Att prata om ”batteriet” i en elbil är egentligen inte rätt eftersom ingen elbil har bara ett enda batteri. Batteripaketen i de flesta moderna elbilar brukar bestå av ungefär hundra separata battericeller. De flesta elbilar använder stora fyrkantiga battericeller av ungefär samma storlek som en pocketbok. Andra elbilar har istället uppemot 8.000 små runda celler, något större än AA-batterier.
Battericellerna brukar seriekopplas i grupper för att få upp spänningen, och grupperna parallellkopplas sedan för att få upp maxströmmen batteripaketen kan lämna. Den höga spänningen behövs för att kunna använda någorlunda smala kablar i bilen (de är ändå centimetertjocka) och den höga strömstyrkan behövs för att kunna driva elmotorn med stor kraft (fler hästkrafter).
Hur elbilsbatterier degraderas över tid
Battericellerna slits varje gång de laddas eller laddas ur. Det handlar om oerhört små förändringar, men som ändå blir märkbara efter flera års tid med tusentals laddningar. Undersökningar av elbilsflottor har visat att elbilsbatterier brukar tappa 10–15 procent av kapaciteten efter 16.000 mil. Moderna elbilars batterier förväntas hålla bilens livslängd ut – men äldre bilar har inte lika lång räckvidd som när de var nya.
”Fusket” som håller batteriet vid liv
Det som sliter mest på ett batteri är när det är helt fulladdat. Litiumjonbatterier får dessutom aldrig bli helt urladdade heller, då kan de skadas permanent. Därför brukar elbilar ”fuska”: de använder inte all tillgänglig batterikapacitet. När bilens dator påstår att batteriet är 100 procent laddat är det i verkliga livet kanske laddat till 95 procent. Bilen skyddar batterierna från att skadas. Biltillverkarna avråder dessutom från att ladda batterierna mer än 80–90% till vardags, för att förlänga deras livslängd ännu mer.
På samma sätt är batteriet inte alls totalt urladdat när bilens dator visar 0 procent. En liten skvätt laddning, drygt fem procent av den totala kaapciteten, behålls i batterierna för att skydda dem från att skadas. Det är framför allt dessa två säkerhetsmarginaler som får elbilars batterier att hålla i många år.
Temperatur i ett elbilsbatteri
Omgivningstemperaturen påverkar också. Batterier trivs precis som människor bäst i rumstemperatur. Blir batterierna för varma går batteriernas degradering snabbare. Förutom högsommarvärme blir batterierna även varma av hög belastning, när de ska leverera höga strömstyrkor. De blir även varma när de laddas med höga strömstyrkor vid till exempel snabbladdning. Blir batterierna tvärtom för kalla kan de inte lämna ifrån sig höga strömstyrkor, och blir dessutom tröga att ladda. Därför är batterierna mycket välisolerade i alla moderna elbilar, och deras temperatur regleras.
Vattenkylning av elbilsbatterier
Battericellernas temperatur kan regleras allra bäst med vattenkylda batteripaket. Kylslingor mellan battericellerna leder bort värmen när batterierna blir för varma. På vintern värms istället kylvätskan upp för att batterierna ska hålls varma.
Vattenkylda batteripaket tål även snabbare snabbladdning. Den höga laddströmmen gör battericellerna varma – men värmen leds bort av kylvattnet. På sommaren kan du höra bilens kylare jobba på högvarv när bilen snabbladdas.
Luftkylning av elbilbatterier
Vissa elbilar har luftkylda batteripaket. De är enklare i sin konstruktion, vilket leder till lägre pris, men kan inte hantera lika stora strömstyrkor, varken när bilen ska accelerera eller när batterierna ska snabbladdas. Luftkylda batteripack brukar ha en liten värmeslinga mellan battericellerna för att hålla dem varma under kalla vinterdagar.
Batteripaket är ungefär som bensinmotorer: de luftkylda har enklare konstruktion och är mer robusta, men de vattenkylda har högre effekt.
Förvärma elbilsbatterierna – då kan du öka räckvidden med en tredjedel på vintern
När det är minusgrader ute värms batterierna upp av kylvattnet eller värmeslingan. Men den värmen och energin kommer från batterierna själva! Detta är en av orsakerna till att räckvidden i elbilarna minskar på vintern.
Om du ansluter bilen till ett eluttag kan strömmen till uppvärmningen tas från elnätet istället, med längre vinterräckvidd som resultat. Därför rekommenderas man alltid ansluta elbilen till laddning när du har stannat på vintern. Förvärmer du också kupén innan du åker med ström från elnätet istället för bilens batterier får du ännu bättre vinterräckvidd.
Bensinbilar mår bra av att stå inkopplade till motorvärmaruttag på vintern. Varmare motor medför mindre utsläpp och lägre förbrukning. På samma sätt mår elbilar också bra av att stå inkopplade till ladduttag på vintern. Varmare batteri och kupé medför längre räckvidd. En elbil vars batteri och kupé har förvärmts kan få upp till en tredjedel längre räckvidd på vintern.
Laddhastighet i ett elbilsbatteri
Hur snabbt ett batteri kan laddas bestäms av batteritemperaturen och hur laddad batteriet är. Kalla eller varma batterier kan inte laddas lika snabbt som rumstempererade utan att skadas och därför kan laddningen gå långsammare än vanligt på vintern.
Batterier laddas dessutom snabbast när de är helt urladdade. Då kan de ta emot maximal laddström. När batterierna börjar bli fulladdade ökar deras inre resistans och laddströmmen minskas för att undvika att batterierna överhettas. Att ladda ett batteri från noll till 80 procent går lika snabbt som att ladda de sista 20 procenten.
12-voltsbatteri i elbil
Trots att elbilar har enorma batteripaket har de också ett helt vanligt 12-voltsbilbatteri under motorhuven, dels för att kunna driva bilens infotainmentsystem och funktioner som elhissar och stolsvärme, och dels som en säkerhetsåtgärd.
När en elbil står parkerad är batteripaketet bortkopplat från elmotorn. Ingen av de tjocka högspänningssladdarna innehåller elektricitet. När bilen startas kopplas strömmen in igen med hjälp av ett relä som drivs av 12-voltsbatteriet. Du kan tydligt höra klicket från reläet i vissa elbilsmodeller. Därför har vissa elbilister råkat ut för konstiga händelsen att trots att stora batteriet var fulladdat kunde de inte åka, eftersom det lilla 12-voltsbatteriet var urladdat.
Mer i Elbilsskolan
Del 1: Laddaren
Del 2: Batterierna
Del 3: Växelriktaren
Del 4: Motorn