Solarne systémy

Kapacita batérie. Dôležité hodnoty, o ktorých by ste mali niečo vedieť pri kúpe a používaní solárnej batérie.06.05.2017

Kapacita batérie. Dôležité hodnoty, o ktorých by ste mali niečo vedieť pri kúpe a používaní solárnej batérie.

Ah (ampér hodiny), HR (hodinový rate), DOD %(percentuálna hodnota vybitia), SOC% (percentuálna hodnota nabitia), C (kapacita), CYKLUS batérie

 

Ah (ampér hodiny, HR (hodinový rate)

Kapacita batérie je udávaná v Ah (ampér hodiny), ale s ňou je spojené ešte HR, ktoré určuje, že pri akom vybíjacom prúde bude mať batéria danú kapacitu.

 Príklad:

Ak mame bateriu 12 V 100 AH 10 HR,  tak uvedená kapacita platí pri vybíjaní prúdom C10  t.j 10 A. Pozri ilustračný obrázok 1.

 

 

Ilustračný obrázok 1. :

vysvetlenie  označenia Ah, HR na batérií alebo z technického listu batérie.

 

 DOD % (depth of discharge)

Vyjadruje percentuálnu hodnotu vybitia batéria voči jej maximálnej kapacite , ak ma batéria DOD 30% tak to znamená, že ešte zostáva 70 % z jej celkovej kapacity alebo už sme spotrebovali 30 % z jej celkovej kapacity.  100%DOD je plne vybitá batéria.  Táto hodnota  je uvedená vždy v technickom liste baterky a je dôležitá pre zistenie koľko cyklov môžete očakávať pri používaní batérie, keď ju vybíjate dlhodobo pri určitom % vybíjania. Pozri ilustračný obrázok 2.

Ilustračný obrázok 2:

DOD%, vybíjacia krivka z technického listu batérie.

 

SOC (state of charge)

vyjadruje opak – percentuálnu hodnotu nabitia batérie voči jej maximálnejj kapacite

ak má batéria 40 % SOC tak je nabitá na 40 %,  čiže vybitá je 60% DOD.

 

Hodnota „C“

Je hodnota , ktorá sa viaže ku kapacite a predstavuje prúd akým  je batéria nabíjaná alebo vybíjaná. Vyjadruje sa ako 1C, 2C ,0,5C 0,02C, používa sa v grafoch kde znázorňuje rôzne situácie pri vybíjaní, nabíjaní rôznymi prúdmi. U nabíjania má hodnota C hlavne význam akým max prúdom, respektíve ako rýchlo sa batéria dá nabiť.

Označenie číslom môže byť pred alebo za C  t.j.  2C a C2 (rozdiel je, že 2C je prúd pri 120 AH 240A a C2 je prúd pri 120 AH 60 A). Prúd vlastne tu predstavuje rýchlosť nabíjania, tak 2C vlastne je prúd = C rate x kapacita alebo časovo 1hod /C rate, kde sa udáva nominálne, že batéria vybíjaná prúdom 1 C sa vybíja 1 hodinu( teoreticky lebo v praxi je to menej)

 

Príklad: batéria LiPO4 znesú 5C,    

(Príklad výpočtu: ak má batéria 20Ah môže sa nabíjať/ vybíjať  prúdom 100A (5×20) a bude to trvať teoreticky 12 minút(60/5) presné hodnoty vám ukáže technický list batérie.)

   

Graf  3 s vysvetlením grafu (príklad):

Ak máme batériu 12V 120 Ah

a vybíjame ju prúdom 3C, čo je 120 x 3 = 360 A, za cca. 7 minút klesne napätie batérie na 9V,

ak ju vybíjame prúdom 0,05C, t.j. 120 x 0,05 = 6 A, za 20 hodín dosiahne klesne napätie batérie na 10,8V.

Pomalé vybíjanie predlžuje kapacitu aj životnosť  batérie.

 

HR (hour rate/ hod. hodnota)

Hodnota spojená s kapacitou batérie vyjadruje  časový interval  dokedy sa batéria úplne vybije pri určitom konštantnom prúde ktorý sa rovná =  Kapacita /HR

Doporučuje sa,  aby sa batéria vybíjala 1/10 kapacity a menej,  čomu je vlastne 0,1C a menej  a tomu zodpovedá hodnota 10HR

 

Príklad:

12 V 120AH 10 HR znamená,  že ak batériu budeme vybíjať prúdom 12A, tak sa  vybije sa za 10 hodín a jej kapacita bude 120 AH. Ale ak budeme batériu vybíjať prúdom 30A,  tak sa vybije za 3 hodiny  a jej kapacita klesne na 90Ah a potom by mohla mať označenie 12v 90Ah 3HR.   Pozri ilustračný obrázok 4.

 

Ilustračný obrázok 4:

Výkon (kapacita batérie) z technického listu.

 

Druhý reálny príklad.

Potrebujeme 12V batériu aby sme ju mohli vybíjať  trvale prúdom 30A po dobu 10 hodín na 100%DOD  tak budeme potrebovať batériu s označením 12V 300 Ah 10HR      (30×10=300)

Iný zložitejší príklad:

máme dom, ktorý má dennú priemernú spotrebu 500 Wh. Vrátane spotreby meniča  a chceme aby nám batéria vydržala 24 hodín  pri 50%DOD . Výsledkom by mohla byť 48V 500Ah 40HR batéria./10HR/

 

Cyklus batérie  (battery cycle)

Označuje počet vybití na určitú hodnotu DOD,  pri ktorom sa pôvodná kapacita zníži na 80%.

 

Príklad:

Batéria má 12V 100 AH 10 HR a je vybíjaná 5 hodín prúdom 10 A, tak 1000 krát a vždy po každom vybití je znova nabitá. Čiže sa vybíja na 50 % DOD a potom sa nabije na 100% SOC 1000 krát.  Keď sa celková kapacita znížila pod 80% pôvodnej kapacity , t.j. 80Ah , batéria ma 1000 cyklov pri používaní 50 %DOD. Batéria po dosiahnutí tohto počtu cyklov nekončí iba bude mať nižšiu kapacitu a kľudne vydrží ďalších 1000 cyklov pokiaľ ich kapacita sa zníži na 60% jej pôvodnej kapacity.

 

Ilustračný obrázok č. 5.

V Technických listoch sa udáva graf,  kde v závislosti od %DOD sa určuje koľko cyklov má batéria.

 

Hĺbka vybitia (depth of discharge)

Deep cycle battery (hlboko vybíjateľné batérie),  bežne sa doporučuje vybíjať batériu iba na 50%DOD a od tejto hodnoty sa uvádza aj koľko cyklov potom batéria vydrží.  Deep cycles battery (hlboko vybíjateľné batérie) sa vyznačujú tým, že sa môžu vybiť aj na 100% DOD a nedôjde k ich poškodeniu.  Ale pri stálom vybíjaní na 100%DOD sa znižuje aj počet cyklov.

 

Teplota: temperature

Je veľmi dôležitý faktor u batérii a hodnota batérie sa mení v závislosti od teploty a uvedene hodnoty v grafe platia pre určitú teplotu prostredia.

 

Ilustračný obrázok 6.

Teplota ako dôležitý faktor možného ovplyvnenia výkonnosti batérie.

 

Autor: www.SolarneSystemyNM.sk

Zdroj: Solarne systémy

Dôležité parametre u batérií 

Parametre akumulátorov a batérií

Pri batériách je množstvo parametrov, ktoré zásadne ovplyvňujú ich použiteľnosť. Navyše sú často vzájomne prepojené a zmena jedného ovplyvní (a často aj zásadne) iné parametre. A všetky dokopy určujú dĺžku jej možného používania – životnosť. Na webe, a v dátových listoch batérií, nájdete množstvo pojmov a ich vysvetlení. Často sú však značne zložité a zahmlené. Tu sa pokúsim o “laické” vysvetlenie. To samozrejme prináša mierne zjednodušenia a nie vždy úplne presne vysvetľuje niektoré detaily. Dôležitejšie je pochopiť celok a jednotlivosti rôznych druhov si potom už ľahšie pohľadáte. Poďme sa teda na tie zásadne pozrieť.

Článok, akumulátor a batéria

Už tu je vidno, že uskladňovanie elektriny je plné slov, ktoré sa predpokladajú, že každý vie a chápe. V reálnom živote to však tak nie je. K pojmom sa pustím metódou zhora dolu a začnem u batérií.

K tomuto pojmu sa vžilo množstvo významov, ale jeho základný pojem je rad, blok rovnakých predmetov (batéria). A od toho sa odvíja aj zjednodušenie. Správne by sa teda malo nazývať Batéria akumulátorových  článkov. Teda ak použijeme pojem batéria, vždy to bude batéria akumulátorových článkov.

Akumulátor je iný pojem, ktorý sa používa. Niektorí jej používajú vo význame jedného článku, iní namiesto batérie. Samotný pojem však vyjadruje iba možnosť akumulovať (uskladniť) elektrinu. Správny pojem by mal byť: Sekundárny elektrochemický článok.

Článok (bunka) – to je základný stavebný prvok, ktorý má kladný a záporný pól (vývod) a pri jeho ďalšom delení už prestane fungovať. Batériu môžme rozdeliť na jednotlivé články. Zväčša už pre pôvodný účel nebude použiteľná, ale každý jej článok bude schopný činnosti.

Fyzikálne (pevne dané) parametre

Toto sú parametre, ktoré vybraný typ má a prosto sa to nezmení počas ich použitia – teda aspoň nie priveľmi. Treba s týmito údajmi rátať pri návrhu, a to je pre životnosť všetko. Medzi tieto parametre patrí: rozmer, hmotnosť, typ pripojovacích svoriek, nutnosť a spôsob údržby, a iné menej používané. Nie je medzi nimi ani jeden elektrický parameter.  To preto lebo sú jasné a skutočné prakticky nemenné. Preto “prakticky” lebo napr. hmotnosť sa mierne líši u väčšiny batérií podľa stavu nabitia.

Pri elektrických veličinách však už takáto stabilita neplatí. Napätieprúd a kapacita batérie má v batériách rôznu hodnotu pri rôznych stavoch – nabíjanie, vybíjanie, dĺžka života a pod. Preto v tejto časti budeme používať pojem nominálny.

Nominálne napätie

To je napätie, ktoré je bežne považované za hodnotu ktorú z máme od batérie očakávať. Pri nabitom stave a pri nabíjaní je napätie vyššie aj v rádu desiatich percent. Pri vybitom stave je napätie podstatne nižšie. Pri poklese pod určitú hodnotu prestane batéria fungovať a skokovo sa napätie zníži na 0 V. Niektoré batérie sa môžu “úplným” vybitím zničiť, niektoré sa dajú znovu nabiť. Napätie je vždy vo Voltoch [V].

Nominálny prúd

Opäť je to prúd, ktorý od plne nabitej a funkčnej batérie môžme očakávať. Skutočný nabíjací a vybíjací prúd môže mať značne rozdielnu hodnotu a veľmi ovplyvňuje činnosť batérie. Tomu sa hovorí C-rate a bude rozobrané ďalej. Prúd je vždy vo Ampéroch [A].

Nominálna kapacita

Reálna kapacita, tak ako v prípade napätia a prúdu, sa môže značne líšiť. Ale na rozdiel od nich je to skutočná maximálna hodnota ktorú môže batéria dosiahnuť. V dátových listoch sa ešte požíva aj využiteľná kapacita. Tá súvisí s pojmom hĺbka vybitia (DoD) a rozoberieme je ďalej. Kapacita batérie by sa mala správne udávať v (kilo)Watthodinách – [kWh (Wh)]. Často je však udávaná v [Ah] – Ampérhodinách, keď sa predpokladá, že sa vie (alebo sa napíše) pri akom nominálnom napätí. Po vynásobení Ah a napätia dostanete kapacitu v Watthodinách.

Parametre prevádzkové

Práca a životnosť batérie závisí na tom ako sa používa. Na definovanie spôsobu použitia sa zaviedli pojmy: Rýchlosť nabíjania a vybíjania – C-rateHĺbka vybitia – DoDPočet nabíjacích cyklov, samotná definícia Nabíjacieho cyklusu, Stav nabitia – SoC. Všetky tieto údaje sú do značnej miery závislé a ich pochopenie a správne využívanie môže značne zvýšiť životnosť batérie. Nie sú to jediné kľúčové podmienky používania. Patrí sem napr. aj pracovná a uskladňovacia teplota a možnosť a dĺžka byť v nenabitom stave.

 Teraz sa pozriem na tie, ktoré svojím správaním voči batérii, môžte ovplyvniť tak, že vám poslúži lepšie a dlhšie (alebo horšie a kratšie ak ju nemáte “radi”).

V časti som definoval nominálne napätie, prúd a kapacitu. Sú to “papierové” hodnoty, ktoré sa však v realite menia v závislosti od rôznych režimov práce: nabíjanie, vybíjanie, alebo aj stavom počas životnosti batérie: stav nezapojený do obvodu (záťaže), skladovanie a pod. ale aj od vonkajších okolností – najmä teploty.

Model batérie

Pre mnohých (vrátane mňa) si je ťažšie parametre batérií “predstaviť” vo fyzických, viditeľných pojmoch. Elektrinu nevidno a “chytať” rukou ju neradno. Pri nízkych hodnotách (napätia a/alebo prúdu) ju moc necítiť a pri vyšších hodnotách to môže byť posledná vec čo ucítite. Preto sa vymysleli voltmetre a ampérmetre. Preto si treba batériu treba predstaviť ako niečo iné. A tu sa hodí zrovnanie s iným druhom akumulátoru – nádrž na vodu (kvapalinu).

Bateria princip

Batéria je v tomto prípade vlastne nádrž na vodu. Nabíjanie predstavuje otvor s pripojenou hadicou na vrchu nádrže, vybíjanie je otvor v spodku batérie. Oba majú samozrejme ventil, takže v prípade, že sa nenabíja (nevybíja) tak sú ventily zavreté. Aby mal model zmysel tak na nabíjanie a vybíjanie použijeme otvor predstavujúci 10 % výšky batérie. A potom napätie predstavuje tlak vody v batérii. čím viac je nádrž plná, tým väčší tlak (napätie) pôsobí na vybíjaci otvor. Prúd akým sa nabíja a vybíja je v našom prípade skutočný vodný prúd – rýchlosť s akou sa voda do nádrže voda leje. Jednoducho predstaviteľné – 1 l/h naplní 100 l nádrž za 100 hodín. Ak chceme nádrž naplniť rýchlejšie musíme zvýšiť rýchlosť vody – napr. 10 l/h. Čas naplnenia nádrže sa skráti na desatinu (10 hodín).

