Accelev v2 - technické vysvětlení funkcí

1. BatteryCare

Jedním z hlavních problémů při nabíjení baterie na 100% kapacity je její degradace. Jedno úplné nabití (záleží na chemickém složení) baterie způsobuje asi čtyřikrát větší „poškození“ než vybití baterie na 0% její kapacity (při udržování „bezpečného“ napětí alespoň 2,5V).

Nabíjení baterie je řízeno BMS (battery management system) s pasivním (odporovým) balancerem. Tento balancer není schopen sledovat každý jednotlivý článek baterie. Články jsou řazeny paralelně/-sériově v modulech. Kompletní moduly se tedy skládají z několika článků a až tyto moduly jsou řízeny balancerem jako samostatné jednotky.

Různé teploty článků, jejich stav, ba dokonce náhodné poškození nebo rozdíly ve výrobě, může způsobovat odlišný vnitřní odpor. Toto může způsobit přepětí jednoho z článků, byť modul (obsahující takový článek) vypadá, že je vhodně napájen. Pokud nedojde k přidání monitorování a vyrovnávání každého jednotlivého článku, je pak téměř nemožné této situaci během životnosti baterie zabránit.

Výrobci automobilů tuto situaci řeší nabíjením během konečné fáze s konstantním napětím, které je nastaveno pod hodnotu 4,2V (například 4,12V apod.), aby se snížila pravděpodobnost přepětí.

Jak to tedy vyřešit?

První a zároveň jednoduchou odpovědí je: nenabíjejte baterii na její plnou kapacitu! Některé elektromobily (jako třeba Tesla) mohou být nakonfigurovány tak, aby zastavily nabíjení při  90 % nebo na nižší hodnotě (Tesla tento postup doporučuje uživatelům, aby se zabránilo degradaci baterie). Můžete také zkusit sledovat stav nabití a vypnout nabíjení ve vhodnou dobu. Ano, toto není úplně pohodlné.

Případně můžete použít Accelev v2 a zapnout skupinu funkcí BatteryCare. Jednou z nich je „No Full Charging / Nanabíjet do plna“. Když nabíječka detekuje téměř plný stav baterie, nabíjení se zastaví (obvykle na úrovni 90-95 %). Tento způsob nabíjení prospěje životnosti vaší baterie.

Někdy potřebujeme mít k dispozici plnou kapacitu baterie (například před dlouhou cestou). V takovém případě můžeme zahájit nabíjení bez funkce „No Full Charging / Nenabíjet do plna“. Nabíječka bude nabíjet do téměř plného stavu baterie a poté bude nabíjecí proud postupně snižovat, aby udržela nižší napětí, než je obvyklé. Poslední fáze nabíjení může být trochu prodloužena, avšak baterie zůstane na hodnotě přibližně 4V (ne 4,12V) na článek. Nabíječka se zvládne naučit plynulejší finalizační charakteristiku, díky čemuž bude další plné nabití baterie plynulejší a kratší.

Věříme, že funkce BatteryCare může prodloužit životnost vaší baterie.

Funkce BatteryCare se zaměřuje na správnou a optimální finalizaci nabíjení baterie. Tato fáze začíná tehdy, když se dosáhne maximálního povoleného napětí (obvykle 4,12V na článek). Během této fáze (při disbalanci) dochází k rozdílným teplotám článků (více článků v jednom modulu řízených jediným BMS) a je tak docela možné způsobit přepětí v některých jednotlivých článcích, a tím pádem po nějaké době i způsobit stárnutí a poruchu celé baterie.

BatteryCare se během prvního nabíjení (první úplné nabití) pokouší naučit charakteristiky nabíjení vozidla a zapamatovat si je. Také snižuje nabíjecí proud, aby se minimalizovala doba nabíjení s maximálním možným napětím. Tato dokončovací fáze nabíjení může být až o 15 % delší než nabíjení běžnými nabíječkami.

Když BatteryCare dokončí učení nabíjecích charakteristik, Accelev v2 zvládne nabít elektromobil díky této funkci naplno, a to s proudem přizpůsobeným tak, aby během finalizace nedošlo k překročení napětí většího než 4,0V. Tato adaptivní metoda snižuje časovou ztrátu o 5-10 %, zatímco baterie bude o 5 % méně času v tzv. „nebezpečné zóně“.

Bezpečná zóna se počítá jako optimální rovnováha mezi rychlostí nabíjení a rizikem poškození – to platí pro všechny články, které jsou ve stejném stavu. Protože není možné měřit vnitřní odpor a teplotu každého jednotlivého článku (většina baterií má 2-4 termosenzory), je tento způsob dobře využitelný pouze v rámci ideálních laboratorních podmínek.

