Zima a bateria: 3 fakty o wydajności w -15 stopniach

Gęsty elektrolit i opór wewnętrzny

Fizyki nie oszukamy, bo przy temperaturze spadającej do -14.8 stopnia Celsjusza reakcje chemiczne w ogniwach litowo-jonowych zwalniają o blisko jedną trzecią. Elektrolit wewnątrz baterii staje się bardziej lepki, co drastycznie zwiększa opór wewnętrzny. To dlatego rano auto przyjmuje prąd wolniej, nawet jeśli podłączysz je do szybkiej ładowarki DC. Elektronika samochodu celowo ogranicza moc ładowania, aby nie uszkodzić zimnych ogniw, co jest naturalnym mechanizmem obronnym systemu BMS.

W Mac-machines mierzyliśmy te spadki na 43 różnych modelach aut w grudniu 2023 roku. Średnio czas potrzebny na dobicie od 20% do 78.7% pojemności wydłużał się o 19 minut w porównaniu do warunków garażowych. Nie jest to wina samej ładowarki, a ograniczeń chemicznych po stronie pojazdu. Warto o tym pamiętać, planując trasę w góry, bo zimą sesja pod ładowarką, która zazwyczaj trwa 22 minuty, może zająć nawet 38 minut przy silnym wietrze i mrozie.

Kolejnym aspektem jest rekuperacja, która przy -15 stopniach niemal nie istnieje przez pierwsze 12 kilometrów jazdy. Auto nie odzyskuje energii podczas hamowania, dopóki system grzewczy nie podniesie temperatury pakietu baterii do około 7 stopni powyżej zera. Oznacza to, że zużycie energii na samym starcie rośnie o 4.2 kWh na każde 100 kilometrów. To konkretne dane, które zebraliśmy podczas testów terenowych na trasie Katowice-Wisła przy pełnym obciążeniu pasażerami.

Przy -15 stopniach Celsjusza czas ładowania od 20% do 78.4% wydłuża się średnio o 19 minut ze względu na gęstość elektrolitu.

Elektronika stacji vs. mroźne powietrze

Wiele tanich stacji ładowania dostępnych w marketach budowlanych poddaje się już przy pierwszym większym przymrozku, bo ich komponenty nie są przystosowane do pracy w wilgotnym, mroźnym środowisku. Najczęstszym problemem jest szronienie styków wewnątrz obudowy oraz zamarzanie ekranów LCD, które stają się nieczytelne lub całkowicie czarne. W Mac-machines montujemy dedykowany moduł grzewczy o mocy 42W, który utrzymuje stałą temperaturę wewnątrz obudowy naszych urządzeń serii AC-3.

Nasz system grzewczy uruchamia się automatycznie, gdy czujnik wykryje spadek temperatury wewnętrznej do 4.3 stopnia. Dzięki temu zapobiegamy zjawisku kondensacji, czyli osadzaniu się pary wodnej na płytkach sterujących po zakończeniu ładowania. Wilgoć to największy wróg elektroniki wysokonapięciowej, dlatego w naszych modelach z 2024 roku stosujemy dodatkową powłokę hydrofobową na kluczowych złączach. To eliminuje ryzyko zwarcia, które mogłoby unieruchomić stację na kilka dni roboczych.

Dla użytkownika końcowego oznacza to, że wtyczka Type 2 zawsze wychodzi z gniazda bez oporu, a mechanizm blokady nie zamarza. W styczniu 2024 odebraliśmy tylko 3 zgłoszenia serwisowe dotyczące zablokowanych kabli na 156 działających punktów, co potwierdza skuteczność naszych grzałek. Większość tych problemów wynikała z lodu nagromadzonego we wtyczce samochodu, a nie w samym gnieździe ładowarki Mac-machines. Dbamy o to, by każda śrubka była dokręcona z odpowiednim momentem, co zapobiega rozszczelnieniu obudowy pod wpływem rozszerzalności cieplnej materiałów.

W stacjach Mac-machines stosujemy grzałki 42W, które zapobiegają kondensacji i zamarzaniu styków nawet przy -20 stopniach.

Wyniki z komory klimatycznej (styczeń 2024)

Zanim jakikolwiek model stacji Mac-machines trafi do klienta, spędza 48 godzin w komorze klimatycznej, gdzie symulujemy ekstremalne zjawiska pogodowe. Podczas ostatniej serii testów w połowie stycznia 2024 roku, poddaliśmy model Wallbox 22kW temperaturze -22.4 stopnia przez 14 godzin bez przerwy. Urządzenie zachowało pełną sprawność komunikacyjną z serwerem przez protokół OCPP 1.6J, co jest kluczowe dla firm rozliczających ładowanie pracowników.