Batéria (nádrž) je uzavretá, takže sa z nej voda nevyleje, ani sa neodparuje. Na vrchu niektorých typov batérií je, tak ako v prípade našej nádrže. potreba mať ventil, lebo v procese nabíjania a vybíjania chemická reakcia zvyšuje tlak v batériách. V našom príklade je v čiastočne naplnenej nádrži vzduch. Pri vybíjaní sa musí zvyšná časť nádrže plniť vzduchom, pri nabíjaní sa zasa vzduch musí z nádrže vypustiť. Čím rýchlejšie sa nádrž napúšťa, tým lepší musí ventil byť.

Kapacita batérie

Kapacita batérie by sa mala správne udávať v (kilo)Watthodinách – [kWh (Wh)]. Často je však udávaná v [Ah] – Ampérhodinách, keď sa predpokladá, že sa vie (alebo sa napíše) pri akom nominálnom napätí. Po vynásobení Ah a napätia dostanete kapacitu v Watthodinách. V našom príklade má nádrž kapacitu v litroch – 100 l. To je nominálna kapacita batérie.

Nádrž má však tú necnosť, že sa na jej stenách usádza vodný kameň, na dne sa usádzajú nečistoty, ktoré prišli s vodou a steny postupne korodujú. Toto všetko zmenšuje nominálnu kapacitu a po niekoľkých rokoch už nádrž nemá svoju nominálnu kapacitu, ale postupne sa zmenšuje. Samozrejme niektoré usadeniny vieme z nádrže vypláchnuť rýchlym vypustením a opätovným napustením (vybitie a nabitie). Avšak na niektoré usadeniny to nebude mať vplyv.

Hĺbka vybitia – DoD

Toto je jeden zo “zákerných” parametrov, ktorý som si nevedel vysvetliť. Ale je vlastne jednoduchý. Niektoré nádrže sa prosto nesmú vypustiť úplne. Musí v nich niečo zostať tak, aby sa systém nezrútil a vedel fungovať. V závislosti od technológie batérie sa aj hĺbka možného a fyzicky maximálne možného vybitia značne líši.

Iným príkladom DoD v reálnom živote je minimálny zostatok na bankovom účte. Často to je okolo 20 €. A darmo že na účte máte napr. 100 € – bankomat vám dá iba 80 €. V tomto prípade je “hĺbka vybitia” iba 80 %.

Navyše u niektorých typov nemá DoD ostrú hranicu. Niektoré typy vieme vybiť opakovane na 100%. Iné potrebujú zostať nabité aspoň na 20 % aby vedeli ďalej fungovať. U niektorých sa životnosť predlžuje ak sa vybíjajú “len” trochu. Pri DoD si treba uvedomiť, že aj tento parameter má viac využití (vysvetlení). Môžme hovoriť o dosiahnuteľnej hĺbke vybitia, za touto hranicou hrozí nenávratné poškodenie batérie. Ale ešte je aj rozumne využiteľná hĺbka vybitia. To je parameter značne zviazaný so životnosťou batérie. A zasa – u rôznych technológií sú tieto parametre rôzne nastavené. U kyselino-olovenej (lead-acid, ďalej pre jednoduchosť prosto olovená) batérie je dosiahnuteľné DoD na úrovni 80 %. Avšak využiteľné DoD sa pohybuje v rozmedzí medzi 40 až 50 %. Pri hlbšom vybíjaní sa batéria nezničí, len sa prudko znižuje jej životnosť (viac v príslušnom parametri). U Li-ion a LiFePo4 sú tieto hranice v podstate rovnaké.

O to koľko v batérii (v našom modeli nádrži) zostane sa musí postarať obsluha – volá sa Battery Management System (BMS).

Battery Management System (BMS)

Viaceré “klasické” typy batérií sú vlastne len obyčajné nádrže a stráženie parametrov je ponechané na vonkajšiu “obsluhu”. Takéto batérie budem pre tento článok nazývať “hlúpe“. Do olovenej batérie sa musí nabíjačka (obsluha) rozhodnúť akým prúdom bude nabíjať, to isté platí aj o vybíjaní – vypúšťaní. Je to na vonkajšej obsluhe akou rýchlosťou vypúšťa vodu (vybíja) a koľko z nádrže vody vypustí. Obsluha má pri sebe návod s upozornením, že pokiaľ vypustí priveľa vody, nádrž môže prestať fungovať. Ale vonkajšia obsluha môže zaspať a potom sa nádrž sa vypustí úplne. Keď hlúpu batériu skratujete, ona sa prosto vybije maximálnym možným prúdom a vybije sa úplne – zničí sa. V našom prípade je skrat niečo ako keby sa jedna stena nádrže otvorila. Voda sa nenávratne stratí a stena sa už nezatvorí. Bez vonkajšej obsluhy to nádrž ale ani nevie, že je vybitá a zničená. To je prosto vec obsluhy. Medzi tieto typy patria všetky klasické batérie založené na kyseline a olove – autobatérie, AGM, gélové, ale aj napr. LiFePo4.

Iné druhy batérií sa dodávajú aj obsluhou (BMS) – ale je to len základná obsluha, ktorá nedovolí prekročiť medzné parametre. Takýto typ batérií si treba predstaviť ako nádrž ešte v jednom obale. Vo vzniknutom priestore je “obsluha”, ktorá kontroluje viaceré parametre. V prípade, že nádrži hrozí poškodenie – prekročenie medzných parametrov – batériu prosto odpojí od vonkajšieho sveta, tak aby ju chránilo. Prakticky všetky Li-ion batérie musia mať  nejaký BMS zabudovaný, nakoľko pri prekročení medzných parametrov hrozí nielen samotné poškodenie batérie, ale poškodenie s vonkajším (katastrofickým) efektom – výbuch, alebo oheň.

Využiteľná kapacita batérie

Ako vidno z predchádzajúceho odseku, tak skutočná využiteľná kapacita sa líši od typu batérie. Pri návrhu systému s batériou je toto ďaleko podstatnejší parameter ako nominálna kapacita. Nominálnu kapacitu potrebujete maximálne tak pre administratívne účely (udáva sa napr. pri podpore Zelená domácnostiam), ale pri plánovaní nasadenia vám je tento parameter nanič. Potrebujete vedieť koľko skutočne môžte energie využiť. Tomuto parametru sa hovorí “Využiteľná kapacita batérie“.

V niektorých údajových listoch takýto parameter aj nájdete. Najmä u takých, ktoré majú zabudované pokročilé BMS. Napr. väčšina Li-ion batérií majú povolenú a využiteľnú hĺbku vybitia 80 % a teda môžte rátať s tým, že skutočne aj tých 80 % z batérie zakaždým dostanete. Avšak pri olove je rozumné plánovať využiteľnú kapacitu menej ako 50 %. Pre dosiahnutie dobrej životnosti dokonca iba na 33 % nominálnej. Inými slovami, aby ste dosiahli 10 kWh uskladňovacej kapacity batérie potrebujete inštalovať  trikrát viac batérií – 30 kWh. A to už predstavuje značné zväčšenie priestoru a investícií.

Počet nabíjacích cyklov, Nabíjací cyklus, Rýchlosť nabíjania a vybíjania – C-rate, Stav nabitia – SoC, Pracovná a uskladňovacia teplota, Možnosť a dĺžka byť v nenabitom stave a Samovybíjanie.

Čo je to Nabíjací cyklus

Vo väčšine diskusií o tom ako batérie dlho vydržia, aká je ich skutočná cena uskladnenej energie a podobne, sa operuje s pojmom počet nabíjacích cyklov. Kým sa však k tomuto pojmu dostanem tak je potrebné zadefinovať čo to vlastne nabíjací cyklus je. Bežne jeho definíciu nenájdete v žiadnom dataliste akejkoľvek batérie a pritom sa na ich počet každý odvoláva. Na posledných niekoľkých výstavách Intersolar (ale nie len tam) som prakticky každého, kto mal batérie na stánku, “obťažoval” otázkou na definíciu nabíjacieho cyklu. Všetci výrobcovia a väčšina distribútorov a predajcov sa zhodli. Tí čo mali iný názor v podstate žiaden nemali a ich vysvetlenie sa dá zhrnúť do jedného slova “neviem”.

Čo je to teda nabíjací cyklusV rozumnom čase je to vlastne jedno úplné vybitie a jedno úplné nabitieNajskôr poďme k detailu jedno úplne (nabitie/vybitie) – môže to byť aj prerušené. A hlavne je to použitie celej využiteľnej kapacity batérie. Podstatné je slovo využiteľnej. A nakoľko sa jedná aj o prerušované vybitie/nabitie, preto je tam podmienka v rozumnom čase. U väčšiny bežných batérií sa tento interval pohybuje niekde medzi jedným až viacerými dňami.

A teraz som u toho upozornenia z dnešného úvodu. Definovať nabíjací cyklus je závislé na type batérie v tom, že je potreba brať do úvahy aj iné parametre, najmä: samovybíjanie, možnosť byť v nenabitom stave (napr. olovené batérie) alebo maximálne nabíjacie napätie. Pre zjednodušenie však použijeme vyššie napísanú definíciu. V našom modeli teda je to vypustenie nádrže až po hranicu DoD a jej opätovné napustenie nádrže na maximum.

Počet nabíjacích cyklov

Samotný pojem počet nabíjacích cyklov je jednoduché číslo. Bežne sa pohybuje v niekoľkých stovkách až po niekoľko tisíc. Čo je však na počte nabíjacích cyklov veľmi dôležité je jeho závislosť na DoD – hĺbke vybitia, alebo iných parametroch: rýchlosť nabíjania/vybíjania C-rate maximálna veľkosť nabíjacieho napätia.

V prípade olovených batérii sa ako hlavný ovplyvňujúci parameter používa DoD. A počet je značne nelineárne závislý.

Zdroj. bestbatteries.co.nz

Jedny z najlepších olovených batérii Trojan majú počet cyklov pod 1000 keď sa vybíjajú pod 65 až 75%. Avšak ak využijeme len do 20 % energie stúpne počet nabíjacích cyklov na viac ako 3000. Pri množstve iných výrobcov batérií sú tie rozdiely ešte väčšie. Pri DoD do 20 % (použijeme teda iba pätinu kapacity) je počet cyklov aj 5000, avšak pri DoD 75 % (3/4 využiteľnej kapacity) sa počet cyklov prepadne pod 500.

Iné vyjadrenie možno vidieť na nasledujúcom obrázku. Čtyri druhy olovených batérií štartovacie (Car), bezúdržbové (sealed), solárne (Solar-low antimony) a stacionárne (Stationary). Kde graf je teraz naopak a vyjadruje závislosť očakávaného DoD na požadovanom počte nabíjecích cyklov.
Zdroj: howtopedia.org Cycle life verses depth of charge for several types of lead-acid battery

U značnej časti dostupných Li-ion batérií sa takáto zmena počtu nabíjacích cyklov s hĺbkou vybitia neprejavuje a často býva definované, napr. že pri 1C (vysvetlenie viď nižšie) je počas 500 nabíjacích cyklov pri zachovaní 80 % nominálnej kapacity.Bežne dostupné Li-ion batériové sety, od slušných výrobcov, majú počet nabíjacích cyklov pri zachovaní 95 % nominálnej kapacity cez 5000. To však už treba brať do úvahy, že sú to opravdu batérie s pokročilým BMZ a vyššou kapacitou . jednotky a viac kWh).

Rýchlosť nabíjania a vybíjania – C-rate

C-rate je jeden z najkľúčovejších parametrov pri batériách. Určuje ako rýchlo vieme uskladnenú energiu z batérie použiť a koľko času nám zaberie jej opätovné nabitie. Vo všeobecnosti sú tieto rýchlosti v maximálných rozmeroch podobné, ale uvádzajú sa ako samostatné parametre. Avšak ak neuvediem inak, tak budem C-rate používať pre oba procesy. Označuje sa ako C-rate. C od anglického slova Current a Capacity. Ako základná rýchlosť (čas vybitia) sa používa 1C. Tzn. za 1 hodinu by sme vedeli použiť celú kapacitu batérie (nominálnu). 10 kWh batéria je teda schopná dať počas hodiny dodávať (teoreticky) 10 kW elektriny. Ak je uvedená kapacita v Ah, tak za 1 hodinu vieme vybiť/nabiť celú batériu – 100 Ah (nominálnych) batériu vybíjame/nabíjame konštantným prúdom 100 A.

Ak však berieme do úvahy aj ostatné parametre, tak už samotné 1C nie je prakticky dosiahnuteľné, lebo pri DoD 50 % vieme vyčerpať iba polovinu nominálnej kapacity. A teda vybíjanie pri 1C (100 A z 100 Ah batérie) nás dostane do povoleného stavu vybitia už za pol hodiny.

Pre štandardné použitie sa používa označenie xC alebo Cx, kde x je číslo vybíjacej “rýchlosti. Ak má batéria parameter 2C znamená to, že sa dá vybiť dvakrát rýchlejšie ako je jej kapacita. 2C – nominálna kapacita sa použije za 0,5 hodiny. Z batérie potečie dvojnásobne väčší prúd ako je jej kapacita v Ah. Naopak C2 (často označované aj 0,5C) znamená, že sa kapacita minie až za dve hodiny. Z batérie potečie polovičný prúd ako je jej nominálna kapacita v Ah. Väčšina olovených batérií požíva C10 (alebo 0,1C) – vybíjanie na úrovni 10% nominálnej kapacity. Teda teoreticky vie poskytovať energiu počas 10 hodín prevádzky.

Štandardné batérie pre použitie v OZE (pre ostrovné systémy) majú maximálne C-rate na úrovni 1C, ale to neznamená, že tak pracujú po celý čas. Zvyčajne sa používa C6 alebo C10.

V použitom modeli z predchádzajúcej časti dokonca používam C100 (0,01C) kedže kapacita je 100 l a voda nateká rýchlosťou 1 l/h.Bateria princip

V tomto modeli je možné si aj predstaviť zvyšovanie C-rate, ale aj jeho dôsledky. Pri rovnakom fyzickom usporiadaní ak by sme chceli dosiahnuť 1C, musela by voda už tiecť stonásobnou rýchlosťou – 100 l/h.

