2024. június 16. – 17:59
Ezt a cikket a Telex és az autóMAGAZIN együttműködésének keretében olvashatják.
Az új villanyautók magas, a Deutsche Welle cikke szerint 65 ezer eurós (kb. 25 millió forint) átlagára miatt egyre többen érdeklődnek a használt példányok iránt, de kevesebben tudják, hogy mit érdemes megvizsgálni a döntés előtt, hogy később ne kényszerüljenek drága javításra, például akkumulátorcserére. Ezt az eshetőséget azért is érdemes elkerülni, mert az elektromos hajtású autók legdrágább alkatrészéről van szó, amelynek cseréje a garanciaidő vége után akár milliókba kerülhet, ami egy régebbi autó esetében gazdasági totálkárt jelent.
A hajtóakkumulátorok túlnyomó többsége viszonylag tartós, amit a gyártók által kínált garanciaidő is bizonyít. A jelentős darabszámokat forgalmazó márkák, mint a Hyundai, az Opel, a Renault és a Volkswagen, általában nyolc évet vagy 160 ezer kilométert vállalnak, a Mercedes pedig még ennél is többet. Ha az akkumulátor kapacitása a garancia érvényessége alatt a kezdeti érték 70 százaléka alá csökken, a gyártó saját költségén kicseréli az egészet. Ez tisztességes viselkedés a vásárlóval, hiszen az akkumulátor teljesítőképességének (State of Health, SOH) 30 százalékos csökkenése harmadával kisebb hatótávolságot jelent.
De milyen gyorsan öregednek az egyes autómárkák és modellek akkumulátorai? Erről egyelőre nincsenek megbízható adatok, mert viszonylag kevés még az öreg villanyautó, de az okok közt szerepel az is, hogy az akkuromlás nagyban függ az autó használatának módjától. Mindezek ellenére néhány tendenciát máris kiolvashatunk a német autóklub, az ADAC tartóstesztjének eredményeiből.
Egy ötéves BMW i3 akkumulátorának kapacitása 100 ezer kilométer után 86 százalékra csökkent, míg egy hatéves, első generációs Nissan Leafé ekkor már csak 75,5 százalékot ért el. A két típus tervezésének alapvető különbsége, hogy a Nissant kifejezetten olcsónak szánták, ezért akkumulátorát csak a levegő, jó esetben a menetszél hűti csakúgy, ahogy a Volkswagen e-Golfét, illetve a budapesti autómegosztók által előszeretettel használt e-upét. A Renault eggyel fejlettebb, mert bár ennek a típusnak is léghűtésű az akkumulátora, a megoldás aktív, vagyis ventilátorral oldották meg. Ennek ellenére a felsorolt villanyautók áramforrása a gyorsabban öregedő konstrukciók közé sorolható.
Jobb a folyadékhűtés
A drágább és összetettebb folyadékhűtés érdemben képes lassítani az akkuöregedés folyamatát. A fejlett hőmérséklet-szabályozás mindig az optimális 30 Celsius-fokos hőmérséklet közelében tartja az akkumulátort, ami a lehető legnagyobb hatótávolsághoz, illetve az optimális teljesítmény eléréséhez szükséges. Az akkumulátor és a meghajtás szabályozásával szorosan együttműködő hőkezelő rendszerek vezérlése egyre több autóban előkondicionálja az áramforrást a gyorstöltéshez is, ami szintén nagyban megkönnyíti a használatot, illetve rövidíti a töltési időt.
Jan Singer, a müncheni székhelyű Twaice akkumulátorelemző vállalat kutatási és fejlesztési vezetője szerint a mai villanyautó-akkumulátorok vezérlése annyira fejlett, hogy az autók használói szinte nem tudnak ártani a rendszernek. Számos típusban még két év intenzív használat után is 98 százalék körüli a kivehető akkumulátorkapacitás. A felsoroltak miatt nem véletlen, hogy a hatékony és biztonságos akkuhűtés és -fűtés a villanyautó-fejlesztések egyik fontosabb területe.
A Volkswagen szoftverfrissítésekkel javítja a már eladott ID-sorozatú villanyautók hőkezelését, amivel a Tesla nyomába eredt, hiszen Elon Musk cége régóta úgynevezett Over-the-air frissítéseket küld az autók számítógépére, amelyek mélyen beavatkoznak a rendszer működésébe.