Výrobci automobilů chtějí nabízet rychlejší nabíjení. Snížením maximálního napětí na článek na 4,0V (s funkcí BatteryCare) dochází k prodloužení nabíjení během poslední fáze (finalizace), avšak dochází také k výraznému zvýšení bezpečnosti (zejména pokud je vozidlo intenzivně používáno, je teplo nebo naopak velmi chladno). Tento proces nemusí pomoci, když je baterie nová (během prvních 5000–10000km), ale začne mít pozitivní vliv později, když články již nejsou stejné, jako na začátku jejich používání (životnosti).

Vzhledem k tomu, že jsme obdrželi desítky otázek o tom, jak lze Accelev v2 srovnat s typickou 16A nebo 32A jednofázovou nabíječkou (EVSE), máme pro vás jednoduché obrázkové vysvětlení.

Typická 16A přenosná nabíječka připojená k 16A domovní zásuvce zcela vyčerpává jednu fázi. Rychlost nabíjení je okolo 3,3 – 3,5kW. K této fázi nelze připojit nic jiného (hrozí překročení jističe).

S Accelev v2 nabíječkou jsou rovnoměrně zatíženy dvě fáze. Nabíjení 3,3kW bude poté rozloženo a každá fáze zatížena na polovinu (přibližně 8A).

Můžete však plně zatížit obě dvě fáze a nabíjet tak 6,6-7,0kW, protože Accelev v2 nabíječka v sobě obsahuje funkci Grid Monitoring / Sledování sítě. Pokud je detekováno jakékoliv další zatížení, nabíječka sníží rychlost nabíjení (nebo nabíjení zastaví) po dobu existence takového nového zatížení. Poskytuje vám nejrychlejší možné domácí nabíjení pro automobily s jednofázovou palubní nabíječkou. Mezi těmito vozy najdeme Nissan Leaf, Jaguar I-Pace, Opel Ampera, Hyundai Kona EV a mnoho dalších.

32A nabíjení z jedné fáze s běžnou nabíječkou je možné, pokud vlastníte vyhrazenou průmyslovou zásuvku CEE 32A. To však něco stojí.

 

 

2. ReVive balancing

Tato funkce je určena k vyvážení baterie a oživení její chybějící kapacity. Takové oživení, založené na algoritmu pulzního nabíjení a pomalém vyvážení, může trvat až 10 hodin. Proces může být kdykoliv přerušen, avšak baterie nebude zcela vyvážená. Po dokončení funkce ReVive Balancing nemusí být elektromobil plně nabitý.

Před použitím funkce ReVive Balancing by měl být elektromobil nabit méně než na 10 % kapacity baterie (vůz můžete vybít například pomocí vytápění a jeho nastavení na maximální teplotu). Během nabíjení s touto funkcí může být funkce Grid Monitoring / Sledování sítě spuštěno, nicméně funkce BatteryCare musí být vypnuta. 

BMS (Battery Management System), které je soušástí každeho elektromobilu či plug-in hybridu (někdy výrobcem vozidla nazýváno jiným výrazem), vynakládá určitý čas (mimo kontrolu hlavních parametrů, jako je maximální napětí nebo proud) na vyvažování článků. V zásadě je to jednoduché. Nejběžnější metoda používá pasivní omezení celkové energie prostřednictvím odporové zátěže. Nejsilnější článek (určen prostřednictvím nejvyššího napětí) nebo častěji skupina takových článků (modul) je připojena k malým rezistorům, aby došlo ke snížení jejich celkové uložené energie. Tím snížit napětí, aby bylo podobné jako u většiny článků.

Tento proces není kontinuální, a také používá rezistory s poměrně nízkou spotřebou energie, aby se zabránilo vytváření tepla.

Hlavním problémem je, že není zcela jisté (ale nejpravděpodobnější), zda článek s nejvyšším napětím má nejvyšší kapacitu. Vzhledem k tomu, že se tato skutečnost může měnit, zatímco by napětí celé baterie (a SOC) bylo nižší, BMS se snaží ukládat některé informace o chování článků na různých úrovních SOP, aby byl lépe připraven, a tím předpovídat budoucí potřeby vyvažování. Zjednodušeně řečeno – článek s nejvyšším napětím při SOC = 100 % může být nejslabším při SOC = 10 % - není zde důvod jej vybíjet, když BMS ví, že tento článek ztratí toto vysoké napětí spolu s klesajícím SOC.

Protože všechny tyto informace uložené v BMS se používají k predikci celkové kapacity baterie, mohou se objevit nepřesnosti. Někdy je to způsobeno pouze chybou (bugem) v softwaru BMS (jako v případě Nissanu Leaf 30kWh před aktualizací, která tuto chybu opravila). Ve většině případů je to ale jen proto, že vozidlo není plně zatíženo nebo vybito; opačné situace by pomohly BMS shromažďovat více dat a lépe předpovídat skutečnou kapacitu.