Výstupný (nabíjací) výkon batérie

S C-rate úzko súvisí výkon, ktorý je batéria schopná dodávať. Alebo ktorým môže byť nabíjaná. Najmä u väčších batérií (100 kWh a viac) alebo Redoxových batérií sa namiesto C-rate používa skôr parameter maximálny použiteľný výkon a celková kapacita batérie. Potom sa udáva napr. 60 kW/300 kWh. Znamená to, že batéria je schopná svoju kapacitu 300 kWh dodávať výkonom max. 60 kW. Z toho je teda jasné, že C-rate je v tomto prípade C5.

Stav nabitia – SoC

Tento parameter patrí k tým jednoduchším. Je to aktuálna skutočná hĺbka vybitia/nabitia. DoD hovorilo o všeobecne dosiahnuteľnom a využiteľnom objeme energie. SoC je stav pri jednom cykle. Na rozdiel od DoD však sa tento parameter odvodzuje o úplného nabitia – SoC 100 % je úplné nabitie. DoD 100 % však znamená, že môžte vybiť úplne a teda dosiahnuť SoC 0 %.

SoC by sa mala pohybovať v medziach (100 % – DoD). Napr. pri olove, kde sa DoD majiteľ rozhodol riešiť pre vysokú počet nabíjacích cyklov, na úrovni do 30 %, by teda SoC malo byť v medziach 70 % až 100 %. Pri Li-ion a DoD 80 % sa teda SoC bude pohybovať od 20 % do 100 %.

Samovybíjanie

Bohužiaľ na rozdiel od uzavretej nádrže, ktorú vieme vyrobiť prakticky 100 % tesnú a voda v nej môže vydržať milióny rokov bez “zmeny”, tak batéria sa takto tesná nedá vyrobiť. V závislosti na technológii sa prosto elektrina (v modeli voda) prosto stráca. Hodnota samovybíjania sa pohybuje od jednotiek percent za rok (redoxové batérie, primárne chemické články) až po desiatky percent a aj v kratšom čase ako rok. Túto hodnotu treba brať do úvahy v návrhu systému. Opätovne – dá sa ovplyvniť vonkajšími podmienkami, ale nedá sa samovybíjanie zastaviť.

 

Pracovná a uskladňovacia teplota

Teplotné závislosti sa líšia od jednotlivých technológií. Tu sa budem venovať len Solid State batériám a vynechám Redoxové.

V zásade môžme hovoriť o troch teplotných rozsahoch: Nabíjacívybíjací (oba dokopy pracovný rozsah) a skladovací.

Technológie batérií ako olovo a NiCd majú vyššiu teplotnú toleranciu pri nabíjaní ako novšie technológie (napr. Li-ion). Môžu byť nabíjané pod bodom mrazu pri 0.1C (C10). To však pri NiMH a Li-ion systémoch nie je možné. Tabuľka nižšie ukazuje dovolené nabíjacie a vybíjacie teploty u bežných olovených, NiCd, NiMH a Li-ion batérií. Nie sú v nej zahrnuté špeciálne typy vyrobené pre mimoriadne podmienky.

Typ batérie Teplota nabíjania Teplota vybíjania Optimálne hodnoty pri nabíjaní
Olovo (Kyselino olovené) –20°C to 50°C
(–4°F to 122°F)
–20°C to 50°C
(–4°F to 122°F)
Nabíjať pri 0.3C alebo tesne pod 0°C

NiCd, NiMH

0°C to 45°C
(32°F to 113°F)
–20°C to 65°C
(–4°F to 149°F)
Nabíjať pri  0.1C medzi –18°C a 0°C.Nabíjať pri  0.3C medzi 0°C a 5°C.
Max. SoC pri 45°C je 70%, pri 60°C je 45%.

Li-ion

0°C to 45°C
(32°F to 113°F)
–20°C to 60°C
(–4°F to 140°F)
Pod 0°C nie je dovolené nabíjať
Dobrá nabijacie/vybíjace parametre pri vyšších teplotách, ale skracuje sa životnosť.

Tabuľka: Dovolené teplotné limity pre rôzne typy batérií. Batérie sa môže vybíjať v značných teplotných rozsahoch avšak nabíjanie je limitované. Najlepšie nabíjanie medzi 10°C and 30°C (50°F and 86°F). Pri nižších teplotách treba zníži nabíjací prúd – nižšie C-rate. (Preklad redakcia) Zdroj: batteryuniversity.com (Odporúčam ako prameň čítania o batériách na dlhé týždne).

Príklad vybíjacích teplôt pre Li-ion batériu Panasonic NCR 18650:

Nabíjanie: 0°C to +45°C
Vybíjanie: -20°C to +60°C
Uskladňovanie: -20°C to +50°C

 

Vybijanie Li-ions

Zdroj: panasonic.com

Ako vidno na tomto konkrétnom príklade, tak rozsah uskladňovacích teplôt je menší ako dovolenú teploty vybíjania. Druhý záver je možno si spraviť z grafu. Vybíjanie pri “bežných” teplotách má samozrejme vplyv na využiteľnú kapacitu (viď teploty -10°C až +40°C), ale teplota -20°C má dosť zásadný vplyv – viď malý “hrbček” vľavo dole grafu. Batéria, s nominálnou kapacitou 2900 mAh, vie poskytnúť pri tejto teplote sotva 100 mAh.

Možnosť a dĺžka byť v nenabitom stave

U tohto parametru sa zdržím len krátko. Olovené batérie by nemali zostávať nenabité po dlhší čas – v tomto prípade desiatky hodín. Tzn. skladovať iba pri nabitom stave a pre dlhšie uskladnenie je treba riešiť dobíjanie.

Naopak pre Li-ion sa neodporúča skladovať pri plne nabitom stave.

Tí čo potrebujú dlhšie skladovať by si mali tento parameter ujasniť s dodávateľom pre každý typ batérie.

Životnosť batérie

Životnosť pri jednotlivých batériách je parameter značne teoretický. V závislosti od používania a dosahovaných hodnôt pri jednotlivých parametroch môže batéria slúžiť desiatky rokov, ale pri veľmi zlom zaobchádzaní sa u toho istého typu nemusíte dostať cez pár mesiacov.

Čo všetko skracuje životnosť:

  • Nízke a aj vysoké teploty.
  • Vysoké C-rate.
  • Krátke nabíjacie cykly (zviazané s C-rate).
  • Prebíjanie.
  • Vysoké DoD (priveľké vybíjanie),
  • a samozrejme “zlé” mechanické zaobchádzanie.

Navyše vzájomné kombinácie medzných parametrov sa na batérii veľmi zle odzrkadlí.  Množstvo medných parametrov vie obmedziť dobrý BMS (Battery Management System), ktorý nielen, že batériu vie “strážiť”, ale aj daj obsluhe údaje a varovania, tak, že zmení pracovné parametre. BMS je iba zlomok ceny batériového systému a vie značne predĺžiť životnosť znížiť nutnosť nákupu nových batérií).

Treba však aj povedať, že bez ohľadu na parametre používania je batéria “zásobník chemikálií”, ktoré “menia” svoj stav. A preto bez ohľadu na starostlivosť tieto chemikálie degradujú s časom – starnú. Väčšina dnešných typov má tak maximálnu “chemickú” životnosť medzi 15 až 20 rokmi. Po tomto čase už nastáva masívna degenerácia bez možnosti zmeny.

 

Pripomienky a dotazy sú vítané v komentároch pod týmto 

Zdroj: Ďalšie dôležité parametre u batérií – EnergiaWeb.sk

Strata kapacity batérie

Strata kapacity batérie

: Nissan Leaf
__TOC__

zdroj clanku : http://www.electricvehiclewiki.com/wiki/battery-capacity-loss/príznaky

Keď batéria stráca kapacitu, začnú sa merať čiarky z “ukazovateľa kapacity” (tenká 12-segmentová mierka vpravo vpravo od 12-segmentového stavu ukazovateľa nábojov). Prvý známy model Nissan LEAF, ktorý má nahradiť batériu, bol uvedený v novembri 2011, keď majiteľ v oblasti Phoenix oznámil chýbajúcu kapacitu batérie na palubnej doske a zníženú vzdialenosť. V apríli 2012 ohlásil rovnaký problém ďalšie vodič LEAF z oblasti Phoenix . Všetky LEAF hlásené zníženie kapacity batérie boli v teplejších klimatických podmienkach (hlavne Arizona, Texas a Kalifornia). Všimnite si, že v príručke Nissan Leaf Service Manual predstavuje strata prvej kapacity 15% straty, zatiaľ čo každá nasledujúca lišta predstavuje iba 6,25% straty .
LEAF vykazujúci 3 bary straty kapacity batérie s čítaním GID :

Faktory ovplyvňujúce stratu kapacity batérie

Každá chémia lítium-iónovej batérie má jedinečné vlastnosti, ktoré ovplyvňujú rýchlosť úbytku kapacity. Podľa Charlesa Whalena :
“Máte pravdu, že príslušné batérie typu Volt a Leaf majú skoro identickú chémiu, a to obidve pomocou lítium-mangánovej katódy. Obaja majú rovnakú citlivosť na vysoké tempy. Zo všetkých lítiových katódových chemikálií je lítium-mangán najviac citlivý na teplo a má pri najvyšších teplotách najvyššiu a najvyššiu rýchlosť rozpadu a degradácie kapacity. ”

  • Lekárska batéria je vyrobená spoločnosťou NEC, je bunka typu sáčky s vrstvenými prvkami, katóda LiMn2O4 firmy Nippon Denko, grafitová anóda od spoločnosti Hitachi Chemicals, celgardový PP suchý separátor a elektrolyt EC typ LiPF6 od spoločnosti Tomiyama.
  • Akumulátorová batéria Volta vyrába spoločnosť LG Chem, je bunka typu sáčky s vrstvenými prvkami, katóda LiMn2O4 od spoločnosti Nikki Catalysis, tvrdá anódová uhlíka (ktorá je robustnejšia a má lepšie / dlhšie životné vlastnosti ako grafitová anóda v Leaf’s batériový článok) od firmy Kureha, oddeľovač Celgard PP suchý / SRS a elektrolyt typu PC LiPF6 vyrobený v podniku spoločnosťou LG Chem.

Existujú dva zdroje straty kapacity batérie, straty kalendára a straty na bicykli. Strata kapacity kalendára je strata z prechodu času, kým je batéria ponechaná v súprave SOC, zvyčajne 60% v laboratórnych testoch. Strata cyklu je dôsledkom nabíjania a vybitia batérie. Závisí to od maximálneho stavu nabitia (SOC) a hĺbky vybíjania (DOD), čo je percentuálny podiel celkového rozsahu kapacity, ktorý sa používa počas cyklu.
Technicky je životnosť kalendára lítiovej batérie funkciou 4 premenných :

  • Priemerná teplota
  • Štandardná odchýlka teploty
  • Priemerný stav nabitia (SOC)
  • Štandardná odchýlka SOC

f (T), σ (T), μ (SOC), σ (ΔSOC), ktorá sa negatívne (nepriamo) líši so všetkými 4 premennými.
Tu je typická krivka straty kapacity kariet batérií pre lítiové mangánové batérie vynášajúc roky do konca životnosti (zvyčajne 70% zostávajúca kapacita) v porovnaní s teplotou:

Výsledky uvedené v životnom grafe kalendára sú pre rovnovážny stav, konštantnú teplotu T kde σ (T) = 0) a ustáleného stavu, konštantný SOC rovný 60% SOC (teda kde σ (ΔSOC) = 0). Ak je priemerná hodnota SOC v priebehu času vyššia ako 60% SOC, životnosť kalendára bude nižšia ako životnosť uvedená v grafe. Vzhľadom na zvýšenú variabilitu obidvoch teplôt σ (T) a SOC cyklického pásma σ (ΔSOC) sa životnosť kalendára zníži. Pri 60% SOC majú lítium-mangánové batérie trochu viac ako 8 rokov života pri 21 ° C (70 ° F), ale iba 5 rokov pri 32 ° C (90 ° F), Pri vyšších úrovniach nabíjania je citlivosť na teplo a miera degradácie ešte väčšia.
Charles Whalen ďalej hovorí: ” Teplota má oveľa väčší vplyv na životnosť batérie ako na SOC . Stav poplatkov (SOC) má účinok, ale v opačnom smere, čo si možno myslíte. Pri lítiových batériách – a * iba * pre lítiové batérie (to neplatí pre NiMH a olovnatú kyselinu) – nižšia priemerná hodnota SOC (až do 30% SOC) v priebehu času bude mať za následok dlhšiu životnosť batérie a vyššia priemerná hodnota SOC v priebehu času bude mať za následok kratšiu životnosť batérie. Chimia LiMn2O4, ktorú používajú GM a Nissan v prvej generácii elektródy Volt a Leaf, je veľmi citlivá na teplo a má vysokú mieru degradácie, keď dosiahnete nad 95 stupňov F. ”
V záujme predĺženia životnosti batérie spoločnosť GM využíva iba 65% kapacity batérie Volt , pričom nastavuje limity na úrovni 22% SOC na nízkej úrovni a 87% SOC na vysokej úrovni .
LiMn2O4 má dve veľké problémy pri zvýšených teplotách : kapacita sa stráca pri cyklickom nabití náboja a rozpúšťanie Mn do elektrolytu. Zadržanie kapacity je
takmer konštantné pod 50% SOC, ale s SOC sa znižuje v rozmedzí od 50% do 80%. Batérie by sa mali skladovať pri optimálnom skladovacom stave, ktorý je medzi 30% a 40% . Iný odkaz sa zhoduje s týmto rozsahom ako s optimálnym SOC pre skladovanie.
Surfingslovak informoval o tom, ako hĺbka výboja (DOD) ovplyvňuje rýchlosť straty kapacity batérie: “Najbližšia vec, ktorú som našiel, bola správa JPL pre misiu Mars Rover . Zistili, že kapacita sa znižuje z bicyklovania o približne šesťkrát vyšší pri 60% DOD v porovnaní s 30% DOD. Použili SAFT LiNiO2 bunky s grafitovou anódou a valcovým hardvérom z nehrdzavejúcej ocele. Bunky boli testované v režime 30% DOD (5000 cyklov) s priemernou rýchlosťou straty energie pri 4,0 V pri 0,000704% za cyklus a 60% DOD režime (500 cyklov) s priemernou rýchlosťou straty energie pri 4,0 V pri 0,00430% za cyklus.
Iná správa , ktorá nešpecifikuje špecifickú chémiu batérie, ukazuje graf zvyšujúcej kapacity batérie v porovnaní s počtom cyklov. Výsledky (s cyklami normalizovanými do plného cyklu v zátvorkách):