Az eddigi vizsgálatok szerint még mindig a hideg időben végzett gyorstöltés jelenti a legnagyobb kihívást, mert alacsony hőmérsékleten sűrűbb az akkucellákban található elektrolit. Mindez az akkumulátor töltés előtti előmelegítésével ellensúlyozható, ami szintén energiaigényes. A Porsche Taycan például az elérhető 250 helyett csak 60 kilowatt teljesítményre képes a folyamat elején, ha az akkumulátor hőmérséklete kevesebb mint 10 Celsius-fok, míg a Tesla Model 3 és a Model Y alapváltozatainál valódi türelemjáték az egyenáramú töltés, amikor a levegő hőmérséklete fagypont közelében van. Ilyenkor 13-15 kilowatt az a töltési teljesítmény, amit az olcsóbb Teslák lítium-vasfoszfát (LFP) katódkémiájú akkumulátora kezdetben elvisel.
A környezeti hőmérséklettől függetlenül minden töltés öregíti egy kicsit a villanyautók akkumulátorát, ezért véges számú töltési–merítési ciklust képesek elviselni. Az LFP-akkumulátorok előnye, hogy az elérhető ciklusok száma magasabb, akár 5-10 ezer is lehet. A nikkel-, mangán- és kobalttartalmú NMC-akkumulátorok esetében ez a szám 1-3 ezer lehet, igaz, akár 1000 teljes feltöltés is könnyen jelenthet 300 ezer kilométernyi futásteljesítményt. Mindez megnyugtató, azonban úgy tűnik, hogy az új NMC-ötvözetek, amelyekben a problémás kobaltot nagyrészt nikkel helyettesíti, valamivel gyorsabban elfáradhatnak. A töltések miatti öregedés mellett létezik a naptár szerinti öregedés is, amely főként a cella anódján lévő passzív réteg fokozatos növekedésével magyarázható.
A használt villanyautó csapdája
Sok villanyautó-tulajdonos, és még inkább a használt járművek vásárlói számára ismeretlen a kiválasztott példány akkumulátorának állapota, mert azt csak nagyjából lehet megbecsülni az autó hatótávolsága alapján. Az Európai Unió éppen ezért 2024 májusától minden új villanyautóban kötelezővé tette, hogy az akkumulátor vezérlőelektronikája képes legyen reálisan megmutatni az áramforrás állapotát és hátralevő élettartamát. Az adatok egy digitális akkumulátor-útlevélbe kerülnek majd, amely 2026-ban válik kötelezővé. Ettől azt is remélik, hogy csökkenhet a hajtóakkumulátorok káros környezeti hatása.
Bizonyos autógyártók típusaiból már most is kinyerhetők ezek az autó értékét alapvetően meghatározó információk. A Tesla-tulajdonosok az interneten beszerezhetik a szükséges dongle-okat (mérőeszközöket) és szoftvereket, több márka esetében viszont egy ezzel foglalkozó cég szaktudására kell hagyatkozni, mivel az adatgyűjtés korántsem egyszerű.
Az egyik ilyen az ausztriai Aviloo GmbH, amelynek tesztjeit online vagy a GTÜ-n (műszaki vizsgaállomás) keresztül értékesíti. A cég az autók fedélzeti diagnosztikai csatlakozóján keresztül jut hozzá a szükséges adatokhoz, majd elküldi őket az osztrák cég szerverére. A teszt során az akkumulátort egy hét alatt 100-ról 10 százalékra kell lemeríteni, ezután algoritmusok segítségével elemzik az információkat, az akkumulátor állapotáról szóló tanúsítványt pedig emailben kapja meg az ügyfél körülbelül 38 ezer forintnak megfelelő összegért.
Az Aviloo második ajánlata egy kevésbé pontos, álló helyzetben végzett villámteszt műhelyek és más kereskedelmi felhasználók számára. A Mahle, a DAT, a TÜV Rheinland (a Twaicével együttműködve) és a DEKRA hasonló teszteket kínál üzleti ügyfelek számára is, sőt, az utóbbinak van a végfelhasználók számára is elérhető változata.
Amikor már nem működik a kémia
Számos oka van annak, hogy a villanyautó-akkumulátorok idővel öregedni kezdenek, és kapacitásuk csökken. Az egyik legfőbb ezek közül, hogy a negatív póluson, vagyis az anódon passzív réteg képződik, és fémes lítium is lerakódhat rajta. Az aktív anyagokban keletkező apró repedések és nagy pórusok további károsító tényezők. A lítiumion-akkumulátorcellában a folyékony elektrolit teszi lehetővé az ionok mozgását. Ez a cella gyártását követő első töltési folyamat során érintkezésbe kerül az anóddal (a negatív elektróddal), ami valójában egy grafitbevonatú rézfólia. A töltés folyamán az elektrolit szilárd bomlástermékeiből filmréteg alakul ki a fólián. Bár ez bizonyos fokú védelmet nyújt, ahogy a réteg növekszik, azzal gátolja a lítiumionok diffúzióját. Ettől az akkumulátor veszít a kapacitásából, igaz, nagyon kis mértékben.
