Na Technické univerzitě v Liberci probíhá ve spolupráci s největším českým prodejcem elektrokol ApacheBicycles unikátní studie kvality baterií do elektrokol. „Cílem je vytvoření naší vlastní metodiky testování kvality těchto baterií. To díky stále většímu rozvoji elektromobility přinese pro tuzemské výrobce konkurenční výhodu,“ říká docent Josef Černohorský z Ústavu mechatroniky Technické univerzity v Liberci.
Jako na Sibiři i Sahaře
Samotné testování baterií probíhá na dvou úrovních. První si klade za cíl stanovit obecnou charakteristiku baterie. „Obecný popis a charakterizaci článku lze udělat poměrně rychle s běžně dostupným měřicím vybavením. Při těchto charakterizačních testech se ověřuje skutečná energetická i výkonová hustota pro dané podmínky. Zjišťuje se vnitřní odpor článku a vybíjecí i nabíjecí charakteristika v závislosti na teplotě okolí v rozsahu obvykle od minus 20 do plus 60 stupňů Celsia,“ vysvětlují vědci z ústavu mechatroniky Liberecké univerzity. Tyto podmínky mohou simulovat díky tepelné komoře, ve které můžou měnit teplotu tak, že lze simulovat podmínky klasického střídání ročních období, kterému by bylo elektrokolo v běžném provozu vystaveno. „I když byla data z terénního testování velmi užitečná, kvůli technickým obtížím jsme se rozhodli přenést testování do laboratoří úplně,“ doplňuje Pavel Jandura z Ústavu mechatroniky.
Univerzitní mučírna
Druhý typ testování se pak zaměřuje na životnost baterie. Články jsou zatěžovány cyklicky standardizovanými nabíjecími a vybíjecími cykly, během nichž je sledován úbytek kapacity. Proces stárnutí baterie je stále velmi obtížně měřitelný i ve špičkových laboratořích. Hlavní činitelé urychlující stárnutí článku jsou v prvé řadě skladovací teplota a dále tzv. skladovací hodnota napětí článku. Při cyklickém testování se obvykle používají zrychlené uměle navržené programy cyklů, které odpovídají nejhoršímu možnému scénáři během provozu baterie, častokrát jsou ještě krutější. „Toto zjednodušení je nutné kvůli urychlení testu. I tak běžně trvá analýza životnosti článku min. 3-6 měsíců. A zjednodušeně řečeno, když baterie přežije tuto uměle vytvořenou torturu, která se rovná přepočtu počtu cyklů na počet kilometrů slíbených v záruce, tak v reálném provozu bude baterie dosahovat mnohem lepších výsledků. Z této testovací kombinace by pak měla vzniknout jasná metodika testování kvality baterií elektrokol. To díky stále většímu rozvoji elektromobility přinese pro tuzemské výrobce konkurenční výhodu,“vysvětluje Josef Černohorský.
Pro cyklisty i výrobce je zásadním údajem počet nabití a vybití baterie. Pro vědce to znamená spočítat počet těchto cyklů až do doby, kdy klesne kapacita baterie pod předem stanovenou tzv. hranici smrti – tedy hranici, kdy jí už nelze prakticky na elektrokole použít. Přestože jsou baterie používané do elektrokol navrhovány tak, aby fungovaly i v teplotách pod bodem mrazu, nedoporučuje se je skladovat dlouhodoběji v chladném prostředí. “Životnosti baterie přes zimu výrazně prospěje skladování při teplotách nad 0°C. Baterie, které byly již používány, skladujeme nabité na hodnotách kolem 60 %,”říká Štěpán Pleskač z ApacheBicycles.
Levná produkce z Číny versus značkové zboží
V současné době se u elektrokol z 90 % používají lithium-iontové (Li-Ion) články. Ve zbytku elektrokol pak narazíte na lithium-polymerové články (Li-Pol). Rozdíl je především ve tvarovém provedení, kdy Li-Pol baterie nejsou kvůli své placatosti pro výrobce elektrokol tak adaptabilní. „My kontinuálně vyhledáváme a testujeme články bez ohledu na výrobce, takže jsme schopni otestovat v podstatě jakoukoliv baterii. Obecně se dá říci, že se dnes na článcích tolik nešetří, protože už jsou relativně levné, takže stále větší roli hraje cena práce při montáži baterie,“ vysvětluje Jandura. Největší hráči na poli baterií pro elektrokola jsou dnes z Asie, kde články formátu vhodného pro elektrokola vyrábí velké značky jako LG, Samsung, Panasonic/Sanyo a Sony. Dotahovány jsou pak čínskou, dosud spíše „noname“ produkcí. „Není tajemstvím, že ve značkové baterii lze kolikrát najít stejné články jako u levné asijské produkce. Nicméně v kvalitě zpracování baterie a systému BMS levná asijská produkce stále ještě znatelně zaostává,“ hodnotí současný stav Pavel Jandura z Ústavu mechatroniky liberecké univerzity.
Kola testují i studenti FTVS
Spolupráce vědců s výrobci se ale neomezuje pouze na jeden obor, do projektu je zapojená také Katedra tělesné výchovy, která se snaží naměřené výsledky aplikovat do prostředí běžného života. „V současné době jsme ve fázi zátěžových testů u vybraných studentů Katedry tělovýchovy, kteří se následně budou podílet na spolupráci v rámci jízdy na elektrokolech v různých módech. Smyslem současného měření je nalezení tzv. komfortních zón u jednotlivých testovaných osob, a následný sběr dat z jízd na elektrokolech právě v těchto komfortních zónách,“pokračuje Pavel Jandura. Tento sběr dat vítají i výrobci, protože se lépe mohou přizpůsobit potřebám uživatelů. „Elektrokolo dovoluje aktivní trávení volného času a rozvoj lidem, kteří by jízdě na kole jednoduše nebyli schopni. Jsme rádi, že naše spolupráce má skutečný dopad a může zlepšit kvalitu života mnoha lidem,“ říká Štěpán Pleskač z firmy Apachebicycles. Právě aktivní trávení volného času je dle mnoha odborníků stále více považováno za významný faktor nejen pro prevenci civilizačních chorob, ale pozitivně ovlivňuje i duševní kondici.
Infobox:
Mozek baterie elektrokola
Dnes už téměř každé elektrokolo disponuje tzv. BMS neboli Battery Management System, který je v podstatě řídicím systémem baterie. Jeho cílem je pečovat o jednotlivé články tak, aby pracovaly, pokud možno v ideálních podmínkách. Baterii chrání tím, že dohlíží na její správné nabíjení a vybíjení, kontroluje kapacitu a vyrovnává napětí jednotlivých článků v baterii. Také ukazuje jezdci stav nabití a možnou dojezdovou vzdálenost.Ta se dnes v závislosti od hmotnosti jezdce, terénu a stavu baterie, ale také její kvalitě z výroby pohybuje od 30 do 200 km. Variabilní je i životnost baterie, která může být 1 ale i 10 let. Rozhodující je způsob užívání. V případě nelegální úpravy (tzv. čipování) se životnost baterie výrazně snižuje.