  • 100% až 0% – 1200 cyklov (1200 cyklov)
  • 100% až 80% – 12000 cyklov (2400 cyklov)
  • 80% až 0% – 5000 cyklov (4000 cyklov)

Hodnota DOD 80% spôsobila, že batéria vydrží 3,3 krát dlhšie ako DOD 100% (ale pamätajte na to, že Leaf obmedzuje používanie batérie do istej miery, čo umožňuje hranice SOC 95% na vysokom konci a 2% na nízkej úrovni ) ,

tbleakne našiel publikovaný papier, ktorý skúmal straty lítium-iónovej batérie v závislosti na teplote a SOC:
” Korelácia Arrheniusovho správania sa v moci a kapacite sa stráca s impedanciou buniek a vytváraním tepla v cylindrických lítium-iónových bunkách ” od Sandia National Laboratories.
Tento dokument z roku 2003 samozrejme nehovorí o konkrétnej lítiovej chémii LEAF (
LixNi0.8Co0.15Al0.05O2 katóda sa používa pri testovaní), ale verím, že správanie, ktoré popisuje, je typické. Kapacita vyblednutia je popísaná na str. 7, obr. 5, ktorý je zobrazený nižšie:

Z grafu je zrejmé, že pokles kapacity sa spomaľuje pri všetkých teplotách, keď sa SOC znižuje zo 100% na 80% na 60% SOC. Pri vysokom nabití sú ióny Li koncentrované na grafitovej elektróde. Podľa môjho názoru sa na tejto elektróde uskutočňuje proces primárnej straty, takže sa zdá byť rozumné, že tento proces by sa spomalil, keď sa znížila hodnota SOC.
Otázkou, ktorá sa často pýta, je, či nabíjanie L2 (240 voltov, 16 ampér všeobecne) škodí batérii. Ak chcete položiť otázku v perspektíve, musíte vedieť, že rýchlosť nabíjania sa meria pomocou rýchlosti C, kde 1 C je prúd potrebný na nabíjanie batérie za jednu hodinu. Keďže list s nabíjaním 3,3 kw zaberie plné nabitie približne za 7 hodín, nabíjacia rýchlosť je C / 7 (1/7 C). Existuje jedna štúdia, ktorá merala množstvo straty kapacity ako funkciu sadzby poplatkov. Ukázalo sa, že C / 2 (asi 12 kw pre Leaf) bolo miesto sladké a že pomalšie alebo rýchlejšie nabíjacie rýchlosti mali vyššie miery straty kapacity:

Záver: L2 nabíjanie na 3,3 kw (alebo 6,0 kw v niektorých 2013 Leafs) je neočakáva sa, že bude mať škodlivý vplyv na rýchlosť straty kapacity batérie.

Model starnutia batérie

Niektorí majitelia naznačujú, že degradácia batérie je závislá na Arrhenius Právo vzorca dvojitého degradácie kapacity batérie na 10 stupňov Celzia zvýšenie teploty. Použitie údajov z grafov na Weatherspark, (vyťažený Stoaty pomocou počítania pixelov vo Photoshope), Surfingslovak odhadol relatívnu mieru straty kapacity pre rôzne mestá v Spojených štátoch na základe Arrheniusovho zákona a teploty okolia. Predpokladá sa, že teplota je stredom každého z ôsmich teplotných pásiem. Sadzby degradácie boli odhadnuté vzhľadom na Los Angeles Civic Center, ktoré boli vybrané, pretože Nissan založil svoje testovanie na 12500 kilometroch ročne v tomto meste. Na základe tohto výpočtu by sa očakávalo, že Leafs vo Phoenixu stratí kapacitu batérií 2,64 krát rýchlejšie ako Leafs v Seattli, pričom všetky ostatné faktory budú rovnaké. Weatherman potvrdil výpočty pre niektoré mestá s hodinovými údajmi (druhý stĺpec tabuľky nižšie). Zatiaľ čo faktory starnutia dávajú dobrú predstavu o objednávkemestských miest môžu skutočné hodnoty mať rozšírenú alebo zmenenú stupnicu v závislosti od hodnoty aktivačnej energie (pozri nižšie uvedený opis), takže hodnoty sú bližšie k sebe alebo od seba vzdialenejšie.
Poznámka: Spoločnosť NEC (partner Nissan v spoločnom podniku AESC, ktorý vyrába batériové súpravy pre LEAF) použil Arrhenius Law pri testovaní novej prísady elektrolytu, ktorá zdvojnásobila životnosť batérie . Zaujímavosťou je, že našli faktor 3,2 v životnosti batérie medzi najhorúcejšími a najchladnejšími mestami, ktoré sa používajú pri simulácii, v blízkosti faktora 2,64 odhadovaného medzi spoločnosťami Phoenix a Seattle. Použitím modelu 66% času cyklu a 33% času skladovania vypočítali zdvojnásobenie straty kapacity pri každom zvýšení teploty o 6,85 ° C pre novo vyvinutú batériu.
Surfingslovak tiež vyvinul hrubý model na odhadnutie toho, koľko úbytku kapacity môžete očakávať, že bude vidieť pre vaše konkrétne geografické umiestnenie a plánované ročné kilometre. Spoločnosť Stoaty zdokonalila model tabuľkového procesora tak, aby zodpovedala údajom spoločnosti Nissan získaným spoločnosťou TickTock v jeho diskusii o testovaní Casa Grande s inžinierom spoločnosti Nissan .
Starnutie batérie Predpoklady modelu:

  • Úbytok kapacity kalendára a strata kapacity cyklu závisia od teploty
  • Strata kapacity kalendára je úmerná druhému odmocneniu času (napr. 2 roky by znamenalo 1,41-násobok degradácie zaznamenanej za jeden rok, čo znamená, že druhý rok by mal 41% straty kalendára v prvom roku)
  • Strata solárneho zaťaženia (tj parkovanie auta na slnku) bola odhadnutá na základe štúdie batérie Prius () a zmenšená pomocou priemerného ročného slnečného žiarenia z NREL:


Pôvodná verzia modelu starnutia batérie bola empiricky naladená, aby reprodukovala čo najdlhší graf TickTockovho údajov Nissanu. Aby sa prispôsobil graf, bolo zistené, že tieto dodatočné predpoklady sú potrebné:

  • Úbytok kalendára za prvý rok bol pre mesto s “normálnou” teplotou 6,5%
  • Strata na bicykli pre “normálne” mesto bola 1,5% za každých 10 000 míľ, ktoré boli vyťažené rýchlosťou 4 míle na kilometer
  • Riadenie vozidla efektívnejšie ako 4 míle na kwh by spôsobilo menšie zaobchádzanie s akumulátorom a znížilo stratu cyklu v pomere k zvýšeniu účinnosti. Naopak, menej efektívna jazda by zvýšila stratu bicyklov
  • Faktor starnutia spoločnosti Phoenix Arrhenius mierne nadhodnocuje horúce klimatické starnutie; bolo potrebné prispôsobiť faktory starnutia, aby vyhovovali údajom spoločnosti Nissan. Upozornenie: Nastavenie vyžadovalo, aby boli faktory vysokého starnutia ako Phoenix zmenšené (približne 1,8 -> 1,5 pre Phoenix na stupnici, ktorú sme používali), hoci model má hodnoty upravené na mierne odlišnú základnú hodnotu 0,9 pre “normálne” takže skutočná zmenená hodnota pre spoločnosť Phoenix je 1,35

Graf a predpovede modelu starnutia batérie sú uvedené nižšie:

Model bol nedávno (október 2013) aktualizovaný a kalibrovaný pomocou merania kapacity Ah z Leaf Spy alebo LeafDD. Použitím údajov vykázaných z 22 listov (len modelové roky 2011-2012, pretože batériový elektrolyt bol “vylepšený” pre letáky v roku 2013), bolo vykonaných niekoľko zmien na kalibráciu modelu tak, aby zodpovedal aktuálnym údajom:

  • Bolo zistené, že zmenšovanie faktorov starnutia pre mestá s teplým prostredím ako Los Angeles spôsobilo predpoveď podhodnotiť skutočnú stratu. Preto sa v týchto teplejších klimatických podmienkach používali nestrachové faktory starnutia
  • Strata kalendára bola zmenená na 6,9% v prvom roku pre mesto s “normálnou” teplotou (empiricky odvodené, aby najlepšie zodpovedalo aktuálnym údajom o strate kapacity)
  • Strata na bicykli pre “normálne” mesto sa zmenila na 2,0% za každých 10 000 míľ, ktoré boli vyvezené na 4 míle na kilometer (empiricky odvodené, aby najlepšie zodpovedali aktuálnym údajom o strate kapacity)
  • Bol pridaný korekčný faktor, ktorý zohľadnil fakt, že ak by sa kapacita batérie znížila, mali by byť potrebné plné cykly na riadenie danej vzdialenosti (všetky ostatné parametre sú rovnaké)

Pri týchto zlepšeniach modelu skutočná strata ako percento predpokladanej straty dosahuje priemernú hodnotu 100,04% so štandardnou odchýlkou 10,13%. Všimnite si, že predpovedaná miera straty kapacity sa značne zvýšila s revidovaným modelom v súlade s tým, čo bolo pozorované. Predpokladá sa, že táto verzia je oveľa presnejšia, ale samozrejme stále nie je známe, či budúce predpovede budú sledovať tak tesne ako kalibrované aktuálne predpovede.
Model starnutia batérie (verzia 1.00) je tabuľka, ktorá je k dispozícii v:

Model starnutia batérie sa ďalej diskutuje na fóre .
Predpovede z modelu starnutia batérie pre rôzne mestá sú uvedené nižšie. Pre individualizované predpovede si stiahnite tabuľku Model starnutia batérie vyššie.
Poznámka: Tieto údaje počítajú s výkonom 12500 míľ za rok pri efektívnosti 4,6 míľ za hodinu a nezahŕňajú straty zaťaženia slnečným žiarením. Model tiež nezodpovedá za to, že Leaf opúšťa 100% poplatok za značné časové obdobie (zlé na batériu), časté rýchle nabíjanie (zlé pre batériu), priemerný SOC Leaf je udržiavaný na (nižšia je lepšia, nižšia do približne 30%), priemerná hĺbka výboja (je horšia, je lepšia) alebo skutočnosť, že DOD sa zvýši, keď batéria stárne, aby pokryla rovnakú vzdialenosť na nabitie.
Odmietnutie zodpovednosti: Vezmite tieto predpovede veľkým množstvom soli. Sú to jednoducho naše najnovšie najlepšie predpoklady a dúfajme, že poskytnú viac špecifických informácií ako neurčité vyhlásenia o kapacite spoločnosti Nissan. Predpovede pre SOC menej ako 70% alebo dlhšie ako 5 rokov sú menej pravdepodobné, že budú zmysluplné. Vaša skutočná strata môže byť lepšia alebo výrazne horšia, než sa predpokladalo.

