Zakaj napetost baterije pri pospeševanju pade: notranja upornost
Ko pospešite, napetost baterije pade in se nato dvigne, takoj ko popustite ročico. Ta pojav, imenovan padec napetosti, izhaja iz notranje upornosti celic in povezav: močnejši kot je tok, večji je padec napetosti med naporom in bolj se baterija segreva. Do določene mere je to normalno. Težava postane, ko zaradi padca izgubite moč, merilnik začne kazati napačne vrednosti ali pa se baterija izklopi. Tukaj je razloženo, od kod izvira, kaj ga poslabša in kako ga zmanjšati.
Bistvo
- Padec napetosti = tok × notranja upornost: podvojitev toka podvoji padec.
- Proizvedena toplota se povečuje s kvadratom toka: podvojitev toka jo poveča za štirikrat.
- Notranja upornost se poveča s hladnim vremenom, nizko napolnjenostjo baterije in staranjem.
- Prevelik padec povzroči izgubo moči, nato pa sproži izklope BMS ali krmilnika.
- Več celic vzporedno, zmogljivejše celice in dobre povezave zmanjšajo padec.
Mehanizem: notranja upornost
Baterija ni popoln vir napetosti. Celice, nikljevi trakovi, spajkani spoji, kabli in konektorji – vsi nudijo majhen upor pretoku toka. Ta upornost »poje« del napetosti takoj, ko tok steče, v skladu z Ohmovim zakonom:
napetost pod obremenitvijo = napetost v prostem teku − tok × notranja upornost
Primer izračuna z vrednostjo, izbrano za ponazoritev: če bi bila skupna upornost baterije 0,1 ohm, bi tok 100 A povzročil padec napetosti za 10 V med pospeševanjem. In ta upornost bi ves ta čas v notranjosti baterije razpršila 100 × 100 × 0,1 = 1 000 W toplote.
V bateriji se upornost ene celice pomnoži s številom celic v seriji in deli s številom celic vzporedno. Zato baterija z veliko celicami vzporedno veliko bolje ohranja svojo napetost.
Kaj povečuje padec napetosti
| Dejavnik | Zakaj |
|---|---|
| Visok tok | Padec je sorazmeren s tokom: nadgrajen krmilnik, dvomotorni pogon, speljevanje v klanec |
| Mraz | Kemija celic se upočasni, njihova notranja upornost se znatno poveča |
| Nizka napolnjenost baterije | Napetost v prostem teku je nižja, upornost pa se ob koncu praznjenja poveča |
| Staranje | Notranja upornost celic se povečuje s cikli in leti uporabe |
| »Energijske« celice | Zasnovane za kapaciteto, imajo višjo upornost kot zmogljive celice |
| Izrabljene povezave | Oksidiran ali zrahljan konektor, razpokan spajkani spoj: dodaten upor, ki se lokalno segreva |
Posledice za skuter
Moč, ki izginja
Razpoložljiva moč je produkt napetosti in toka. Če napetost med pospeševanjem strmo pade, krmilnik ne more več zagotoviti nastavljene moči, zlasti v klancu in ko je baterija skoraj prazna. Skuter se zdi »neodziven«.
Zmeden merilnik
Številni zasloni ocenjujejo preostalo napolnjenost na podlagi napetosti. Ob vsakem pospeševanju merilnik pade, nato pa se ob popustitvi ročice dvigne. Baterija se ne izprazni nenadoma: napetost preprosto pade pod obremenitvijo.
Izklopi
Ko napetost skupine celic pade pod spodnjo mejo BMS, ta izklopi baterijo, da jo zaščiti: vse ugasne. Krmilnik lahko prav tako zmanjša moč ali se izklopi, če zazna prenizko napetost. To je scenarij, podrobno opisan v našem vodniku baterija in BMS, ki se izklopita pri pospeševanju. V vsakem primeru odloča najšibkejša skupina celic: ena sama izrabljena skupina zadostuje, da se izklopi celotna baterija.
Toplota
Proizvedena toplota se povečuje s kvadratom toka. Baterija, pri kateri napetost močno pade, se močno segreje, toplota pa povzroči staranje celic, kar še poveča njihovo upornost. To je začaran krog.
Kako zmanjšati padec napetosti
- Prilagoditev krmilnika bateriji: omejite tok baterije na vrednost, ki jo celice z lahkoto prenesejo.
- Vožnja s temperirano baterijo: pozimi baterija, shranjena na toplem, veliko bolje ohranja svojo napetost.
- Preverjanje povezav: počrnel ali zrahljan konektor doda padec napetosti in ustvari vročo točko.
- Dodajanje baterije vzporedno: zunanja baterija si deli tok z notranjo. Naša zunanja baterija Performance (S) 72 V 15 Ah s celicami za visoko praznjenje je ustvarjena za to.
- Prehod na zmogljivejšo baterijo: celice za visoko praznjenje, več celic vzporedno, močne povezave. Naša baterija Performance 80 V 40,5 Ah za Nami Burn-E z Molicel P45B celicami zagotavlja do 450 A koničnega toka v primerjavi z 98 A pri originalni bateriji. Razlika je pojasnjena v članku baterija Performance ali Avtonomija.
Merjenje padca
Povezan BMS ali programabilni krmilnik omogočata beleženje napetosti in toka med pospeševanjem. Primerjava napetosti v prostem teku in napetosti pri največjem naporu daje predstavo o upornosti baterije: padec napetosti delite s tokom. Meritve ponovite v enakih pogojih (napolnjenost, temperatura) iz sezone v sezono: če se padec pri enakem toku znatno poveča, se baterija stara ali pa se povezava slabša. Branje podatkov celice je podrobno opisano v branje tehničnega lista litijeve celice.
Nasvet delavnice
Baterija, pri kateri napetost pade bolj kot prej pri enaki uporabi, skoraj vedno nakazuje na izrabljeno skupino celic ali povezavo, ki se segreva. Preden zamenjate baterijo, preverite napetost vsake skupine in stanje konektorjev. In če si res želite več moči, si oglejte naše baterije za električne skuterje Performance, preden posežete po krmilniku.
Pogosta vprašanja
Ali je normalno, da napetost ob vsakem pospeševanju pade?
Da, napetost vseh baterij pod obremenitvijo pade. Pomembna je velikost padca: če povzroči izklop baterije ali znatno izgubo moči, je baterija premajhna, hladna, prazna ali izrabljena.
Zakaj se moj merilnik dvigne, ko popustim plin?
Ker merilnik odčitava napetost, napetost pa se dvigne takoj, ko se tok zmanjša. Prava preostala napolnjenost se odčita v mirovanju, po nekaj trenutkih brez pospeševanja.
Zakaj je padec močnejši, ko je baterija skoraj prazna?
Ob koncu praznjenja je napetost v prostem teku nižja, notranja upornost celic pa se poveča. Zato isto pospeševanje povzroči večji padec napetosti, pogosto do praga izklopa.
Ali močnejši krmilnik reši težavo?
Ne, še jo poslabša: zahteva več toka, zato se padec napetosti in segrevanje povečata. Rešitev se skriva v bateriji.