36: ŠKODA CITIGO iV - VW e-UP - Seat Mii - testovanie batérie (2021)

V rámci testovania diagnostiky VCDS na novom elektromobile Škoda Citigo iV (výroba 2020, po facelifte) sme zároveň skontrolovali základy správania batériového systému. Údaje ako minimálne / maximálne napätie článkov sa nezverejňujú, ale ide o najdôležitejší údaj určujúci životnosť batérie (počet nabíjacích cyklov do určitého poklesu kapacity). Podľa dostupných údajov má batéria 36,8kWh a využiteľná kapacita je 32,3kWh. Hodnoty nabitia (%) v článku sú len odhadované podľa ukazovateľa stavu batérie.

Test nabíjania / leto:

• výkon cez domácu nabíjačku 2,5kw (cez aplikáciu je možné nastaviť pomalé nabíjanie, vtedy je výkon 1,25kw - hodnoty sa môžu mierne líšiť podľa napätia v sieti a strát vo vedení / v predlžovačke)
• za 9 hodín sa batéria nabila na 60% (podľa aplikácie), odhadovaný čas do konca 6h,40min, čo vychádza spolu 15h,40min
• odpojenie nabíjačky bolo o 19 hodín, bez sledovania presného času ukončenia nabíjania na 100%

Test nabíjania 2 - v softvéri vozidla sme obmedzili maximálnu hodnotu SOC na 80%. Napätie článkov po skončení nabíjania 3,970-3,979V, celkové napätie cca 334V (pri 100% 350,5V).

Test vybíjania:

• Asi pod 20%  sa zobrazila prvá hláška o nízkom stave akumulátora a automaticky sa zapol režim ECO. Tento režim napríklad mierne obmedzí maximálny výkon a kúrenie. Nejde o žiadne podstatné zmeny, režim sa dá kedykoľvek vypnúť, alebo prepnúť do ECO+ s výraznejšími obmedzeniami.
• Pri poklese kapacity pod 15% (zhodnotené len odhadom - "palivomerom" na prístrojovke) sa zobrazila ikona rezerva paliva (ako na bežnom aute) a zároveň sa povinne aktivoval režim ECO / ECO+ (na výber). Maximálna rýchlosť vozidla bola limitovaná na 95km/h, ale po stlačení tzv. kick-downu zrýchľovalo bez obmedzenia (štandardný limit 135km/h). Výkon bol mierne obmedzený (podľa ukazovateľa PWM na 50%), zobrazovaný dojazd 25km, teplota v interiéri citeľne klesla, vyhrievanie sedačiek / okien nefungovalo.
• Ďalšia fáza poklesu bola okolo 10% dojazdu, trvalo sa aktivoval režim ECO+, auto pocitovo nekúrilo (fúkanie išlo, rovnako odhmlievanie čelného okna), výrazne obmedzený výkon na 30% (rozbiehanie asi na úrovni bežného spaľovacieho auta pri pokojnej jazde), pričom sa ďalej počas vybíjania ešte znižoval. Aktivoval sa rýchlostný limit 83km/h (kvôli diaľniciam, kde auto nesmie ísť pod 80km/h).
• Po zaparkovaní s dojazdom 1km sme batériu ešte vybili svetlami a krátkymi jazdami na 0. Nasledovala 0,5h prestávka, potom znova vybíjanie z dojazdu 3km (pri nečinnosti napätie batérie jemne stúpne, preto 3km pribudli). Po opätovnom dosiahnutí 0km s autom ešte stále nebol problém ísť (až do vypnutia pohonu sme test nerobili) a nasledovalo sledovanie údajov diagnostikou.

Výsledky diagnostiky po vybití na 0km dojazdu (VCDS 20.9.1 Beta / 21.3.0, 2 testy):

• teplota batérie 14,266 stupňov Celzia, 2. test nekontrolované
• celkové napätie batérie 289,5V, druhý test 289V
• maximálne dovolené napätie v systéme: 357V (4,25V/článok)
• obmedzenie prúdu podľa SW 54A (z toho vychádza 15,633kW čo by zodpovedalo 1/4 maximálneho výkonu motora 61kw + určitá rezerva pre napájanie systémov)
• napätie článkov 84 kusov x 3,444-3,455V, pri 2. meraní 3,436-3,445V
• spotreba pri státí - zapnuté zapaľovanie + rádio + stretávacie svetlá + fúkanie vzduchu 2/7 = 0,4kw

Celkový dojazd bol pri teste 204km, pričom až do limitovania bola jazda bez šetrenia (test maximálnej rychlosti, obiehanie, kúrenie na 22 stupňov, 1/2 jázd večer so svetlami, teplota okolia 5-15 stupňov, niekedy dážď). Priemerná spotreba bola podľa palubného PC bola nad 16kWh/100km, pričom bežná až do testu bola asi o 15% nižšia. Pri 2. meraní bol celkový dojazd 180km, teplota okolia -10 až +5 stupňov, rovnako bez obmedzovania komfortu, hlavne krátke jazdy v meste. Celkový dojazd sa hlavne v chladnom počasí mení podľa dĺžky jednotlivých jázd - výrazne vyšší bude pri 20km cestách, ako pri 2km, pretože prvotné vykúrenie interiéru je energeticky náročnejšie oproti udržiavaniu teploty.