veľkomesto Faktor starnutia (nerozložený) Faktory starnutia meteorológov Solárne zaťaženie kWh / m2 Zvyšná kapacita 1 rok Zvyšná kapacita 2 roky Zvyšná kapacita 3 roky Zvyšná kapacita 5 rokov Zvyšná kapacita 10 rokov Koniec života (zostávajúcich 70%)
Dubaj, SAE 2.17 79,9% 69,3% 58,9% 35,6% <5,0% 1,9 roka
San Juan, Portoriko 1,87 7.1 82,6% 73,6% 65,0% 46,9% <5,0% 2,4 rokov
Phoenix, AZ 1.81 1.81 9 83,1% 74,5% 66,2% 49,0% <5,0% 2,5 rokov
Mesa, AZ 1.78 9 83,4% 74,9% 66,8% 50,1% <5,0% 2,5 rokov
Palm Springs, CA 1,77 9 83,4% 75,0% 67,0% 50,3% <5,0% 2,6 rokov
Fort Lauderdale, FL 1.68 1.59 6.5 84,3% 76,3% 68,8% 53,4% <5,0% 2,8 roka
Hong Kong Intl Airport 1.67 1.59 84,3% 76,4% 69,0% 53,7% <5,0% 2,8 roka
Honolulu, HI 1.67 1.59 7.7 84,3% 76,4% 69,0% 53,7% <5,0% 2,8 roka
Las Vegas, NV 1.50 9 85,8% 78,8% 72,3% 59,2% 13,0% 3,3 roka
Orlando, FL 1.47 1.39 6.5 86,1% 79,2% 72,8% 60,0% 16,4% 3,4 rokov
Houston, TX 1.47 1.35 6.5 86,2% 79,3% 73,0% 60,2% 17,3% 3,4 rokov
Tucson, AZ 1.45 9 86,3% 79,6% 73,3% 60,8% 19,2% 3,5 roka
New Orleans, LA 1.42 6.5 86,6% 80,0% 73,9% 61,7% 22,5% 3,6 roka
Hilo, HI 1.42 1.34 6 86,6% 80,0% 73,9% 61,7% 22,5% 3,6 roka
Ridgecrest, CA 1.37 9 87,0% 80,7% 74,8% 63,3% 27,4% 3,8 roka
San Antonio, TX 1.37 6.5 87,0% 80,7% 74,8% 63,3% 27,4% 3,8 roka
Jacksonville, FL 1.36 6.5 87,1% 80,8% 75,0% 63,5% 28,1% 3,8 roka
Austin, TX 1.35 6.5 87,2% 81,0% 75,3% 63,9% 29,4% 3,9 rokov
Dallas, TX 1.32 1.32 7 87,4% 81,4% 75,8% 64,8% 31,7% 4,0 roka
Witchita Falls TX 1.32 1.32 7.5 87,4% 81,4% 75,8% 64,8% 31,7% 4,0 roka
Waxahachie, TX 1,25 7 88,1% 82,4% 77,1% 66,9% 37,3% 4,3 roka
Tyler, TX 1,25 6.5 88,1% 82,4% 77,1% 66,9% 37,3% 4,3 roka
Bakersfield, CA 1.23 7.5 88,3% 82,7% 77,5% 67,5% 39,0% 4,4 roka
Sevilla, Španielsko 1.18 88,6% 83,3% 78,4% 68,8% 42,2% 4,7 roka
Jackson, MS 1.18 6.5 88,6% 83,3% 78,4% 68,8% 42,2% 4,7 roka
Fresno, CA 1.17 7.5 88,8% 83,5% 78,6% 69,2% 43,0% 4,8 roka
Memphis, TN 1.16 6.5 88,9% 83,7% 78,9% 69,6% 44,1% 4,9 rokov
Palmdale, CA 1.12 7.5 89,2% 84,2% 79,5% 70,6% 46,5% 5,1 roka
Little Rock, AR 1.12 6.5 89,2% 84,2% 79,5% 70,6% 46,5% 5,1 roka
Ontario Intl Airport 1.10 7.5 89,4% 84,4% 79,9% 71,2% 47,7% 5,2 rokov
Van Nuys, CA 1.10 1.08 7.5 89,4% 84,4% 79,9% 71,2% 47,7% 5,2 rokov
Riverside, CA 1.09 9 89,5% 84,6% 80,1% 71,5% 48,3% 5,3 roka
Visalia, CA 1.09 7.5 89,5% 84,6% 80,1% 71,5% 48,3% 5,3 roka
Modesto, CA 1.08 7.5 89,6% 84,8% 80,4% 71,9% 49,3% 5,4 roka
Tulsa, OK 1.08 6.5 89,6% 84,8% 80,4% 71,9% 49,3% 5,4 roka
Burbank, CA 1.07 7.5 89,7% 84,9% 80,5% 72,2% 49,9% 5,4 roka
Atlanta, GA 1.07 6.5 89,7% 84,9% 80,5% 72,2% 49,9% 5,4 roka
Oklahoma City, OK 1.07 7.5 89,7% 84,9% 80,5% 72,2% 49,9% 5,4 roka
Anaheim, CA 1.06 7.5 89,7% 85,0% 80,7% 72,4% 50,3% 5,5 roka
Sydney, Austrália 1.03 90,0% 85,4% 81,2% 73,2% 52,1% 5,7 rokov
Charlotte, NC 1.02 6.5 90,1% 85,6% 81,4% 73,5% 52,6% 5,8 rokov
Nashville, TN 1.02 1.02 6.5 90,1% 85,6% 81,4% 73,5% 52,6% 5,8 rokov
Norfolk, VA 1.01 6.5 90,2% 85,7% 81,6% 73,9% 53,5% 5,9 rokov
Raleigh, NC 1.00 1.04 6.5 90,3% 85,8% 81,8% 74,1% 54,1% 6,0 rokov
Občianske centrum v Los Angeles 1.00 1.00 7.5 90,3% 85,8% 81,8% 74,1% 54,1% 6,0 rokov
Ota, Japonsko 0.98 90,4% 86,0% 82,0% 74,4% 54,7% 6,1 rokov
Santa Ana, CA 0,97 7.5 90,4% 86,1% 82,1% 74,6% 55,1% 6,2 rokov
San Diego, CA 0,97 7.5 90,4% 86,1% 82,1% 74,6% 55,1% 6,2 rokov
Kansas City, MO 0,97 6.5 90,4% 86,1% 82,1% 74,6% 55,1% 6,2 rokov
Knoxville, TN 0,97 6.5 90,4% 86,1% 82,1% 74,6% 55,1% 6,2 rokov
Sacramento, CA 0.96 7.5 90,5% 86,2% 82,2% 74,8% 55,5% 6,2 rokov
Lisabon, Portugalsko 0.95 90,6% 86,3% 82,4% 75,0% 56,0% 6,3 rokov
Albuquerque, NM 0,94 9 90,6% 86,4% 82,6% 85,3% 56,6% 6,4 rokov
Santa Monica, CA. 0.93 7.5 90,7% 86,4% 82,6% 75,3% 56,6% 6,4 rokov
Los Angeles Intl Airport 0,92 0,89 7.5 90,7% 86,5% 82,7% 75,5% 57,1% 6,5 rokov
Madrid, Španielsko 0,92 90,7% 86,5% 82,7% 75,5% 57,1% 6,5 rokov
Santa Clara, CA 0,90 7.5 90,8% 86,7% 83,0% 75,9% 57,9% 6,6 roka
San Jose, CA 0,90 7.5 90,8% 86,7% 83,0% 75,9% 57,9% 6,6 roka
Prescott, AZ 0,88 9 90,9% 86,9% 83,2% 76,2% 58,5% 6,7 rokov
Winchester, VA 0,88 6.5 90,9% 86,9% 83,2% 76,2% 58,5% 6,7 rokov
Philadelphia, PA 0,88 5.5 90,9% 86,9% 83,2% 76,2% 58,5% 6,7 rokov
Oceanside, CA 0.85 7.5 91,1% 87,1% 83,5% 76,7% 59,5% 6,9 rokov
Salt Lake City, UT 0.85 7.5 91,1% 87,1% 83,5% 76,7% 59,5% 6,9 rokov
Indianapolis, IN 0,83 5.5 91,2% 87,4% 83,8% 77,2% 60,5% 7,1 rokov
Omaha, NE 0,81 6.5 91,3% 87,5% 84,0% 77,5% 61,0% 7,2 rokov
Columbus, OH 0,81 5.5 91,3% 87,5% 84,0% 77,5% 61,0% 7,2 rokov
Porto, Portugalsko 0,81 0,81 91,3% 87,5% 84,0% 77,5% 61,0% 7,2 rokov
Melbourne, Austrália 0,80 91,4% 87,6% 84,1% 77,6% 61,3% 7,3 rokov
Montclair, NJ 0,80 5.5 91,4% 87,6% 84,1% 77,6% 61,3% 7,3 rokov
Reno, NV 0,80 9 91,4% 87,6% 84,1% 77,6% 61,3% 7,3 rokov
Chicago, IL 0,78 0.75 5.5 91,5% 87,7% 84,4% 78,0% 62,0% 7,5 rokov
Pittsburgh, PA 0,77 5.5 91,6% 87,8% 84,5% 78,2% 62,4% 7,6 rokov
Detroit, MI 0,76 5.5 91,6% 87,9% 84,6% 78,3% 62,7% 7,6 rokov
San Francisco, CA 0,76 7.5 91,6% 87,9% 84,6% 78,3% 62,7% 7,6 rokov
Boston, MA 0,74 5.5 91,7% 88,1% 84,9% 78,8% 63,6% 7,8 rokov
Denver, CO 0.73 0.70 7.5 91,8% 88,2% 85,0% 78,9% 63,9% 7,9 rokov
Portland, OR 0.72 5.5 91,9% 88,3% 85,1% 79,1% 64,3% 8,0 rokov
Minneapolis, MN 0.70 5.5 92,0% 88,5% 85,4% 79,5% 65,1% 8,2 rokov
Paríž, Francúzsko 0,69 92,0% 88,6% 85,4% 79,6% 65,3% 8,3 rokov
Syracuse, NY 0,69 5.5 92,0% 88,6% 85,4% 79,6% 65,3% 8,3 rokov
Seattle, WA 0,69 4.5 92,0% 88,6% 85,4% 79,6% 65,3% 8,3 rokov
Madison, WI 0,69 5.5 92,0% 88,6% 85,4% 79,6% 65,3% 8,3 rokov
Londýn, Anglicko 0,68 92,1% 88,6% 85,6% 79,9% 65,6% 8,4 rokov
Viedeň, Rakúsko 0,68 92,1% 88,6% 85,6% 79,9% 65,6% 8,4 rokov
Toronto, Kanada 0.64 92,4% 89,1% 86,2% 80,7% 67,3% 8,9 rokov
Montreal, Kanada 0.63 92,4% 89,2% 86,3% 80,9% 67,7% 9,0 rokov
Olympia, WA 0.63 0.58 4.5 92,4% 89,2% 86,3% 80,9% 67,7% 9,0 rokov
Flagstaff, AZ 0.62 9 92,5% 89,2% 86,4% 81,0% 67,9% 9,1 rokov
Vancouver, BC 0.62 92,5% 89,2% 86,4% 81,0% 67,9% 9,1 rokov
Shannon, Írsko 0.61 0.58 92,5% 89,3% 86,5% 81,2% 68,3% 9,3 rokov
Bellingham, WA 0.61 4.5 92,5% 89,3% 86,5% 81,2% 68,3% 9,3 rokov
Varšava, Poľsko 0.60 92,6% 89,4% 86,6% 81,4% 68,6% 9,4 rokov
Big Bear City, CA 0,59 0,54 9 92,7% 89,6% 86,8% 81,6% 69,1% 9,6 rokov
Dublin, Írsko 0.58 0,54 92,7% 89,6% 86,9% 81,8% 69,4% 9,7 rokov
Rygge, Nórsko 0,52 93,1% 90,2% 87,7% 83,0% 71,6% 10,6 rokov
Juneau, AK 0,47 0,41 4.5 93,4% 90,7% 88,3% 83,8% 73,2% 11,4 rokov

Poznámka: tbleakne naznačuje, že rozdiely v teplote môžu mať ešte väčší účinok :
Arrhenius Factor: Exp (- (DeltaE) / kT) kde:

  • T je absolútna teplota
  • DeltaE je aktivačná energia.

Súhlasím s tým, že faktor Arrhenius je veľmi dôležitý, ale ako rýchlo sa mení s teplotou, závisí od aktivačnej energie chemického procesu, ktorý spôsobuje našu degradáciu. Vyššia aktivačná energia znižuje absolútnu veľkosť faktora, ale zvyšuje relatívnu zmenu faktora pre danú zmenu teploty. To má zmysel, pretože máme na mysli veľmi pomalý chemický proces.
60 F je 540 Rankin (absolútne). Zmena teploty 40 F (60 v porovnaní so 100 F) predstavuje iba 40/540 = 7% zmenu absolútnej teploty, napriek tomu vidíme možno 5 až 1 zmenu relatívnej miery degradácie ľudí v rôznych klimatických podmienkach.
Vaše pravidlo, že “zvýšenie teploty o 10 stupňov Celzia zdvojnásobuje stratu kapacity batérie” znamená určitú aktivačnú energiu. Veľké rozdiely medzi degradáciou ľudí na tomto fóre naznačujú, že vyššia aktivačná energia môže byť bližšia.

Skutočné svetové straty kapacity batérie

Aj keď bolo zaznamenaných 112 zdokumentovaných prípadov straty kapacity batérie jedného alebo viacerých pruhov (k 10/13/2012), podľa našich vedomostí bolo spoločnosti Nissan hlásených iba 58 prípadov straty kapacity. Geografické rozdelenie týchto prípadov je: Arizona – 53, Texas – 23, Kalifornia – 31, Oklahoma – 1, Hongkong – 1, Španielsko – 1, Neznáme – 72, dva bary – 29, tri bary – 9, štyri pruhy – 2. Z 40 listov, ktoré stratili 2 kapacitné bary, 33 sú v Arizone, 4 v Texase a 3 v Kalifornii. Väčšina listov, ktoré stratili 3 alebo 4 alebo 5 kapacít s kapacitou, je v Arizone. Na základe približne 450 listov predávaných v Arizonek 22. septembru 2012 aspoň 11,8% Arizona Leafs stratilo kapacitný bar. Keďže v tomto výpočte sú zahrnuté iba prípady hlásené na fóre, reálne číslo bude pravdepodobne oveľa vyššie.

Spoločnosť Joeviocoe vytvorila veľmi peknú dynamickú tabuľku Geographic Analysis of Nissan Leafs s stratou kapacity batérie , ktorá má teraz kompletnejšiu mapu Google, ktorá mapuje všetky hlásené listy s stratou kapacity batérie a zobrazuje detailné informácie o každej správe na myši.

Okrem toho spoločnosť Devin vygenerovala túto geopriestorovú analýzu prieskumu batérie LEAF Plug In America, ktorý zobrazuje dáta o solárnom zaťažení od spoločnosti NREL. Vytvorené v ArcGIS z údajov zozbieraných 27. marca 2014.

Analýza hlásených prípadov straty kapacity batérie

Zatiaľ čo sa predpokladá, že expozícia vysokým teplotám okolia je prevládajúcim faktorom pri strate kapacitných stĺpcov, analýza Stoaty z 26 hlásených prípadov v oblasti metra Phoenix ukázala, že medzi mesiacmi vedenými za mesiac a mierou strata kapacity batérie, Koeficient korelácie bol 0,51 a lineárna regresia naznačovala, že tí, ktorí jazdia 1800 míľ za mesiac, mali 2% za mesiac stratu kapacity v porovnaní s 1% za mesiac pre tých, ktorí jazdili 900 míľ za mesiac. Priemerný čas strácať jednu kapacitnú lištu bol 11,9 mesiacov, s rozsahom 7-16 mesiacov. Pamätajte, že to platí len pre majiteľov Phoenixu, ktorí stratili kapacitný rad, nie pre všeobecnú populáciu listov. Analýza naznačuje, že ďalším faktorom ovplyvňujúcim strata kapacity batérie je niečo spojené s nabíjaním a vybitím akumulátora (ponechanie Leafa na vysokej úrovni nabitia, veľká hĺbka vybitia, počet cyklov nabitia batérie atď.). Podobná analýza Texas Leafs, ktorá stratila jednu kapacitnú lištunevykazovala žiadnu koreláciu medzi mesačným najazdením kilometrov a mierou úbytku kapacity, ale vzorka bola oveľa menšia (12 listov) a klimatické rozdiely medzi rôznymi oblasťami mohli dominovať. Phoenix Leafs, ktorý stratil lištu, vykazoval priemernú mieru úbytku kapacity 1,3% mesačne; pre Texas Leafs hodnota bola 1,2% za mesiac.
Analýza dostupných údajov pre všetky listy, ktoré stratili druhú lištu, ukázala, že priemerný čas medzi stratou tyčí jeden a dva bol 52,7 dní . Priemerná miera straty kapacity medzi jedným a dvom barmi bola 3,7% za mesiac (ale všimnite si, že väčšina týchto strát bola počas horúceho leta, takže nemusíte extrapolovať tieto straty do iných oblastí krajiny alebo iných období roka). Neexistovala žiadna korelácia medzi najazdenými kilometrami a rýchlosťou úbytku kapacity medzi tyčkami jedna a dve.

