Kde se berou ztráty při dobíjení elektromobilu?
7. 5. 2021
Při dobíjení elektromobilu dochází ke ztrátám. Je to něco jako kdybyste při tankování vylili trochu benzinu mimo nádrž. K jakým ztrátám dochází jsme sledovali při druhé cestě elektromobilem kolem ČR.
V prvním článku o cestě elektromobilem kolem republiky jsme vás informovali o průběhu cesty, o trase, jejích nástrahách, počtu nabíjení i cenách za ujeté kilometry. První pokus jsme absolvovali s modelem Hyundai Kona Electric, při druhém jsme se na trasu vydali s modelem Ioniq Electric 28 kWh a vzhledem k tomu, že jsme jeli s diagnostikou a zaznamenávali jsme data před dobíjením a po dobíjení, zaměříme se tentokrát na zjištěné ztráty při nabíjení a množství narekuperované energie.
Vzhledem k mrazivému počasí nás zajímala i spotřeba a teplota baterie. Když jsem analyzoval získaná data, vyčetl jsem i další zajímavou informaci ohledně narekuperované energie a teploty jednotlivých modulů baterie, o kterých se dočtete v dalších připravovaných článcích, anebo už nyní na portálu www.autonabijecka.cz.
V průběhu cesty jsme se zaměřili na porovnání spotřeby ukázané na displeji vozu po každém úseku, celkové spotřeby z displeje vozu po skončení cesty a spotřeby přepočtené z displejů dobíječky. Celková průměrná spotřeba odečtená z displeje po každém úseku byla 16,3 kWh/100 km, celková spotřeba po skončení cesty odečtená z displeje činila 15,9 kWh/100 km a spotřeba vypočtená s dobíjecích stanic činila 17,4 kWh/100 km. Rozdíl mezi prvními dvěma řádky mě tolik netrápí, hodnoty jsou v rámci tolerance chyby měření v autě. Nebo to také ukazuje na nutnost poladit software vozu. Spotřeba přepočtená z displeje dobíječek ukazuje ale hlavně na ztráty během dobíjení. Jaké jsou tedy závěry?
Ztráty při dobíjení
Ztráty způsobené dobíjením jsem měřil odečtením údaje dobitých kWh z displeje dobíječky od údaje dobité energie z diagnostiky. Popis ztrát je vhodné rozdělit do dvou kategorií.
- Ztráty při DC dobíjení se pohybují od zanedbatelných 0,7 % ve Vystrkově při dobíjení na UFC až po 13 % při dobíjení v Novém Jičíně na 50 kW dobíječce. Část těchto rozdílů tvoř klasické ztráty ve vedení a pak například potřeba vyhřívání battery packu, která část dobíjené energie spotřebovává a samozřejmě také část dodaného výkonu je odebráno pakliže dochází k ohřevu interiéru vozu. Svůj podíl na udaných hodnotách bude mít také odchylka samotného měření.
Ztráty při dobíjení byly na všech DC dobíjení celkem skoro 13 kWh, nebo-li celkově něco málo přes 6 %. Což je skvělý výsledek.
2. Ztráty při AC dobíjení jsou podstatně větší. Na AC jsme dobíjeli velice krátce v Liberci z 94% na 96% a poté při anabázi s dobíjením v Olšanech. Detaily z dobíjení v Olšanech jsou v tabulce níže.
Zarazily vás procentuální ztráty 46,7 %? Vysvětlení je následující: velké množství energie se spotřebovalo na ohřev baterie, která navíc během dobíjení vlivem okolní venkovní teploty (mínus 9) vychladla. Je to díky malým nabíjecím proudům, kdy nedochází k přirozenému ohřevu baterie nabíjecím proudem. Nabíjecí proud je natolik malý, že baterii takřka neohříval a nedokázal tak kompenzovat pokles její teploty způsobený nízkou okolní teplotou. Z tohoto důvodu bylo větší množství energie spotřebováno na ohřev baterie. A jelikož byl dobíjecí výkon menší, tvořila fixní hodnota potřebná pro ohřev větší podíl z celkové dodané energie. AC dobíjení se používá nejčastěji pro domácí dobíjení přes noc. Pokud není třeba baterie ohřívat během dobíjení, ztráty určitě nejdou do extrémních výšin, jako jsme měli v Olšanech.
Abych byl férový, i vyhřívání kabiny auta je třeba započítat do ztrát. Až na Vystrkov, České Budějovice a Přeštice auto bylo celou dobu během dobíjení zapnuté a vyhříval se interiér. V Ostrově a při posledním dobíjení ve Zlíně svítilo sluníčko na čelní sklo, dá se předpokládat, že se tedy interiér nevytápěl. Také odchylku měření je třeba započítat do ztrát. Tato je však minimální.
Jiný pohled je ten, že platím za veškerou energii dodanou z dobíječky. Ale do baterie se dostane méně energie. To znamená, že platím i ztráty. Zároveň velikost ztrát ukazuje na efektivitu systému dobíjení.
Narekuperovaná energie cestou
Během jízdy jsme narekuperovali celkem 28,9 kWh energie. Nebo-li celou kapacitu baterie! Počet narekuperovaných kWh jsem odečetl z diagnostiky jako rozdíl nabité a vybité energie. Rekuperace je přehledně znázorněná níže. Na úseku Brno – Vystrkov jsme vrátili do baterie 0,7 kWh, nejvíce energie jsme získali na úseku Liberec – Jičín, a to 3,5 kWh. Celkem jsme nastoupali přes 6300 výškových metrů nahoru a stejný počet metrů naklesali.
DC dobíjení
Jeli jsme opatrně, trasu jsme neměli „najetou“, nevěděli jsme vliv kombinace převýšení a mrazu na spotřebu. Baterii jsme nevybíjeli „k nule“. Proto jsme měli 12 rychlodobíjecích zastávek. Celková délka rychlodobíjení: 5 hodin 7 min. V grafu níže je vidět, za kolik minut se dobilo na 100 km jízdy. Nejrychlejší bylo dobíjení na UFC Vystrkov: na dalších 100 km jsme dobíjeli 16 min.
Vysoká rychlost dobíjení ve Vystrkově byla dána nejen tím, že se jednalo o nejvýkonnější dobíječku, která dodávala vysoký dobíjecí výkon, ale také tím že se dobíjelo z nejmenší hodnoty kapacity v průběhu celého testu (12 %). Prakticky celé dobíjení, které bylo ukončeno při 89 %, probíhalo v režimu dobíjení konstantním proudem. K postupnému poklesu dobíjecího výkonu dochází před dosažením cca 80 % kapacity baterie. V případě dalších dobíjení byl nabíjecí výkon nižší a dobíjelo se také z vyšších hodnot nabití baterie.
Zdánlivě vysoké hodnoty procentuálního nabití baterie v době před dobíjením jsou dané umístěním dobíjecích stanic na další trase. Někdy jsme prostě museli dobít dříve, než bychom chtěli.
Petr Beneš