A leépülés másik tényezője a lítiumozódás. Ez akkor fordulhat elő, ha az alacsony hőmérsékletű akkumulátort nagy áramerősséggel töltik. Ekkor az anódon lévő ionok reakcióba lépnek, és fémes lítiumot hoznak létre, ami lerakódik a grafitrészecskék felületén, és már nem tud teljesen lebomlani. A helyzet akkor válik kritikussá, amikor a fém lítiumnak apró ágai képződnek, mivel szélsőséges esetben ezek az úgynevezett dendritek átüthetik az anód és a katód közötti elválasztófóliát. Az ennek következtében fellépő rövidzárlat tűzveszélyt okozhat az NMC-akkumulátorban.
A cellák előállítása egy már többmilliárdszorosan kipróbált, de még mindig rendkívül érzékeny folyamat. A katódon és az anódon lévő aktív anyagok részecskeeloszlása minimálisan lehet inhomogén, ahogyan a rétegek vastagsága is, ami a század- és tizedmilliméteres tartományban mozog. A nagy pórusok, a csapdába esett idegen részecskék és a bevonaton idővel kialakuló apró repedések azonban szintén felgyorsítják az öregedési folyamatot.
Mindezen hatások következtében az akkumulátorcellákban fokozatosan megnő az elektromos ellenállás, ez pedig csökkenti képességüket az elektromosság felvételére és leadására. Ez a hatás, különösen télen, amikor a hideg miatt már megnövekedett az ellenállás, a gyorstöltés lassulásán és a gyengébb hajtási teljesítményen érhető tetten. A leírt folyamat általában csak nagy futásteljesítménynél kezdődik, de egy bizonyos ponton túl exponenciálisan felgyorsul. Szélsőséges esetben alacsony akkumulátortöltöttségi szintnél az áramáramlás, így végső soron maga az autó is teljesen leállhat.
Hogyan vigyázhatunk a villanyautó akkumulátorára?
A cikkben bemutatott műszaki és kémiai összefüggések alapján világos lehet, mit kell tennünk azért, hogy egy villanyautó akkumulátora a lehető legtovább bírja. Egyrészt fontos, hogy a töltöttségi szintet lehetőleg soha ne engedjük 20 százalék alá, de ne is töltsük 80 százalék fölé az akkumulátort még otthon, a fali dobozra csatlakoztatva sem. A mai akkumulátorok zöme nem viseli jól a túl alacsony, illetve a túl magas töltöttségi szintet, de már léteznek olyan típusok, amelyeknek mindez nem árt.
Bár manapság egyre több szakértő látja úgy, hogy az egyenárammal történő gyorstöltés nem árt olyan mértékben a villanyautók akkumulátorának, mint korábban gondoltuk, továbbra is ajánlott az óvatosság. Akár gyorsan, akár lassan töltjük fel a hajtóakkumulátort, számolnunk kell némi töltési veszteséggel. A 11 kilowattos otthoni fali töltők esetében ez magasabb, akár több mint 10 százalék is lehet, a 2,3 kilowattos konnektorra csatlakoztatva az autót pedig akár 15 százalékra is emelkedhet. Ezt a veszteséget a váltóáramot egyenárammá alakító töltőben keletkező hő, valamint a 12 voltos fedélzeti elektromos rendszer és a vezérlőegységek igénybevétele okozza.
Az sem véletlen, hogy sokan visszafogott sebességgel használják villanyautójukat az autópályákon, a nagyobb tempó hatására, és az intenzív gyorsítások során ugyanis jobban melegszik az akkumulátor. Ugyanígy károsíthatja az akkumulátort a fagyos időjárás is. Ez különösen az LFP-kémiájú, tehát például az olcsóbb Teslákban lévő akkumulátorok esetében igaz. Ezt azzal ellensúlyozhatjuk, ha hideg időben előmelegített akkumulátorral indulunk útnak, előtte pedig a fali dobozra csatlakoztatva hagyjuk az autót. Ellenkező esetben érdemes kerülni az indulás utáni erős gyorsításokat és a gyorstöltést is. Aki pedig hosszabb ideig nem használja villanyautóját, jobban teszi, ha 50 százalék körüli töltöttségi szintet állít be, így néhány hétnyi állás alatt csak 4-8 százaléknyi merüléssel kell számolnia.