Test rozsahu na vozidlách so stratou kapacity batérie

V snahe zistiť, aký rozsah bol ovplyvnený pre tých, ktorí stratili kapacitu batérií, skupina majiteľov pod vedením Tonya Williamsa urobila test rozsahu 12 áut v Tempe, Arizona dňa 15. septembra 2012. Veľmi úroveň kurzu bol riadený 100 km / h, merané na palube GPS na zemi (rýchlosť 62 mph, rýchlosť 64 mph, ako je zobrazená na rýchlomere LEAF) s aktivovaným tempomatom. Odhadla sa, že táto rýchlosť prinesie cieľovú mieru využitia energie vo výške 6,437 km / kWh bez kontroly klímy. Na základe oficiálnych údajov zverejnených Nissanom nižšie (od Nissan Technical Bulletin), bolo zistené, že nový automobil bude jazdiť 84 míľ (135 km), až kým sa neuskutoční režim “želvy” (režim zníženej spotreby, aby sa vozidlo bezpečne dostalo z cesty predtým, než batéria úplne vypne energiu). Okrem rozsiahleho testovania od Tonyho Williamsa, ktorý ukázal, že je to rozsah nového listu, existuje ďalší test, ktorý ukazuje rozsah najmenej 84 míľ . Ďalšie potvrdenie rozsahu nového listu pochádza zo štrajku listu NREL, ktorý odhalil použiteľnú energiu nového listu na 21,381 kwh, čo by malo za následok rozsah 85,5 míle pri 4 míľ / kwh:

Graf z NTB11- 076a (platí len pre nový list) je zobrazené nižšie:

Jedným z odpočtov z tejto tabuľky je, že Nissan očakáva rozsah použiteľnej kapacity batérie 19-21 kwh, keď je vozidlo nové. Bolo by prekvapujúce, keby výrobné tolerancie boli také veľké, takže to môže byť spôsobené rozdielmi v čase medzi výrobou a kedy kupujúci prevezme dodávku, alebo je pravdepodobnejšie, že poskytne určitý priestor pre niektorých predajcov, ktorí skladujú nepredané listy pri 100% SOC v horúce slnko. Ďalšou možnosťou je, že do 1 kwh môže dôjsť z dôvodu nevyváženosti balenia. Štvrtým možným vysvetlením rozsahu v tabuľke je variabilita v meracom stroji z dôvodu presnosti prístrojov (tj Gids).
Výsledky testu Tempeho rozsahu sú uvedené nižšie:

krídlo Kapacita bary Uložená energia (dýchacie cesty) Míle (km) % Nová kapacita auta Rozdiel Počet km (km) M / kWh Dátum vytvorenia voltov GOM Komentáre
Blue494 8 61,9% 59,3 (94,9) 70,6% 8,7% 29000 (46500) 3.7 4/2011 56
White272 10 70,8% 66,1 (105,8) 78,7% 7,9% 17500 (28000) 4.4 3/2011 68
Blue744 9 67,0% 72,3 (107,7) 80,1% 13,1% 22400 (36000) 4.4 4/2011 352,0 63 Žiadna korytnačka;1 míle po VLB;pridaná 5 míľ
Red500 9 67,6% 73,3 (110,9) 82,5% 14,9% 22500 (37000) 4.4 2/2011 342,5 66 Žiadna korytnačka;2 míle> VLB: Pridané 4 míle
White530 10 71,9% 69,7 (111,5) 83,0% 11,1% 12000 (20000) 4.0 4/2011 73
Red429 10 74,7% 71,8 (114,9) 84,5% 9,8% 11500 (18500) 4.3 3/2011 74
Silver679 10 75,8% 71,8 (114,9) 84,5% 8,7% 14750 (24000) 4.2 5/2011 303.5 75 18,2 km po LBW
Blue917 10 71,5% 72,5 (116) 86,3% 14,8% 13900 (22500) 4.1 5/2011 310,5 67
White626 10 71,5% 73,5 (117,6) 87,5% 16,0% 17 300 (28 000) 4.3 4/2011 317.5 73 Kapacity Bary boli 10, vynulované na 12, teraz 11
Blue534 10 75,0% 75,7 (121,8) 90,1% 16,1% 16000 (26000) 4/2011 315,5 74 ECO = 84
Black782 (San Diego) 12 88,6% 76,6 (122,6) 91,2% 2,6% 7 000 (11 000) 3.9 4/2012 295 88 ECO Out4.0 / In3.8;LBW 6,9, VLB 6,5
Blue842 12 85,0% 79,6 (127,4) 94,7% 9,7% 2 500 ((4 000)) 4.1 4/2012 76
RedXXX 12 100,0% 88.3 100,0% 100 4.2 8/2012 Kontrolné vozidlo beží v iný deň

Podrobnejšie výsledky vydal Tony Williams, ktorý ukázal, že dve autá nedosiahli korytnačku, ale urobili mierne úpravy, aby ich porovnali s inými autami.
Percento kapacity je založené na rozmedzí vozidla rozdelenom o 84 míľ na nový list. Výsledky testov sa veľmi zhodujú so známymi kapacitami pre dve vozidlá testované v Casa Grande. Red500 (Azdre / opossum) testovaný Nissanom o 85% a počas testu rozsahu bol na 82,5%. Biela 626 (Ticktock) testovaná na 87% Nissan a 87,5% počas testu rozsahu.
Na základe práce Klapazia, zdá sa, že zdanlivá kapacita sa môže vypočítať z rozmedzia v míľach vydeleného mierami na kwh, ktoré dosiahlo konkrétne vozidlo. Percento zdanlivej kapacity sa môže vypočítať tak, že zdaniteľná kapacita sa rozdelí o 21 kwh, čo sa všeobecne považuje za využiteľnú kapacitu nového listu. Stĺpce v tabuľke a grafy s použitím zdanlivej percentuálnej kapacity boli pôvodne zahrnuté tu, ale boli odstránené z dvoch dôvodov: 1) výsledky boli veľmi podobné grafom použitím percentuálnej kapacity a 2) spoliehali sa na prístroje, ktoré sú pravdepodobne chybné.
Tu je graf percentuálnej kapacity v percentách percenta (s použitím opravených údajov vyššie). Lineárna regresia má korelačný koeficient 0,84. Upozorňujeme, že 95% Gids predpovedá 100% kapacitu na základe lineárnej regresnej línie:

Tu je graf percentuálnej kapacity vs celkového počtu kilometrov. Lineárna regresia má korelačný koeficient -0,85. Všimnite si, že na základe linky lineárnej regresie by ste pre každú 10 000 míľ jazdy stratili 7,5% kapacity rozsahu.

Stoaty poznamenal, že “jedna vec je jasná z údajov Tonyho: percento Gids je nižšie ako percento” New Leaf Range “(84 míľ) v každom jednotlivom prípade . Je rozumné odvodiť, že Leaf so 100% Gidami by mal aspoň100% “nového rozsahu listov”. Vidíme dobré dôkazy o systematickom zaujatosti v percentách Gid tak, že pod správou dostupného rozsahu. “Percentuálny rozsah kapacity bol v priemere o 11% väčší ako predpovedal Gid Percent, so štandardnou odchýlkou 4%. Inými slovami, v priemere pridaním 11 percentuálneho podielu Gid pri plnom zaťažení vám poskytne blízku aproximáciu aktuálneho rozsahu. Avšak v prípade dvoch listov s Gid Percentage s minimálne 85% Gid zostáva percentuálny podiel, ktorý sa pridáva na získanie odhadovanej kapacity rozsahu, oveľa nižší, v priemere 6%. To naznačuje, ale nedokazuje, že pri nižších percentách Gid sa meradlo Gid stane čoraz pesimistickejším pri predpovedaní aktuálneho rozsahu. Percento Gid presne neurčuje rozsah. Výpočty odhaľujú, že zdanlivá strata kapacity založená na percentách Gid, v priemere 42% bolo spôsobené chybou prístroja (rozsah 22-64%) a ostatných 58% bolo spôsobené skutočnou stratou kapacity batérie. Percentuálny podiel v dôsledku chyby nástroja = rozdiel / (100% Gids).
Ingineer komentoval problémy súvisiace s presným meraním SOC :
“Najväčší problém s nástrojom Leaf’s Instrumentation / BMS (podľa môjho názoru) je použitie senzora prúdu Hall-effect. Tieto údaje nie sú veľmi presné pre počítanie coulombov a podliehajú presným degradačným efektom, ako sú driftová dráha, účinky zemského magnetického poľa, teplota atď. Nepresnosť tohto je dôvod, prečo “niektoré giddy sú viac rovnocenné než ostatné”. Nissan kompenzuje túto nepresnosť tým, že aplikuje korekcie na SoC vzorkovaním napätia a používa vzorce, ktoré zohľadňujú aj teplotu, vnútorný odpor, starnutie atď. Preto môžete náhle získať / stratiť SoC niekedy po napájaní. Všetky zmeny sa vykonajú naraz, ak je auto napájané z cyklu, ale ak sa používa, použije korekciu v podobe driftu, ktorý sa zobrazí ako rýchlejšie / pomalšie sčítanie SoC než reálna energia. ”
Drees pripomienky k úbytku rozsah :
“Všetci vieme, že priemerný užívateľ nemá rád ísť pod LBW – čo znamená, že opustil 4 kWh (z 22,5 kWh za predpokladu 281GID a 1GID = 80Wh) na stole. Zavoláme 100% – LBW “použiteľný”.
100% kapacita = 22,5 kWh – 4 kWh = 18,5 kWh, 66 mi pred LBW.
90% kapacita = 20,3 kWh – 4 kWh = 16,3 kWh, 58 mi pred LBW, 12% zníženie využiteľného rozsahu.
85% kapacita = 19,1 kWh – 4 kWh = 15,1 kWh, 54 mi pred LBW, 19% zníženie využiteľného rozsahu.
80% kapacita = 18,0 kWh – 4 kWh = 14,0 kWh, 50 mi pred LBW, 25% zníženie využiteľného rozsahu.
70% kapacita = 15,8 kWh – 4 kWh = 11,8 kWh, 42 mi pred LBW, 36% zníženie využiteľného rozsahu.
Takže pre väčšinu ľudí (ktorí sa vo všeobecnosti pokúšajú vyhnúť sa LBW a nižšiemu), čím väčšia je strata kapacity – tým horšie je zníženie rozsahu o 20% horšie z dôvodu pevného nastavenia LBW. To by mohlo byť ešte horšie, pretože sa zdá, že BMS zdá, že pochováva ešte viac batérie pod LBW, akonáhle stratíte bar alebo viac … ”

Odpovede a akcie spoločnosti Nissan

Tu je oficiálna odpoveď spoločnosti Nissan vo forme otvoreného listu majiteľom Nissan LEAF . Tony Williams vedie aktualizovanú chronológiu udalostí týkajúcich sa straty kapacity batérie .
Zhrnutie výsledkov testovacích údajov uvedených na fóre (nie od spoločnosti Nissan):
Koncom júla 2012 spoločnosť Nissan prevzala 6 z najvážnejšie postihnutých listov s výraznou stratou kapacity v testovacom zariadení Casa Grande v Arizone . Majiteľ jedného listu, Scott Yarosh, dostal svoj Leaf späť s 3 kapacitnými tyčami, ktoré stále chýbajú (27,5% strata kapacity), hoci Nissan vybral batériu na skúšku a povedal mu, že má iba 15% straty . Nissan neskôr uviedol, že celkový počet testov automobilov bol sedem, Ďalšiemu vlastníkovi, Azdre / opossum, bolo povedané, že jeho list má 15% straty kapacity , aj keď Leaf ešte ukázal 2 chýbajúce kapacity (21,25% straty kapacity). Ich list má druhú najlepšiu zostávajúcu kapacitu – to najlepšie bolo 14% straty. Tretí vlastník, TickTock, dostal svoje auto späť so všetkými 12 kapacitnými tyčami obnovenými . Jeho testovanie naznačilo, že nedosiahol žiadnu kapacitu, ale že bol nesprávne kalibrovaný snímač a jeho Leaf teraz presnejšie hlási skutočnú stratu kapacity. Odhadol, že jeho skutočná strata kapacity bola 15%, nie 23% . Ďalšie testovanie ukázalo, že hodnota Gid (jednotka energie približne zhruba 80 wattov, nazvaná pre Garyho Giddingsa, ktorý navrhol a postavil meter na zobrazenie stavu nabitia batérie) jezrejme závisí od teploty . Spoliehanie sa na meter Gid vedie k nahustenému odhadu straty kapacity batérie. Celé vlákno si môžete prečítať tu .
Od 8. septembra 2012 obmedzené výsledky, ktoré sú k dispozícii v testoch spoločnosti Nissan, naznačujú, že časť zdanlivej straty kapacity je v niektorých prípadoch spôsobená tým, že Leaf vykazuje o niečo väčšiu stratu kapacity, ako skutočne existuje (o 2% vyššia o 6%, o 12,5% v jednom prípade). Avšak všetky z testovaných listov, okrem jedného, mali aspoň 15% stratu kapacity, čo naznačuje, že problém je viac než len nesprávne hlásenie kapacity batérie.
22. septembra 2012 vydala Nissan ďalší otvorený list o svojich zisteniach z testovania v spoločnosti Casa Grande:

  • Kontroly Nissan LEAF v Arizone pracujú podľa špecifikácie a ich strata kapacity batérie v priebehu času je v súlade s ich používaním a prevádzkovým prostredím. Neboli nájdené žiadne chyby batérie.
  • Malý počet majiteľov vozidiel Nissan LEAF v Arizone zažíva väčšiu ako priemernú stratu kapacity batérie v dôsledku svojho jedinečného cyklu použitia, ktorý zahŕňa prevádzkové kilometre, ktoré sú v krátkom časovom období vyššie ako priemerné v prostredí s vysokou teplotou.
  • Nissan požiadal Chelsea Sextona, vášnivého advokáta pokročilých technológií, aby zorganizoval nezávislú globálnu poradnú radu (členov vybrali Chelsea)