Kapacita batérie / životnosť

Systémy vo vozidle riadia nabíjanie / vybíjanie (limity) tak, aby čo dochádzalo k čo najmenšej degradácii batérie. To ale platí len na začiatku, následne sa pokles môže kompenzovať zmenou napäťových limitov nabíjania / vybíjania. Dojazd tak v prvých rokoch nebude klesať vôbec, alebo len minimálne, degradácia sa môže kompenzovať rezervnou kapacitou (viď úvod, Citigo iV má v rezerve 4,5kWh). Takýto prístup v na začiatku obmedzí degradáciu batérie (nevyužívaním rezervy) a neskôr udrží dojazd. V čase, keď už dojazd klesne výraznejšie, bude cena za kWh náhradnej batérie výrazne nižšia a zároveň auto po 10-15 rokoch zastará (jeho využitie bude čoraz viac ako rezervné / 2. alebo 3. auto v rodine, kde aj polovičný dojazd bude s prehľadom stačiť na väčšinu jázd).

https://batteryuniversity.com/learn/article/electric_vehicle_ev

Maximálne softvérové napätie článku v Citigo iV je 4,25V (koncová na domácej nabíjačke bola nižšia, viď koniec článku). Táto hodnota sa zdá ako akceptovateľné maximum, ideálna by ale bola jednoduchá možnosť nastaviť obmedzené nabíjanie napríklad na 4,1V. Väčšina majiteľov totiž dojazd (265km NDEC) takmer nikdy medzi domácimi nabíjaniami nevyužije a po pripojení nabíjačky neplánuje jej odpojenie. Môžnosť nastaviť plán s maximálnou úrovňou nabitia (v percentách kapacity) je len v aplikácii a nedá sa nastaviť ako fixný / pravidelný limit. Bežný majiteľ preto nabije články na 100% (4,25V), aj keď nasledujúci deň nikde nechce ísť, alebo má v pláne celý týždeň len minimálne jazdenie. Týmto spôsobom sa zbytočne znižuje celková kapacita batérie.

Článok o životnosti batérií a jej predlžovaní zmenou nabíjania:  

https://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries

Rezerva 4,5kWh u Citiga iV je podľa nameraných napätí nastavená hlavne na vybíjaciu časť rozsahu. Maximálne napätie Li-ion článkov býva podľa typu 4,2-4,4V a vybíjacie 2,8-3,0V. Hodnota sa líši podľa presného zloženia článkov.

Článok o pracovných napätiach batérií:

https://batteryuniversity.com/learn/article/confusion_with_voltages

https://siliconlightworks.com/li-ion-voltage

Meranie po nabíjaní:

Vozidlo bolo pripojené k domácej AC nabíjačke 2.5kW viac ako 19 hodín, nameraná celková sporeba meračom bola 39,88kWh, odhad spotreby cez palubný počítač 325km. Rozdiel spotreby asi 20% (oproti využiteľnej kapacite batérie) je spôsobený pravdepodobne stratami v samotnej nabíjačke / vedení / internej nabíjačke vozidla / nepresnosťou merania.

Pri priebežnej kontrole po 9h 10min bolo nabitie na stave 60% / odhad dojazdu 185km, z čoho vychádza rýchlosť domáceho nabíjania približne 20km dojazdu za hodinu. Takéto vyhodnocovanie je rozumnejšie, ako "nabitie celej baterky", pretože v ňom je zohľadnená spotreba vozidla (je rozdiel, či máte model so spotrebou 12kWh / 100km, alebo 22kWh/100km) a výsledok nie je deformovaný kapacitou batérie (rovnaké vozidlo s väčšou batériou sa môže nabíjať rovnako rýchlo, rozdiel kapacity je už zohľadnený v maximálnom dojazde). Základné veličiny, ktoré by sme teda mali pri elektromobiloch sledovať, sú dojazd a rýchlosť nabíjania v kilometroch za hodinu. Rýchlosť nabíjania je ešte potrebné rozdeliť na domácu (cez dodanú nabíjačku / wallbox, ideálne ak sa požadovaný denný / celkový dojazd vie doplniť počas domáceho parkovania) a rýchlonabíjanie (na cestách, tu sa sústreďujeme na čas, ktorý si počas dlhých ciest môžeme dovoliť stráviť nabíjaním).

Diagnostikou zistená hodnota - rozidel počítadiel celkového nabitého a vybitého výkonu, bola 32,978kWh. Táto hodnota by mala znamenať energiu, ktorú sme spotrebovali pri dojazde na 0. Využiteľná kapacita je teda o niečo vyššia ako papierová (alebo ide o odchylku systému), zároveň bolo auto pri vybití stále pojazdné.

Napätie článkov bolo po nabíjaní maximálne 4,179V, čo je rozumná hodnota vzhľadom na životnosť, zároveň oproti maximálnemu dovolenému napätiu (4,25V) je rezerva pravdepodobne využiteľná už len pri regenerácii (tá je pri nabitej batérii výrazne obmedzená, aby nedošlo k prebitiu batérie). Celkové napätie batérie bolo po viacerých nabíjaniach približne 350,25V.

Posledná zmena článku 3/2021.