Johdanto
Sähköautojen vallankumous on tuonut mukanaan lukuisia muutoksia toimintatapoihin, lataamiseen ja ajodynamiikan ymmärtämiseen. Kuten kaikessa uudessa teknologiassa, sopeutumiselle ja käytön opettelulle on oltava tietty aika. Uusimpien ja tulevien sähköautojen käyttäjien kannalta uteliain asia on itse lataus. Vaikka ajoneuvon kytkeminen laturiin on melko helppoa, latausprosessissa on muutama erityinen seikka, jotka kaikkien EV-omistajien on hyvä tietää. Yksi mielenkiintoisimmista on kylmän sään vaikutus latausaikoihin ja akun suorituskykyyn. Tämä on täydellinen aika keskustella tästä aiheesta, koska talvi on tulossa, ja useimmat asiakkaamme asuvat mannermaisessa ilmastossa. Tämä tarkoittaa, että heidän akkukäyttöisten ajoneuvojensa latausajat ja suorituskyky vaihtelevat, kun ulkolämpötila lähestyy pakkasta. Selitetään siis, miksi sähköauton lataaminen talvella kestää kauemmin ja mitä fysiikkaa tämän ilmiön taustalla on.
Litiumioniakut ja kylmä sää
Riippumatta sähköajoneuvon tyypistä, akun koosta tai vuosimallista kylmä sää vaikuttaa aina akun suorituskykyyn. Litiumioniakut ovat erityisen alttiita alhaisille lämpötiloille, ja koska tämä akkuteknologia on hallitseva nykyaikaisissa sähköautomalleissa, tämä tarkoittaa, että ongelma on yleinen.
Litiumioniakut toimivat optimaalisesti 20-25 °C:n lämpötila-alueella. Useimmilla mannerilmastoalueilla ulkolämpötilat ovat syksyllä, talvella ja keväällä huomattavasti ihanteellisen alueen alapuolella, erityisesti öisin. Tämä vaikuttaa kaikkiin ajoneuvoihin, erityisesti niihin, jotka on pysäköity ulos. Lämpötilan laskiessa akun elektrolyytit muuttuvat viskoosimmiksi, mikä hidastaa ionien virtausta anodin ja katodin välillä. Tämä vähentää akun kykyä varastoida ja vapauttaa energiaa, mikä vaikuttaa suoraan sekä suorituskykyyn että latausnopeuteen.
Mitä tapahtuu sähköauton akun sisällä, kun lämpötila on alhainen?
Kemialliset reaktiot hidastuvat
Kylmän sään ja akkujen tärkein ongelma on se, että kemialliset reaktiot akun sisällä hidastuvat lämpötilan laskiessa. Litiumioniakut perustuvat litiumionien liikkumiseen anodin ja katodin välillä energian tuottamiseksi ja varastoimiseksi. Kylmät lämpötilat hidastavat tätä liikettä, mikä vähentää akun tehokkuutta.
Lisääntynyt sisäinen vastus
Kylmät lämpötilat yksinkertaisesti vaikeuttavat akun toimintaa. Akun sisäinen vastus kasvaa, mikä tarkoittaa, että sen on työskenneltävä kovemmin energian varastoimiseksi ja vapauttamiseksi. Tämä vähentää merkittävästi tehoa ja aiheuttaa sen, että akku menettää varauksensa nopeammin kuin lämpimissä olosuhteissa.
Kapasiteetin väheneminen
Akun kapasiteetti vähenee kylmissä lämpötiloissa. Tämä tarkoittaa, että vaikka akku olisi ladattu täyteen, sen kantama ei ole sama kuin kohtalaisissa tai lämpimissä lämpötiloissa. Tämä johtuu energiansiirron heikentyneestä tehokkuudesta kylmässä.
Lämmitystarpeesta johtuvat energiavuodot
Sähköautot kuluttavat usein kylmempinä kuukausina enemmän energiaa ohjaamon lämmittämiseen ja akun lämpötilan hallintaan, mikä rasittaa käytettävissä olevaa tehoa entisestään ja vähentää toimintasädettä. Sähköautoissa akku tuottaa energiaa kaikkeen, liikkumiseen, valoihin, ääniin ja lämmitykseen.
Mitä pitää tietää kylmällä säällä tapahtuvasta latauksesta
Kun tiedät kaiken edellä mainitun, on ymmärrettävää, miksi akut reagoivat hitaasti kylmänä talvena. Kun kytket akkukäyttöisen ajoneuvosi laturiin, tapahtuu seuraavaa.
Akun lämmitysjärjestelmän aktivointi
Nykyaikaisissa sähköajoneuvoissa on akunhallintajärjestelmät, jotka pyrkivät säätelemään akun lämpötilaa. Kun lämpötila laskee alle tietyn raja-arvon, nämä järjestelmät aktivoituvat ja käyttävät energiaa akun lämmittämiseen optimaaliseen latauslämpötilaan. Tämä prosessi varmistaa, että akku ei vahingoitu lataamalla liian kylmässä lämpötilassa, mutta se myös pidentää latausaikaa.
Vähentynyt lataustehokkuus
Kuten aiemmin mainittiin, kylmä sää lisää litiumioniakkujen sisäistä vastusta. Kun kytket sähköauton sähköverkkoon kylmällä säällä, akku ei ehkä pysty imemään energiaa yhtä nopeasti tämän vastuksen vuoksi. Tämä heikentynyt hyötysuhde aiheuttaa hitaampia latausnopeuksia erityisesti latauksen alkuvaiheessa.
Pikalatauksen rajoitukset kylmällä säälläPikalatausasemat, kuten monilla moottoriteiden taukopaikoilla, huoltoasemilla tai ostoskeskuksissa olevat asemat, tarjoavat suuren tehon akkujen nopeaa lataamista varten. Useimmat sähköautot kuitenkin rajoittavat pikalatureista otettavan virran määrää kylmissä olosuhteissa, jotta akku ei vahingoittuisi. 80 prosentin lataus saattaa kestää kesällä vain 30 minuuttia, mutta talvella sama pikalataus saattaa kestää paljon kauemmin.
Akun esivalmistelu
Joissakin sähköajoneuvoissa on ominaisuus, jota kutsutaan akun esivalmisteluksi. Tämä on kuin bensiinikäyttöisen auton moottorin lämmittäminen ennen ajoa, mutta se koskee akkukäyttöistä ajoneuvoa. Se lämmittää akun ennen latausta, mikä voi auttaa vähentämään kylmien lämpötilojen kielteisiä vaikutuksia latausaikoihin. Esilämmitys vaatii kuitenkin myös energiaa ja aikaa, mikä pidentää koko latausprosessia.