Navyše, Mark Perry z Nissan North America bol citovaný, keď hovoril, že problém súvisel s vysokým kilometrovým počtom zasiahnutých listov , aj keď niektoré z testovaných listov dosahovali priemernú hodnotu v porovnaní s normou Nissan na 12 000 míľ za rok. Článok bol neskôr aktualizovaný citátom od spoločnosti Nissan: “Priemerný kilometrový počet prešetrovaných automobilov bol 19,600 míľ a priemerná dĺžka prevádzky bola 14,7 mesiaca,” napísala spoločnosť Katherine Zachary. “Priemerný ročný počet kilometrov týchto vozidiel je okolo 16 000 ročne, čo je viac ako dvojnásobok priemerného zákazníckeho kilometra Phoenixu vo výške 7.500 míľ ročne.” Mark Perry taktiež odhalil prvýkrátže štandardné projekcie Nissanu s kapacitou 80%, ktoré si ponechali 5 rokov a 70% za 10 rokov, sú “založené na testovaní batérií počas vývoja listu, predpokladajú, že auto pokrýva 12.500 míľ ročne, v klimatických podmienkach, ktoré sú z veľkej časti podobné tomu v Los Angeles 50 až 90 stupňov F, s priemernou teplotou 68 alebo 70 stupňov. ” Článok v spoločnosti Ineview oznámila, že Nissan plánuje po 5 rokoch 76% kapacitu batérie zadržanej pre Arizona Leafs. V článku sa tiež uvádza, že v južných Spojených štátoch je 147 prípadov straty najmenej jedného kapacitného panela, pričom 47 z nich má menej ako 12 000 míľ za rok. V otvorenom liste ani v komentároch Mark Perryho o žiadosti od Andyho Palmera z Nissanu sa nezmienila žiadna zmienka o tom, že problém je spôsobený chybným displejom na úrovni batérie .
Dňa 26. septembra 2012 bolo oznámené, že spoločnosť Nissan súhlasila so spätným odkupom dvoch Arizona Leafs so skorou stratou kapacity ako dobrým gestom podľa podmienok vytvorených podľa zákona Arizona Lemon Law . Inžinier Nissan sa stretol s Ticktockom, jedným z agentov Casa Grande 7 a odpovedal na otázky o výsledkoch testu. Kým nebol povolený vytvárať kópie všetkých grafov alebo iných materiálov, Ticktock rekonštruoval graf, ktorý ukázal na očakávanú stratu kapacity batériepre Phoenix, Boston a priemer pre USA Graf ukazuje prudký pokles kapacity batérie v prvom roku, s očakávanou stratou kapacity vo Phoenixe a 7% v Bostone. Väčšina ostatných oblastí krajiny by klesla niekde medzi nimi, s výnimkou Seattle, ktorá má pravdepodobne ešte nižšiu kapacitu ako Boston. Krivky sú založené na každoročnom kilometri len 7 500 km pre Phoenix a vyššie, ale neznáme ročné kilometre pre Boston:

4. októbra 2012 Nissan vydala video Chelsea Sextona rozhovorom Andy Palmer , Nissan výkonný viceprezident pre plánovanie produktov. Boli urobené nasledujúce body:

  • Na stanovenie degradačných očakávaní Nissan používal ako normu jazdný cyklus LA4 a 12,500 míľ za rok
  • Pre túto normu je očakávaná degradácia 80% za 5 rokov a 70% za 10 rokov
  • Existujú 4 premenné, ktoré ovplyvňujú, či sa dosiahne táto miera:
  • Rýchlosť a gradient, na ktorom rýchlosť jazdy na diaľnici bude mať väčšiu degradáciu
  • Časté rýchle nabíjanie (odporúčame maximálne jeden QC za deň)
  • Miles riadené za rok
  • teplota
  • Arizona Leafs dosahujú v priemere 7500 míľ za rok (ale pred predajom Leaf v Arizone to nebolo známe, je to post hoc informácie)
  • Na základe 7500 míľ za rok sa predpokladá, že Arizona Leafs si ponechajú 76% kapacity po piatich rokoch (preklad: ak má Arizona Leafs “len” 24% úbytok kapacity za 5 rokov, obmedzuje sa na 37,500 míľ a len riadenie menej náročného cyklu LA04)
  • Kapacitný meter ukazuje “pesimisticky”
  • Leaf má 95% mieru spokojnosti, najvyššiu z akéhokoľvek auta, ktoré Nissan predáva
  • 2013 modelový rok bude mať evolučné, nie revolučné zmeny; presnosť meradla je riešená
  • Nissan hľadá možnosti riešenia sťažností na stlačenie “OK” na navigačnej obrazovke pri každom zapnutí funkcie Leaf

Poznámka: jazdný cyklus LA4, tiež známy ako plán jazdy na mestskom dynamometri EPA , predstavuje podmienky jazdy v meste. Nižšie je uvedené:

7. júna 2013 spoločnosť Nissan oznámila , že záruka na batériu sa bude vzťahovať na listy 2011-2012 Leafs a že aktualizácia softvéru zlepší presnosť ukazovateľa kapacity batérie na rovnakú úroveň ako listy 2013.
Zatiaľ čo spoločnosť Nissan neuviedla cenu náhradnej batérie, spoľahlivé zdroje (Ingineer a EVdriver) na mynissanleaf uviedli, že náhradný balík má MSRP vo výške 5 000 USDa že cena by mala byť ešte nižšia, akonáhle začne závod Smyrna, Tennessee na začiatku roka 2013. Ak by to bolo potvrdené, urobilo by to náhradné balenie životaschopnou možnosťou pre niektorých, ak sa batéria Leaf zlyhá skôr, než sa očakávalo. Avšak Chelsea Sextonovi povedal Andy Palmer z Nissan, že táto cena je príliš nízka .

Skutočné akcie na odstránenie akumulátora

Minimalizácia straty kapacity batérie

Pred zakúpením alebo prenájmom listu skontrolujte Faktor starnutia batérie pre vaše mesto / štát v časti Faktory ovplyvňujúce stratu kapacity batérie . Ak je váš faktor starnutia vyšší ako 1,1, pravdepodobne dôjde k rýchlejšej strate kapacity. Čím je číslo vyššie, tým je pravdepodobnejšie, že sa stretnete s problémami.
Ďalšou metódou odhadovania pravdepodobnosti straty kapacity batérie súvisiacej s teplotou, ktorú máte v súvislosti s teplotou, je dodržiavať pokyny navrhnuté Weathermanom :

  • Ak takmer vždy vidíte päť barov alebo menej na meradle teploty batérie a dostanete iba šesť barov niekoľko krát každé leto … Nebojte sa o to.
  • Ak vidíte päť barov alebo menej v zimnej polovici roka a pomerne často vidíte šesť barov v priebehu letného polčasu … Pravdepodobne uvidíte stratu, o ktorú tvrdí Nissan (20% straty za 5 rokov a 30% straty pri 10 rokov).
  • Ak vidíte šesť prúžkov, je to bežné počas veľkej časti roka a počas letných mesiacov sa príležitostne objavuje aj siedma bar … Zvažte lízing namiesto nákupu listu
  • Ak strávite veľkú časť leta so siedmimi teplotnými pásmi alebo viac, ktoré ukazujú … Pravdepodobne je najlepšie vyhnúť sa listu úplne. Zvážte EV s aktívnym systémom tepelného riadenia alebo Chevy Volt.

Môžete sa na fóre pýtať, koľko batérií teploty batérie sa zvyčajne stretávajú s ostatnými, ktorí žijú vo vašej oblasti.
Treťou metódou je skontrolovať drsný model vyvinutý spoločnosťou Surfingslovak,aby ste pomohli odhadnúť, koľko straty kapacity môžete očakávať v súvislosti s vašou konkrétnou geografickou polohou a plánovaným ročným počtom najazdených kilometrov. Miestnu kópiu si môžete stiahnuť aj cez súbory -> Stiahnuť ako -> Microsoft Excel. Všimnite si, že model je v niektorých prípadoch príliš pesimistický a príliš optimistický v iných, takže sa na ňu doslovne nespoliehajte. Napríklad predpovedá stratu kapacity 33% pre majiteľov Phoenixu, ktorí jazdia 7500 míľ za rok, kým Nissan uvádza 24% straty z ich údajov.
Pre tých, ktorí už vlastní Leaf, môžete urobiť niekoľko krokov na minimalizáciu straty kapacity batérie:

  • Udržujte stav nabíjania v rozsahu 30-40% (na merači Gid) tak dlho, ako je to možné. Toto zhruba zodpovedá 3-4 palivovým tyčom pre nový list. Nabíjajte až 80% alebo 100% hneď, ako budete potrebovať dlhšiu jazdu.
  • Ak je to možné, používajte cyklus “Shallower” (DOD) akumulátora. Napríklad dva cykly s 60% až 30% SOC namiesto jedného cyklu od 90% do 30% by mali byť lepšie pre batériu.
  • Ak je to možné, vyhnite sa parkovaniu na slnku. Solárne zaťaženie môže zvýšiť ročnú priemernú teplotu batérie o 1,3 až 3,1 stupňa Celzia pre vozidlo vždy zaparkované na slnku (na základe štúdií Priusu)
  • Riaďte a zrýchľujte pomalšie a efektívnejšie. To bude mať dva dôsledky:
  • Minimalizácia odpadového tepla (odhaduje sa na 1% pri výkone výkonu 10 KW, 3% pri výkone výkonu 30 KW )
  • Zníženie cyklu batérie pri rovnakom počte kilometrov, čo zníži stratu bicyklov

Ak chcete monitorovať teplotu batérie, môžete použiť aplikáciu Leaf Battery Application .
Tu je niekoľko užitočných tipov od Ingineer na fóre MNL

Čo robiť kvôli strate kapacity

Zavolajte a oznámte spoločnosti Nissan stratu kapacity batérie : 877-NO-GAS-EV ( 1-877-664-2738 ). V súčasnosti spoločnosť Nissan zaznamenáva iba hlásenia o strate kapacity batérie a priraďuje každému hláseniu “číslo prípadu”; neexistuje žiadna ďalšia oficiálna činnosť.
Pre súčasných majiteľov, ktorí sú postihnutí výraznou stratou kapacity batérie, môžete podať sťažnosť podľa vašich zákonov Lemon Law, ak sú k dispozícii. 24. septembra 2012 bol podaný žalobný žaloba, Humberto Daniel Klee a kol. v. Nissan North America, Inc. a kol., prípad č. 12-cv-08238, americký okresný súd, centrálna oblasť Kalifornia, západná divíziaktorá bola podaná v mene vlastníkov Arizony a California Leaf. Súdny spor tvrdí, že spoločnosť Nissan “neuviedla svoje vlastné odporúčania, aby sa majitelia vyhnuli nabíjaniu batérie nad 80%, aby zmiernili škody na batérii a nedokázali zistiť, že odhadovaná vzdialenosť 100 míľ od spoločnosti Nissan je založená na batérii s úplným nabitie, čo je v rozpore s normou spoločnosti Nissan vlastné odporúčania pre nabíjanie batérií. “Ďalej tvrdí, že spoločnosť Nissan” neoznámila a / alebo úmyselne nevynechala odhalenie defektu dizajnu v systéme batérie Leaf, ktorý spôsobuje, že list má “rozsiahlu, vážnu a predčasnú stratu jazdného dosahu, kapacitu batérie a životnosť batérie. “Môžete tiež prečítať skutočné podanie súdu tu:

Krytie médií

Aktualizované dňa 12. októbra 2018

zdroj clanku : http://www.electricvehiclewiki.com/wiki/battery-capacity-loss/príznaky

Kolik stojí nejlevnější elektromobil? Cena vás překvapí | E.ON

Kolik stojí nejlevnější elektromobil? Cena vás překvapí

Automobil Elektřina Emise Investice Rodinný rozpočet

  •  Elektrický pohon má poloviční, nebo dokonce čtvrtinové provozní náklady ve srovnání s konvenčním spalovacím motorem.
  •  Pokud hledáte levný a zároveň praktický elektromobil, cena je stejně důležitým kritériem jako kapacita baterie nebo výkon motoru.
  • Cenu elektromobilů mohou snižovat různé dotace. V Česku ale zatím žádné dotační programy na elektromobily pro běžné občany nefungují. 

Tesla vyrábí nejvyhledávanější elektromobil. Cena dosahuje milionů korun

Nevypouští žádné škodlivé emise, jezdí velice levně a specializované nabíječky doplní dostatek energie snesitelným tempem, řádově za desítky minut. Asi dobře znáte výhody, proč koupit elektromobil. Cena elektrických aut bohužel uvedené klady relativizuje a zapříčiňuje, že řidiči nadále upřednostňují benzín. Nejlepší bezemisní vozidlo současnosti, Model S od Tesla Motors stojí v základní verzi kolem 2 000 000 korun a včetně všech vychytávek přes 3 miliony korun. Nejlevnější elektromobil seženete skoro pětkrát laciněji.

Elektromobil Orientační cena (Kč, základní) Výkon (kW) Baterie (kWh) Hmotnost (t) Délka x Šířka (m)
Tesla Model S 2 000 000 310 70-90 2,1 5 x 2
BMW i3 1 000 000 125 18,8 1,2 4 x 1,8
Nissan Leaf 850 000 80 30 1,5 4,4 x 1,77
Kia Soul EV 850 000 81 27 1,6 4,4 x 1,8
Peugeot iOn 720 000 47 16 1,1 3,5 x 1,5
Volkswagen e-Golf 930 000 85 24 1,6 4,2 x 1,8
Volkswagen e-Up! 605 900 40 18,7 1,2 3,5 x 1,6
Mercedes-Benz B ED 1 020 000 132 28 1,8 4,3 x 1,77

Nejlevnější elektromobil stojí podobně jako vozidla na benzín

Šikovný kutil může sestrojit bezemisní dopravní prostředek i doma, svépomocí. V předchozí tabulce srovnáváme vybrané modely nejvyhledávanějších automobilek – stojí řádově statisíce korun, ale garantují odpovídající kvalitu. Chybí Renault Zoe, který bývá někdy jmenovaný jako nejlevnější elektromobil. Cena vychází v přepočtu kolem 320 000 Kč, ovšem pouze ve Francii a včetně tamních dotací, na českém trhu vás tento vůz přijde na více než dvojnásobek. Nejlevnějším elektromobilem v Česku tak zůstává Volkswagen e-UP se základní cenou něco málo přes 600 000 Kč.

RADA

Celkové náklady srovnávejte vzhledem ke vstupní investici, provozním výdajům a předpokládanému nájezdu. Pamatujte, že existují zvýhodněné distribuční sazby D27d a C27d. Pro často používaný, v nízkém tarifu nabíjený elektromobil cena elektřiny z domácí zásuvky vyjde zhruba na 0,003 Kč/Wh. Během kilometrové jízdy můžete spotřebovat jenom 135 Wh, což znamená 0,4 Kč/km. Vůbec nejlevnější elektromobil poznáme tak, že dostaneme nejnižší výsledek následujícího výpočtu: pořizovací investice + (předpokládaný nájezd v kilometrech x cena kilometrové jízdy).