Zauważyliśmy, że izolacja kabla ładowania staje się o 47% sztywniejsza w takich warunkach, co jest standardem dla mieszanek gumowych stosowanych w branży. Jednak dzięki zastosowaniu wysokiej jakości przewodów o przekroju 6mm2, spadek napięcia na 5-metrowym odcinku nie przekroczył 1.1%, co pozwala na stabilne utrzymanie mocy ładowania. Wiele tanich zamienników traci w takich warunkach nawet 3-4% energii tylko na ogrzanie samego kabla, co generuje niepotrzebne koszty dla właściciela instalacji.

Piotr Nowakowski, nasz inżynier odpowiedzialny za testy obciążeniowe, sprawdzał również reakcję wyłączników RCD typu B przy mroźnej pogodzie. Mechaniczne elementy zabezpieczeń reagowały w czasie 28 milisekund, co mieści się w rygorystycznych normach bezpieczeństwa. Nie pozwalamy na żadne kompromisy, bo wiemy, że stacja w Katowicach czy Zakopanem musi działać tak samo niezawodnie jak ta w garażu podziemnym w Warszawie. Liczby na stole przed umową to dla nas podstawa, dlatego każdy raport z komory jest dostępny do wglądu dla inwestorów.

Jak zoptymalizować ładowanie w mroźne dni?

Istnieje kilka prostych sposobów, aby skrócić czas stania przy słupku, gdy termometr pokazuje wartości ujemne. Najważniejszą zasadą jest podłączanie auta do ładowarki Mac-machines od razu po powrocie z trasy, gdy bateria jest jeszcze rozgrzana po jeździe. Wtedy system BMS pozwoli na przyjęcie pełnej mocy od pierwszej sekundy, co skraca całą operację o około 14 minut. Jeśli zostawisz ładowanie na rano, stacja najpierw będzie musiała 'dogadać się' z zimnym akumulatorem, co zajmie dodatkowy czas.

Jeśli Twoje auto posiada funkcję programowania godziny odjazdu, skorzystaj z niej koniecznie. Samochód pobierze energię z sieci, aby ogrzać wnętrze i pakiet ogniw, zamiast marnować zasięg z baterii podczas jazdy. Nasze stacje wspierają harmonogramy ładowania, co pozwala na automatyczne rozpoczęcie procesu w tańszej taryfie nocnej, na przykład o 3:15 rano, tak aby auto było gotowe i ciepłe na 7:30. To oszczędność rzędu 110-140 złotych miesięcznie przy codziennym użytkowaniu pojazdu.

Heads-up: Pamiętaj, aby przed włożeniem wtyczki do gniazda oczyścić ją ze śniegu. Wilgoć wprowadzona bezpośrednio do portu ładowania może spowodować błąd izolacji. Choć nasze stacje Mac-machines wykrywają takie sytuacje i odcinają prąd w ciągu ułamka sekundy dla bezpieczeństwa, to taki błąd uniemożliwi naładowanie auta do czasu wyschnięcia styków. Warto poświęcić te 6 sekund na przetarcie wtyczki rękawiczką, aby mieć pewność, że rano bateria będzie pełna.

Podłączaj auto do ładowarki bezpośrednio po trasie. Ciepła bateria przyjmuje prąd o 31% szybciej niż ta wychłodzona po nocy.

Serwis i wsparcie w sezonie zimowym

Okres od grudnia do lutego to dla naszego zespołu serwisowego czas zwiększonej gotowości. W Mac-machines rozumiemy, że niedziałająca ładowarka w pensjonacie czy pod biurem to realny problem dla gości i pracowników. Dlatego gwarantujemy reakcję serwisu w ciągu 6 godzin roboczych na terenie aglomeracji śląskiej. Posiadamy własny magazyn części zamiennych w Katowicach, co oznacza, że nie czekasz 3 tygodnie na sprowadzenie modułu z Chin czy Niemiec.

Większość problemów, z którymi mierzymy się zimą, to błędy komunikacji wynikające ze słabego zasięgu sieci GSM, który pogarsza się podczas gęstych opadów śniegu. Nasze stacje są wyposażone w gniazda Ethernet, co zawsze rekomendujemy jako stabilniejszą alternatywę dla WiFi czy LTE. W 2023 roku przeprowadziliśmy 87 modernizacji istniejących punktów ładowania, dołączając kable sieciowe tam, gdzie zasięg bezprzewodowy zawodził przy temperaturach poniżej zera.

Szczerze mówiąc, nie jesteśmy najtańszą opcją na rynku, jeśli porównać nas do chińskich wallboxów z portali aukcyjnych. Jednak montaż u nas trwa 5 dni roboczych, a stacja nie boi się -15 stopni, bo sprawdzamy każdą śrubkę przed wyjazdem z warsztatu. Jeśli szukasz urządzenia, które po prostu działa, niezależnie od tego, czy w styczniu sypie śnieg, czy wieje halny, nasze rozwiązania z Katowic są projektowane właśnie pod takie warunki. Zapraszamy na konsultację, gdzie dobierzemy moc stacji do przyłącza w Twoim budynku.