Funkce ReVive Balancing používá algoritmus „Pulse-Relax“, který je známý z moderních 12V nabíječek s obnovou ztracené kapacity baterie. Elektromobil by měl být vybit na méně než 10 % SOC (zobrazeno na přístrojové desce elektromobilu), poté nabíječka během krátké doby intenzivně nabíjí baterii a posléze dojde k nejpomalejší možné rychlosti nabití. Tento proces se opakuje v různých časových intervalech.

S tímto schématem nabíjení všechny slabé články projeví své chování během různých SOC a BMS se rychle a přesně naučí, jak je v budoucnosti vyvážit. Lze říci, že dojde k „resetování“, avšak ve své podstatě dojde k aktualizaci veškerých informací o chování článků při různých SOC. Závěrečná doba (obvykle po 8-10 hodinách) představuje jen pomalé nabíjení vozu.

Ve většině případů se využitelná kapacita zlepší a SOH (State of Health, stav baterie) se může zlepšit. Používejte, prosím, tuto funkci přes noc, alespoň dvakrát za rok, čímž zlepšíte stav baterie a zachováte lepší využitelnou kapacitu.

 

3. SOP (State of Power)

SOP znamená stav výkonu elektroinstalace (je podobný SOC – stav nabití, SOH – stav baterie).

Tato funkce je zobrazena na hlavní obrazovce. Udává informace o kvalitě a schopnosti vašeho zdroje energie (domácí síťe - elektroinstalace).

Funkce vás bude varovat, když dojde k selhání sítě nebo když bude připojení špatné (nejen v nabíječce, ale celé v elektrické síti v domě nebo garáži).

SOP používá elektromobil jako zátěž k testování sítě pod napětím a je vypočítán takto:

= (pokles napětí na kilowatt)*(250/napětí na počátku)

Menší hodnoty = lepší zdroj energie.

To se však může změnit. Nabíječka vyhodnotí neočekávané zvýšení SOP jako potenciální poškození/selhání sítě. Nabíječka tak bude schopna detekovat stárnutí kabelů, zásuvek, zástrček, špatného kontaktu, pronikání vody do domácí sítě atd.

Hodnoty: 0-1  perfektní 1-2  běžné 2-3  špatné 3-4  velmi špatné, poraďte se s vaším elektrikářem 4+  nepoužívejte tuto síť k nabíjení, poraďte se s elektrikářem

 

4. Grid Monitoring

Nudí vás nabíjení s omezenou rychlostí nebo neustálé přetěžování jističů? Grid Monitoring (monitorování sítě) je stěžejní funkce, která vám umožní nabíjet s plným zatížením ve vaší síti (s maximálním možným proudem) bez rizika přetížených jističů. Využívá současné i v minulosti zaznamenané síťové napětí společně s naučeným průměrem SOP (více o SOP v kapitole 10.3), aby okamžitě reagovala (do jedné desetiny sekundy) na snížení rychlosti nabíjení vašeho elektromobilu. Poté monitoruje síť a po nějaké době obnoví nabíjení v plné rychlosti.

Používáme samoučící AI algoritmy (založené na neuronových sítích), takže po nějaké době vás tato funkce (pouze při automatickém režimu) ochrání před situacemi, kdy například nabíjíte své auto plnou rychlostí a  vaše manželka zapne 3-fázovou indukční desku.

Již žádné přetěžování jističů. Tento problém jsme vyřešili.

Získávání informací o chování vaší lokální sítě, včetně poklesů napětí způsobeného vašimi sousedy, je nyní vyřešeno. Nechte nabíječku, aby váš vůz rychle nabila, přičemž bude stále reagovat na aktuální stav AC sítě. Začne okamžitě řešit možnost přetížení jističe (po několika dnech by se nabíječka měla naučit přesněji chování sítě, čímž dojde zcela k zamezení takových situací). Obrázek výše ukazuje reakci Grid Monitoring / Sledování sítě Accelev nabíječky při nabíjení elektromobilu 3,6A (16A max). Žlutá/oranžová čára ukazuje skutečnou monitorovanou rychlost nabíjení.

První riziko přetěžování jističů nastalo při zapnutí elektrického ohřívače vody (majitel toto nemůže ovlivnit, protože se jedná o mechanismus ohřívače vody, který se zapíná náhodně). Protože doba, během které ohřívač vody pracuje (zahřívá vodu) byla krátká a celkový potřebný příkon nebyl tak velký, funkce Grid Monitoring / Sledování sítě se rozhodla rychle pokračovat v nabíjení.

Dále si můžete všimnout reakce na 3-fázovou indukční varnou desku. V závislosti na detekovanou zátěž (indukční deska může použít různou zátěž k vaření), je nabíjení elektromobilu „omezeno“ a poté obnoveno na plnou rychlost.