Zdroj: Kolik stojí nejlevnější elektromobil? Cena vás překvapí | E.ON

Prolomení WPA/WPA2-PSK přes WPS snadno a rychle (praxe) | mrpear.net

Praktická ukázka prolomení WPA/WPA2-PSK přes slabinu WPS (Wifi Protected Setup) pomocí BackTrack Linux.

Zdroj: Prolomení WPA/WPA2-PSK přes WPS snadno a rychle (praxe) | mrpear.net

Prolomení WPA/WPA2-PSK přes WPS snadno a rychle (praxe)

BackTrack Linux 5 R3 - GNOME desktop

Zhruba před čtvrt rokem jsem tady na blogu nakousl problematiku prolomení WPA-PSK přes WPS a na závěr jsem slíbil praktickou demonstraci provedení útoku. Je na čase splnit slib a proto právě nyní píši tento příspěvek, ve kterém popíši použití několika běžně dostupných nástrojů k prolomení WPS a tím získání hesla k wifi síti zabezpečené pomocí WPA(2)-PSK. Myslím si, že pro spoustu z vás to bude mnohem příjemnější čtení, než teoretické plkání v článku předchozím ;).

UPDATE: Uzavřel jsem komentáře, protože názory začaly přerůstat spíše v diskuzní fórum s nádechem nejde se mi nabourat sousedovi na wifi, co s tím? Samozřejmě těm, kteří do diskuze přispěli s čistějšími úmysly tímto děkuji a případně se omlouvám za to, že již není možné na jejich příspěvky reagovat. Zároveň pro všechny s ne moc čistými úmysly musím bohužel pro vás konstatovat, že velmi úspěšně roste zabezpečení proti tomuto útoku a to díky přílivu nových routerů do domácností. Tyto routery používají tu nejjednodušší ochranu proti útoku hrubou silou a to že zamknou WPS po několika neúspěšných pokusech (dokonce na dobu rostoucí exponenciálně) a útok je tak v podstatě nereálný.

Na úvod samozřejmě musím začít tím, že provádět takovéto útoky na cizí sítě za účelem získat k nim přístup je silně neslušné a možná i něco víc. Proto zdůrazňuji, že následující postup píši hlavně pro ty, kteří si chtějí ověřit zabezpečení vlastní sítě a nebo chtějí upozornit na slabě zabezpečenou síť svého souseda. Zároveň je tento postup vhodný pro ty, kteří si chtějí ověřit teoretické znalosti získané v mém předchozím příspěvku.

Reklama

Předpoklady

K provedení úspěšného útoku budeme potřebovat následující věci:

Mít, resp. útočit na router s aktivím WPS je opravdu nutnost, protože útočíme na slabinu WPS, nikoliv WPA-PSK či WPA2-PSK.

UPDATE: BackTrack už není aktuální

…a nelze ho oficiální cestou stáhnout. Postup popsaný níže ale stále platí!

Nejlepší je přejít na Kali Linux, nabízí stejné nebo lepší nástroje. Kdo chce BackTrack 5, může využít torrent, kde tato distribuce bude určitě ještě dlouhou dobu ke stažení k dispozici.

Co získáme?

Pokud bude náš útok úspěšný, získáme přes slabinu WPS heslo k wifi síti, tedy část PSK z WPA(2)-PSK. Útok a jeho časová náročnost nemá vůbec žádnou souvislost s kvalitou použitého klíče (hesla), protože znovu opakuji, útočíme na WPS, nikoliv na WPA. Nadále platí, že WPA jako takové nelze prolomit jinak než hrubou silou a je tak teoreticky samo o sobě neprolomitelné v případě, že je heslo dostatečně silné.

Představení BackTrack Linux

BackTrack Linux bude náš hackovací nástroj (nikoliv háčkovací). Jedná se o speciální linuxová distribuci zaměřující se na bezpečnost s využitím hackingu. BackTrack Linux nabízí kompilaci nástrojů, pomocí kterých lze provádět útoky (hacking) a tím ověřovat úroveň zabezpečení testovaných obětí. Ačkoliv v distribuci použité nástroje pro hacking můžete získat i do kterékoliv jiné běžné linuxové distribuce (a možná i do Windows), v BackTrack Linux máte vše sladěno a připraveno pro snadné použití — o čemž se koneckonců sami za chvíli přesvědčíte.

Stažení a příprava

Aktuální verzi si můžete stáhnout vždy na stránce BackTrack Linux — downloads, v době psaní článku je aktuální verzí BackTrack 5 R3. Pokud distribuci ještě nemáte, začněte stahovat, přeci jen stáhnou 3GB dat není na chvilku. Velmi vhodné vzhledem k rychlosti je stahovat distribuci přes torrent (pozn.: alespoň po dlouhé době využijete torrent klienta pro něco, k čemu byl doopravdy stvořen ;)).

Ke stažení je na výběr několik kombinací hotových systémů — 32 a 64 bitové systémy a prostředí plochy (desktop environment) GNOME nebo KDE. Pokud nevíte o co jde, zvolte třeba GNOME a 32 bitovou variantu. GNOME preferuji já a veškeré ukázky tady budou právě z tohoto prostředí. 32 bitová varianta systému poběží na každém (i starším) stroji, zatímco 64 bitová verze má předpoklady být výkonnější než 32 bitová, ale poběží pouze na podporovaném hardware (architektuře) — nějakou dobu už jsou v podstatě všechny notebooky a PC na Intel platformě 64 bitové (x64).

K dispozici je ISO obraz a také obraz pro virtualizované prostředí (VMWare). Já preferuji ISO obraz, který fyzicky vypálím na DVD a z něj pak nabootuji hotový systém na nějakém notebooku, který mám zrovna k dispozici. BackTrack ve virtualizovaném prostředí jsem ještě nezkoušel, přeci jen se trošku bojím problémů s detekcí hardware.

BackTrack Linux se neinstaluje, je to live distribuce, která se spouští přímo z DVD a může se rovnou používat. Tedy přesněji řečeno, je to jeden z možných způsobů použití. Díky tomu lze distribuci spustit na téměř libovolném stroji bez dlouhých příprav.

Startujeme BackTrack Linux

Takže máme staženo a vypáleno, DVD vloženo v notebooku a startujeme.

Pokud je v mechanice vloženo DVD a notebook přesto startuje klasicky do běžného systému, tak zřejmě nemá nastaveno bootování z optické mechaniky. Většinou lze pořadí bootování jednorázově určit stiskem klávesy F12 při nabíhání BIOSu, popř. je nutné pořadí bootování změnit právě v nastavení BIOSu. Konkrétní nastavení se odvíjí od modelu notebooku.

Potvrzením (stiskem ENTER) prvních dvou boot-dotazů systém naběhne do textového režimu (příkazový řádek), ve kterém můžeme začít pracovat. Je ale vhodné vstoupit do grafického režimu a pracovat v okýnkách. Prostředí pracovní plochy spustíme zadáním příkazu:

startx

Po načtení pracovní plochy se ocitneme v příjemném prostředí, které nebude dělat problémy ani čistě Windows uživatelům.

BackTrack Linux 5 R3 - GNOME desktop
BackTrack Linux 5 R3 – GNOME desktop

I v prostředí GNOME ale budeme pracovat pouze s příkazovým řádkem. Výhodou oproti klasickému příkazovému řádku může být to, že si těchto oken můžeme otevřít hned několik. K otevření okna příkazového řádku použijeme horní lištu, kde je vedle nabídky System připraven zástupce pro jeho spuštění.

BackTrack Linux 5 R3 - příkazový řádek
BackTrack Linux 5 R3 – příkazový řádek

Hackujeme

Nyní nás čeká provedení samotného útoku. Pomocí pár utilit vytvoříme z wifi karty a našeho počítače penetrační nástroj.

Přepnutí wifi karty do monitorovacího režimu

Prvním krokem je přepnutí bezdrátové karty do monitorovacího režimu. K tomu použijeme utilitu airmon-ng a to v následující syntaxi:

airmon-ng start wlan0

BackTrack Linux 5 R3 - airmon-ng
BackTrack Linux 5 R3 – airmon-ng

Parametr wlan0 je označení fyzické wifi karty. Linux čísluje tyto karty od nuly, jedná se tedy o první kartu. Pokud je v systému více karet (například interní + přes USB), je možné parametr upravit na požadovanou hodnotu. Po provedení příkazu se vytvoří nový virtuální adaptér s označením mon0, se kterým budeme později pracovat.

Pozn.: Pokud chcete zobrazit seznam všech síťových karet v systému (včetně virtuálních), použijte příkaz ifconfig.

Získání informací o routeru

K samotnému útoku potřebujeme znát MAC adresu testovaného routeru, tedy fyzickou adresu tohoto zařízení. Pokud teď testujeme vlastní router, máme více možností, jak adresu zjistit. Nejjednodušší cesta je přes webové rozhraní routeru, popř. může být tato adresa vytištěna na některém z jeho štítků. Nezapomeňme ale, že většina routerů umožňuje MAC adresu změnit (většinou se klonuje z PC).

My si ale zahrajeme na opravdového hackera a potřebnou informaci si zjistíme pomocí utility airodump-ng. Skutečný hacker totiž většinou k routeru, na který útočí, nemá přístup.

airodump-ng mon0

Utilita akceptuje více parametrů, pro základní sken okolí ale stačí pouze předat označení adaptéru, který chceme použít. Všimněte si, že jsme použili již virtuální adaptér mon0.

airodump-ng
airodump-ng

Necháme airodump běžet nějakou chvíli, dokud se v seznamu neobjeví požadovaný router. Z výpisu je patrný SSID každé sítě (její název) a také MAC adresa zařízení. Jakmile vidíme požadovaný záznam, stiskneme Ctrl+C a vrátíme se tak zpět do příkazového řádku.

Zahájení brute-force útoku

V tuto chvíli máme všechny potřebné informace pro spuštění útoku. Na řadu přichází poslední utilita reaver, která provede samotný útok hrubou silou.

Za předpokladu, že MAC adresa našeho routeru je 11:22:33:44:55:66 a pro útok použijeme virtuální mon0 adaptér, pustíme reaver s následujícími parametry:

reaver -i mon0 -b 11:22:33:44:55:66 -vv

První dva parametry jsou zřejmé, poslední z nich -vv instruuje reaver, aby byl velmi výřečný (very verbose), což má za následek poskytnutí detailního výpisu na obrazovku během útoku.

Reaver - právě spuštěno
Reaver – právě spuštěno

Co když se útok nerozjede?

Pokud se po spuštění útoku začne objevovat následující hláška:

[!] WARNING: Failed to associate with 11:22:33:44:55:66 (ESSID: nazev)

Můžeme zkusit spustit v druhém okně příkazového řádku (terminálu) aireplay, který začne generovat provoz ve wifi síti a tím pomůže odstranit problém s asociací.

spustíme aireplay (první terminál)
#aireplay-ng mon0 -1 120 -a 11:22:33:44:55:66 -e název routeru (wifi sítě)

spustíme reaver (druhý terminál)
#reaver -i mon0 -A -b 11:22:33:44:55:66 -vv

Nepřehlédněte, že reaver dostal navíc parametr -A.

Pokud se útok zastaví ihned po úspěšné asociaci s routerem, tedy zůstane stát na této hlášce:

[+] Associated with 11:22:33:44:55:66 (ESSID: nazev)

není s největší pravděpodobností na routeru aktivní WPS (alespoň tak se u mě reaver v tomto případě choval). Můžeme ještě zkusit otestovat stav WPS pomocí utility wash:

wash -i mon0 -C

U aktivního WPS by měl wash vypsat verzi WPS (1.0) a hodnota WPS Locked musí být No.

Určitě mi dejte v komentářích vědět, zda něco z toho pomohlo.

Jak to funguje?

Finta celého útoku je v tom, že router potvrdí správnost první poloviny osmimístného PINu bez ohledu na to, zda souhlasí zbytek. Reaver tak v první fázi postupně zkouší všechny možnosti v rozsahu 0000yyyy až 9999yyyy. Pokud je potřeba na jeden PIN zhruba 3 až 5 sekund, je zřejmé, že u PINu začínajícího devítkou bude útok hrubou silou trvat mnohem déle (až 12 hodin), než u PINu začínajícího například jedničkou (hodina až dvě). Jistotou ovšem je, že pokud router nemá implementovány žádné obranné mechanizmy, bude útok vždy úspěšný a to v řádu maximálně desítek hodin.

Druhá část útoku je již mnohem rychlejší, protože druhá části PINu má sice také čtyři číslice, ale poslední z nich je kontrolní součet, který lze odvodit z předcházejících sedmi číslic. Je tedy nutné vyzkoušet pouze hodnoty v rozsahu xxxx000z až xxxx999z, kde xxxx již známe z předcházející první části a hodnotu kontrolního součtu zdopočítáme.

Reaver - úspěšný útok
Reaver – úspěšný útok

Útok na tento konkrétní PIN netrval déle než dvě hodiny. Pro zajímavost ještě snímek nastavení WPS na testovaném routeru:

Router QSS/WPS nastavení
Router QSS/WPS nastavení

Po úspěšném útoku máme k dispozici dva velmi důležité údaje. Samotné heslo k WPA(2)-PSK a také PIN k WPS! Pomocí PINu můžeme opakovaně útočit a získávat okamžitě heslo k WPA. Pokud tedy majitel routeru změní pouze heslo a PIN zůstane původní, je to pro útočníka jen minimální překážka.

Reaver - hack s použitím PINu
Reaver – hack s použitím PINu

Jak je vidět, opakovaný útok netrval déle než 4 sekundy.

Co se může během útoku pokazit

Útok se nemusí povést vždy. Hlavním důvodem může být to, že router nemá aktivní WPS nebo WPS vůbec nepodporuje. Pak samozřejmě útočit na WPS nelze. Router může také implementovat jeden či více obranných mechanizmů, které mohou útok značně časově prodloužit či dokonce v reálné praxi znemožnit. Z těchto poznatků také plyne jediná účinná obrana proti tomuto druhu útoku — vypnout WPS nebo mít router implementující obranné mechanizmy proti brute-force útoku.