Spotřeba elektromobilu během mrazivé 1300 km dlouhé cesty

V prvním článku o cestě elektromobilem Hyundai Ioniq Electric 28 kWh kolem republiky jste se dozvěděli všeobecný průběh trasy se základními údaji o počtu dobíjení a spotřebě. Nechal jsem vás také nahlédnout do toho, co pro nás s Radimem Ročkem cesta znamenala. Pamatujete si, jaká byla naše spotřeba jídla a pití? ?

Vzhledem k tomu, že jsme jeli s diagnostikou a zaznamenávali data před dobíjením a po dobíjení, rád se s vámi o ně podělím. Jsem si vědom, že naše diagnostika nebyla profesionální a může vykazovat určité odchylky měření.

Kvůli mrazivému počasí nás zajímala hlavně spotřeba a teplota baterie spolu se ztrátami při dobíjení. Když jsem analyzoval získaná data, vyčetl jsem zajímavou informaci týkající se narekuperované energie a teploty jednotlivých modulů baterie. Na teploty se zaměřím v dalším článku.

Celková spotřeba energie

Zaměřil jsem se na porovnání spotřeby: 1/ ukázanou na displeji vozu po každém úseku, 2/ celkovou spotřebu z displeje vozu po skončení cesty a 3/ přepočtenou z displejů dobíječky.

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 v autě.

Spotřeba z displeje auta. 1313 km zahrnuje i krátké popojížďky po dojetí. Samotná trasa měla 1305 km.

Spotřeba přepočtená z displeje dobíječek ukazuje 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.

1. Ztráty při DC dobíjení se pohybují od zanedbatelných 0,7 % při dobíjení na UFC ve Vystrkově, až po 13 % při dobíjení v Novém Jičíně na 50kW dobíječce. Část těchto rozdílů tvoří 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.

Ztráty při dobíjení byly na všech DC dobíjení celkem skoro 13 kWh, nebo-li celkově něco málo přes 6%. Což je skvělý výsledek.

Ztráty při jednotlivých DC dobíjení spolu s teplotou modulů baterie před dobíjením

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. Dále je třeba do ztrát zahrnout i AC-DC konverzí, neboť baterie je dobíjená DC proudem.

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 celkových 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. Nevadilo nám to, bylo to naše rozhodnutí.

Celková délka rychlodobíjení: 5 hodin 7 minut. Neměřili jsme přesný průběh dobíjení. Avšak ujistili jsme se, že při stavu baterie nad 90 % nemá cenu čekat na dobití zbývajících 4 % (Ioniq dobíjí na DC max. do 94 %). 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 minut.

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.

Počáteční a koncová procenta nabití baterie při DC dobíjení během cesty

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. Je také vidět naše opatrnost při přejezdu Jizerských hor, Krkonoš a Jeseníků (Liberec – Opava).

Ioniq má tepelné čerpadlo na vytápění kabiny. Ondřej Benda, technický ředitel Hyundai Balvín Brno, kterého jsme se zeptali několik otázek, nám k tomu řekl:

„Samotný smysl tepelného čerpadla tkví v tom, že odpadní teplo baterií a modulů výkonové elektroniky, které by jinak bylo vyzářeno, uchová v tepelném kondenzátoru a odtud ho může použít pro výhřev kabiny. Tepelné čerpadlo by mělo fungovat nezávisle na venkovní teplotě.”

Jak se vyhřívá kabina v případě, kdy tepelné čerpadlo nefunguje?

Běžným systémem topení. Dokonce v USA byl v distribuci Ioniq EV limited, který nebyl tepelným čerpadlem vybaven. Podle servisních výkresů mají obdobný systém klimatizace a jen pro vyšší modely je přiřazen systém tepelného čerpadla. Takže – pokud tepelné čerpadlo nejede pak topí jednotkou A/C.

Jaká je spotřeba tepelného čerpadla, má vůbec smysl se zabývat spotřebou tepleného čerpadla z pohledu vlivu na spotřebu?

Na delších trasách je spotřeba zanedbatelná, neboť kabina vozu je konstantně vyhřátá. Při kratších trasách a častém otevírání a zavírání vozu bude mít teplené čerpadlo více práce s vyhřátím. Ale jeho účinnost v Ioniqu je velice dobrá, tak běžný řidič snad ani nepozná spotřebu tepelného čerpadla. Spotřebu více ovlivní řidič svým jízdním stylem.

Chci ještě vyjádřit jedno, klobouk dolů, že jste se s Radimem do cesty pustili takhle zodpovědně i se záznamem dat a jejich následným zpracováním. Musím říct, že i pro mě jsou data velice přínosná. Díky za vaši iniciativu!

Díky, Ondro, za informace o tepelném čerpadlu i za ocenění naší cesty. Vážíme si toho!

Poslední část zhodnocení naší cesty bude o tom, jak se chovala baterie elektromobilu během teplot dosahujících až minus 18 stupňů v okolí Rýmařova. Celá naše cesta probíhala v mrazu. Nejvyšší teplota byla mínus 2 stupně právě při příjezdu do Brna. Detaily budou publikované za pár dnů.

Petr Beneš, elektromobilní nadšenec a uživatel elektromobilů Kia e-Niro a Hyundai Ioniq Electric; benes_petr@seznam.cz; www.linkedin.com/in/petrbenes-electromobility.