó áram erőssége: a fogyasztó elektromos ellenállása. Nagy ellenállású fogyasztó esetén kicsi az áramerősség, kis ellenállású fogyasztó esetén pedig nagy.
Bizonyos - a háztartásokban is előforduló - készülékekben azért szándékosan nagy az ellenállás, hogy a villamos energia hővé, vagy fénnyé alakuljon. Egy izzó volfrámszála például kifejezetten nagy ellenállású, hiszen így tud fényt kibocsájtani.
Az elektromosság egyik legalapvetőbb összefüggése az Ohm-törvény, amely szerint a feszültség (U) egyenlő az áramerősség (I) és az ellenállás (R) szorzatával. Ez azt jelenti, hogy egy fogyasztóra kapcsolt feszültség egyenesen arányos a fogyasztón átfolyó áram erősségével, vagyis minél nagyobb feszültséget adunk egy eszközre, annál nagyobb áram folyik át rajta - feltéve, hogy az ellenállása nem változik.
Akkumulátor Karbantartás és Tárolás
Zsoltnak teljesen igaza van abban, hogy a mai PHEV és BEV autókban lévő lítium-ion akkumulátorok nem szeretik a 100%-ra töltött állapotot, ezért nem szerencsés töltőn hagyni az autót a leállás idejére. Az viszont hatalmas tévedés, hogy azzal teszünk jót, ha teljesen lemerítve tesszük le az autót.
Az akkumulátor kutatással és fejlesztéssel foglalkozó szakértők egyetértenek abban, hogy az akku tárolásához a 40-50%-os töltöttség az ideális állapot. A gyakorlat is ezt támasztja alá.
A gyárakat 40-60% közötti töltöttségen hagyják el az akkumulátorok és a kereskedésben állva is igyekeznek ezt az állapotot fenntartani. Az sem véletlen, hogy az elektromos hálózat stabilizálására használt akkumulátoros energiatárolókat igyekeznek 50% körüli töltöttségen használni.
Az ilyenek esetében persze indokolhatná az is a fele töltöttséget, hogy ebből a helyzetből tudnak bármikor a lehető legtöbbet felvenni vagy leadni a hálózatba, a gyakorlatban azonban 49-51% között mozog az ilyen frekvencia stabilizáló telepek töltöttsége, tehát ha az üres szint lenne jó az akkunak, ezeket használhatnák 1-3% közötti töltöttségen is.
Lehetőleg 50% körüli akku töltöttséggel hagyjuk magára az autót. Egyes típusok fogyasztása kikapcsolt állapotban a nullát közelíti, más típusoknál működésben maradnak az akkut folyamatosan merítő rendszerek (pl. Tesla).
Aki tudja, hogy az autója álló helyzetben is merül, annak érdemes néhány naponta, hetente ránézni a töltöttségre (szerencsére sok típusnál ezt távolról, mobiltelefonos alkalmazással is megtehetjük). Aki nem tudja, hogy az autója hogyan viselkedik magára hagyva, nekik szintén a rendszeres ellenőrzést javasoljuk.
Védett, árnyékos helyen, ha lehet garázsban parkoljunk. Az akku az üres és tele állapoton kívül az extrém hideget és a forróságot sem kedveli.
A fenti tanácsokat elsősorban a meghajtáshoz szükséges energiát tároló akkumulátor hosszú élettartama érdekében érdemes megfogadni. Talán ez a legfontosabb, hiszen ez a villanyautók legértékesebb alkatrésze.
A villanyautósokat a hagyományos 12 V-os fedélzeti akku lemerülése hozhatja kellemetlen helyzetbe egy hosszabb üzemszünet végén. Bár a villanyautókban nincs indítómotor, egy teljesen lemerült fedélzeti akku esetén az autó nyitása és bekapcsolása is problémás lehet.
Érdemes átnézni az autó kézikönyvét, menürendszerét, több típusban van ugyanis akku karbantartás funkció. Ezt aktiválva az autó megakadályozza a 12 V-os akku lemerülését és időnként rátölt a nagy akkuról.
Egyes típusok csak bekapcsolt állapotban és/vagy a hajtó akku töltése közben töltik a 12 V-os akkut, ilyen autóknál érdemes lehet néhány naponta pár percre bekapcsolni, esetleg töltőre tenni az autót.
Akkumulátor Vizsgálata
A némelyik akku fedelén látható kijelző kicsit hasznos, reklámnak viszont jobb. A zöld pötty nem más, mint egy műanyagcsőbe helyezett zöld golyó, ami az elektrolit sűrűség hatására látható, vagy nem. Igen, de van hat cella, kis zöld golyócskája meg csak egynek.
Korábban, mint vizsgálati módszer rendelkezésre állt a savsűrűség-mérés. Mára, a gondozásmentes akkuk korában ez megoldhatatlan, mivel az "örökre vasalt" kialakítás kizárja ezt a módszert. Kár, mert a cellák állapotáról külön-külön információhoz jutottunk.
Az akku gyors vizsgálatának korábbi, szervizszinten általánosan használt eszköze a terhelővilla volt. Vagy mutatós műszer, vagy LED-diódasor adott információt úgy a terheletlen, mint (az akku kapacitásának valamennyire megfelelő) ellenállással terhelt kapocsfeszültségéről.
A vizsgálat a nagyon kis befektetést igénylő, olcsó készülékkel gyors és egyszerű ugyan, de a kapott információt kellő körültekintéssel kell kezelni. Ugyanazzal a terhelővillával teszteljük a 36 Amperóra tárolóképességű akkut, mint a 74 Amperórást, az egyszerű kis készülékbe pedig - rendszerint - egy terhelőellenállást építenek be.
Ennek ellenére alacsony ára miatt nagyon elterjedt, a kisszámú "akkus" vállalkozás kivételével általában még ma is "akku főműszernek" számít, sok gyártó kínálatában megtaláljuk.
Az egyszerű, olcsó multiméter leginkább a terheletlen feszültség és a töltőfeszültség mérésére lehet elégséges, terheléses vizsgálatra nem kifejezetten alkalmas.
Mára már jóval több információt adó eszközökkel dolgozhatunk. A Launch BESA-11 jelű ilyen készüléke az akku vizsgálatánál fél perc alatt állítja fel a diagnózist: ezt az akkut jónak, 69%-os "kihordási idejűnek" ítéli.
A vizsgálat előtt ki kell választanunk az adott akku névleges indítóáramának értékét, ennek megfelelő mértékben kerül a tesztelésnél terhelésre. Egyéb infókat is kapunk: a belső ellenállás értéke, ill. a kapocsfeszültség kerül kijelzésre.
A műszer egyébként alkalmas töltésvizsgálatra, önindítózási feszültség mérésére, ill. az akkumulátor és a motor közötti testkapcsolat vizsgálatára.
Ennél is több információt is kaphatunk az akku állapotáról, ha célzottan erre a feladatra kifejlesztett eszközt választunk. Ilyen pl. a Pico egyik fejlesztése.
tags: #elektromos #autó #akkumulátor #feszültség #működés