Akun mittareiden ymmärtäminen

Toisin kuin bensiiniauton polttoainesäiliön mittaamisessa, jossa nestemäärä voidaan yksinkertaisesti mitata, sähköautoissa ei ole vastaavaa mekanismia akkujen osalta. Tästä syystä akkujen mittaustiedot ovat monimutkaisia ja perustuvat asiantuntijoiden arvioihin.

Akun varaustaso, toimintasäde ja kapasiteetti lasketaan ajoneuvon akkujärjestelmän avulla, jota kutsutaan usein nimellä BMS.

Tässä artikkelissa selitetään, miten eri akkumittarit lasketaan, sekä joitakin siitä johtuvia yllättäviä piirteitä.

Akun varaustaso

Akun varaustaso on ajoneuvon näyttämä prosenttiluku, joka vaihtelee välillä 0–100 %.

Tämä luku kuvaa ajoneuvon arviota siitä, kuinka paljon akussa on jäljellä käyttökelpoista energiaa. Se ei tarkoita, että akku olisi fyysisesti tyhjä, kun lukema on 0 %, tai että akku olisi saavuttanut absoluuttisen fyysisen rajansa, kun lukema on 100 %.

Tämä johtuu siitä, että sähköautojen akuissa on sisäänrakennetut turvamekanismit. Nämä mekanismit auttavat suojaamaan akkua vaurioilta, sillä litiumioniakut voivat vaurioitua, jos ne purkautuvat liian alhaiselle varausasteelle.

Valikoima

Akun toimintasäde, jota kutsutaan myös nimellistoimintasäteeksi, on ajoneuvon arvio siitä, kuinka pitkälle se pystyy ajamaan nykyisellä akkulatauksella.

Ajomatka perustuu kiinteään kulutusoletukseen, joka määräytyy kyseisen maan sääntelyviranomaisen vahvistaman ajoneuvon virallisen luokituksen perusteella. Se vastaa kysymykseen:

"Kuinka pitkälle auto pystyy ajamaan, jos se kuluttaa energiaa virallisesti ilmoitetun hyötysuhteen mukaisesti?"

Ajomatka muuttuu yleensä ennustettavalla tavalla akun varaustason mukaan. Jos ajomatka on 300 mailia, kun akun varaustaso on 100 %, se on yleensä 150 mailia, kun varaustaso on 50 %.

Nimelliskantama on hyödyllinen akun suorituskyvyn vertailussa ajan mittaan, mutta se ei anna tarkkaa kuvaa todellisesta ajomatkasta, sillä todellisessa ajossa tehokkuus ei useinkaan ole 100-prosenttista.

Kapasiteetti

Akun kapasiteetti on akunhallintajärjestelmän arvio siitä, kuinka paljon energiaa akku voi varastoida, ja se mitataan yleensä kilowattitunteina (kWh).

Kapasiteettia mitataan pääasiassa kahdella tavalla:

Kokonaiskapasiteetti: Akuston nykyinen kapasiteetti , mukaan lukien energia, jota ei välttämättä voida käyttää tavalliseen ajamiseen, koska ajoneuvo varaa osan energiasta akun suojaamiseksi.

Käytettävissä oleva kapasiteetti: Se osa akun kapasiteetista, jonka ajoneuvo sallii käyttää ajamiseen.

Ajoneuvo arvioi kapasiteetin akun jännitteen, virran, lämpötilan, lataus- ja purkuhistorian, kennojen käyttäytymisen sekä muiden akunhallintatietojen perusteella.

Koska kyseessä on arvio, kapasiteetti voi vaihdella hieman ajan myötä. Pienet päivittäiset vaihtelut ovat normaalia, eivätkä ne tarkoita, että akun suorituskyky olisi yhtäkkiä heikentynyt tai parantunut.

Kapasiteetin heikkeneminen tapahtuu ajan myötä, ja siinä on havaittavissa tietty kaava.

Akun varaustaso ja kapasiteetti eivät täsmää täysin

Akun varausprosentti ja kapasiteetti kilowattitunteina liittyvät toisiinsa, mutta ne eivät aina vastaa toisiaan.

Esimerkiksi ajoneuvossa, jonka arvioitu käyttökapasiteetti on 75 kWh, ei välttämättä ole käytettävissä tarkalleen 37,5 kWh, kun akun varaustaso on 50 %.

Tämä johtuu siitä, että akun varaustason prosenttiluku perustuu ajoneuvon arvioon käytettävissä olevasta kapasiteetista, jossa on otettu huomioon turvamarginaalit.

0 %:n akkutaso ei tarkoita, että akku olisi todella tyhjä

Yleinen väärinkäsitys on, että 0 %:n akkutaso tarkoittaa, että akku on tyhjä. Näin ei kuitenkaan ole.

Jos sähköauton akku tyhjentyisi täysin 0 kWh:iin, se voisi vaurioitua pysyvästi. Litiumioniakkujen on pysyttävä turvallisella jännitealueella, joten ajoneuvo suojaa akkua varaamalla energiaa alle 0 %:n varaustason.

Se ei tarkoita, että akun tyhjentäminen 0 %:iin olisi suositeltavaa. Alaraja on tarkoitettu suojaksi, ei normaaliksi käyttöalueeksi. Akun toistuva tyhjentäminen lähes kokonaan voi silti lisätä akkuun kohdistuvaa rasitusta ja johtaa siihen, että ajoneuvo ei enää pysty ajamaan tai latautumaan normaalisti.

Tehokas kantama muuttuu ajan myötä

Ajon aikana todellisuudessa saavutettava toimintasäde voi vaihdella monista syistä, kuten:

• Akun ikä
• Akun käyttö
• Lämpötila
• Viimeaikainen ajotehokkuus
• Rengaspaine
• Pyörän ja renkaan koko
• Ohjelmistopäivitykset
• Akun kalibrointi
• Ilmastointilaitteen käyttö
• Ajonopeus
• Korkeuserot
• Sääolosuhteet

Tämä on täysin normaalia. Ajoneuvosi arvioi, oppii ja sopeuttaa toimintaansa jatkuvasti akun ja ympäröivien olosuhteiden perusteella.

Miksi akun mittaustulokset muuttuvat latauksen ja kalibroinnin jälkeen

Akun hallintajärjestelmä oppii jatkuvasti.

Akun mittaustulokset tarkentuvat usein, kun ajoneuvolla on ollut aikaa seurata akun tilaa monenlaisissa lataustiloissa. Siksi BMS:n kalibrointi parantaa ajoneuvon akun mittaustulosten tarkkuutta.