Invloed van koude temperaturen op oplaadtijden en batterijprestaties

Inleiding

De EV-revolutie heeft tal van veranderingen teweeggebracht in de manier waarop we werken, opladen en de rijdynamiek begrijpen. Zoals met elke nieuwe technologie moet er een aanpassingsperiode zijn en moeten we leren hoe we ze moeten gebruiken. Voor de nieuwste en toekomstige EV-gebruikers is het opladen zelf het meest merkwaardige. Hoewel het aansluiten van het voertuig op de lader vrij eenvoudig is, heeft het laadproces een paar bijzondere aspecten waar alle EV-eigenaars van op de hoogte zouden moeten zijn. Een van de meest interessante is het effect van koud weer op de oplaadtijd en de prestaties van de batterij. Dit is het perfecte moment om dit te bespreken aangezien de winter voor de deur staat en de meeste van onze klanten in een landklimaat wonen. Dit betekent dat ze te maken krijgen met verschillende oplaadtijden en wisselende prestaties van hun batterijvoertuigen naarmate de buitentemperatuur het vriespunt nadert. Laten we dus eens uitleggen waarom het langer duurt om een EV op te laden in de winter en wat de fysica achter dit fenomeen is.

Lithium-ion batterijen vs. koud weer

Ongeacht het type elektrisch voertuig dat je gebruikt, de grootte van de batterij of het modeljaar, koud weer heeft altijd invloed op de prestaties van de batterij. Lithium-ion batterijen zijn vooral gevoelig voor lage temperaturen en aangezien deze batterijtechnologie dominant is in moderne EV-modellen, betekent dit dat het probleem wijdverspreid is.

Lithium-ion-accu's functioneren optimaal bij temperaturen tussen 20°C en 25°C. In de meeste continentale klimaatregio's liggen de buitentemperaturen in de herfst, winter en lente ver onder het ideale bereik, vooral 's nachts. Dat heeft gevolgen voor alle voertuigen, vooral voor diegene die buiten geparkeerd staan. Als de temperatuur daalt, worden de elektrolyten in de batterij stroperiger, waardoor de ionenstroom tussen de anode en kathode wordt vertraagd. Dit vermindert het vermogen van de batterij om energie op te slaan en weer af te geven, wat een directe invloed heeft op zowel de prestaties als de snelheid van het opladen.

Wat gebeurt er in de EV-batterij bij lage temperaturen?

Het belangrijkste probleem met koud weer en accu's is dat de chemische reacties in de accu vertragen als de temperatuur daalt. Lithium-ion batterijen vertrouwen op de beweging van lithium-ionen tussen de anode en kathode om energie op te wekken en op te slaan. Koude temperaturen vertragen deze beweging, waardoor de batterij minder efficiënt wordt.

Verhoogde interne weerstand

Simpelweg, koude temperaturen maken het moeilijker voor de batterij om zijn werk te doen. De interne weerstand van de batterij neemt toe, wat betekent dat de batterij harder moet werken om energie op te slaan en af te geven. Dit verlaagt het uitgangsvermogen aanzienlijk en zorgt ervoor dat de batterij sneller lading verliest dan in warmere omstandigheden.

Verminderde capaciteit

De capaciteit van een batterij neemt af bij koude temperaturen. Dit betekent dat de batterij, zelfs als deze volledig is opgeladen, niet hetzelfde bereik heeft als bij gematigde of warme temperaturen. Dit komt door de verminderde energieoverdrachtsefficiëntie in de kou.

Energieverlies door verwarmingsbehoefte

EV's verbruiken vaak meer energie in koudere maanden om de cabine te verwarmen en de temperatuur van de batterij te regelen, waardoor het beschikbare vermogen verder onder druk komt te staan en de actieradius afneemt. In EV's levert de batterij energie voor alles, van beweging, lichten, geluiden en verwarming.

Wat je moet weten over opladen bij koud weer

Als je al het bovenstaande weet, is het begrijpelijk waarom de accu's traag reageren in koude winters. Wanneer je je batterijvoertuig aansluit op de lader, gebeurt er het volgende.

Activering van het batterijverwarmingssysteem

Moderne elektrische voertuigen zijn uitgerust met accumanagementsystemen die de temperatuur van de accu proberen te regelen. Wanneer de temperatuur onder een bepaalde drempel komt, worden deze systemen geactiveerd en gebruiken ze energie om de accu op te warmen tot een optimale oplaadtemperatuur. Dit proces zorgt ervoor dat de batterij niet beschadigd raakt door het opladen bij een te koude temperatuur, maar het verlengt ook de oplaadtijd.

Afgenomen oplaadefficiëntie

Zoals eerder vermeld, verhoogt koud weer de interne weerstand in lithium-ion batterijen. Wanneer je je EV aansluit bij koud weer, kan de batterij door deze weerstand minder snel energie opnemen. Deze verminderde efficiëntie zorgt voor lagere laadsnelheden, vooral tijdens de eerste laadfasen.

Beperkingen van snelladen bij koud weerSnellaadstations, zoals je die vindt bij veel wegrestaurants, benzinestations of winkelcentra, bieden hoge energieniveaus om accu's snel op te laden. De meeste EV's beperken echter de hoeveelheid stroom die ze onttrekken aan snelladers in koude omstandigheden om mogelijke schade aan de batterij te voorkomen. Terwijl het in de zomer misschien maar 30 minuten duurt om 80% lading te bereiken, kan datzelfde snelladen in de winter veel langer duren.

De batterij voorbereiden

Sommige elektrische auto's bieden een functie die 'batterijvoorbereiding' wordt genoemd. Dit is vergelijkbaar met het opwarmen van de motor van een benzineauto voordat je gaat rijden, maar dan voor je batterijvoertuig. Het verwarmt de batterij voor het opladen, wat de negatieve effecten van koude temperaturen op de oplaadtijd kan helpen verminderen. Voorconditioneren kost echter ook energie en tijd, waardoor het oplaadproces langer duurt.