Spotřeby a dojezdy

1. Základní veličiny

Výkon a energie

• Výkon: P = U*I  [W]
• Energie: E = P*t  [J], [Ws]  (kde P = konst.)
• V oblasti elektromobility se jako jednotka energie udává kWh.
• 1 J =  1 Ws = 1/3600 Wh = 1/3600000 kWh

Spotřeba elektrovozu

• Spotřeba vozidla se pak analogicky k vozidlům se spalovacím motorem udává v kWh/100km (případně Wh/km).
• l/100 km  →  kWh/100km
• pro stojící vůz: l/h  →    kWh/h = kW (výkon)

Dojezd

• Dojezd (km) elektrického vozidla se počítá jako

Homologace

• Spotřeby a dojezdy se stanovují měřením na válcích.
• Brzdná síla válců simuluje jízdní odpory vozidla.
• Technik při měření sleduje jízdní cyklus.
• V Evropě se používal cyklus NEDC (New European Driving Cycle), nyní WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures).
  

2. Jízdní cykly

New European Driving Cycle (NEDC)

• Jedná se o donedávna používaný jízdní cyklus pro stanovení spotřeb.
• 

WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures)

• Jedná se o aktuální standard.
• Power/weight ratio Pw (W/Tonne)
• Class 1 - low power vehicles, Pw <= 22
• Class 2 – vehicles, 22 < Pw <= 34
• Class 3 - high-power vehicles, P > 34
  

FTP 75 (USA)

3. Kapacita trakční baterie

• Dříve se kapacita baterie čistě elektrických vozidel se obvykle pohybovala cca v rozmezí od 15 – 30 kWh, běžný dojezd takových vozidel byl přibližně 80 – 200 km.
• Dnes baterie > 30 kWh běžné, běžný dojezd stovky km.
• Vývoj vozidel od začátku jako BEV → baterie součást podlahy vozu → zvýšení kapacity trakční baterie
• Chevrolet Bolt: 60 kWh
• Tesla: až 90 kWh (502 km NEDC)

4. Orientační hodnoty spotřeb a dojezdů

• Průměrná roční spotřeba osobního elektrovozu střední třídy se pohybuje okolo 20 kWh/100 km (např. VW E-Golf).

Vliv teploty

Osobní elektrovůz střední třídy

Dojezd vozidel s trakční baterií může být v zimě poloviční oproti letnímu období!

5. Měření spotřeby na městském okruhu

Měření spotřeby a dojezdu na stanoveném městském okruhu v závislosti na teplotě (ročním období).

5.1. Městský okruh

5.2. Závislost spotřeby na teplotě

Závislost spotřebované energie pohonu a komfortní spotřeby na teplotě (kWh na měst. okruhu 37 km, nelineární osa x)

Závislost celkové spotřebované energie a komfortní spotřeby na teplotě (kWh na měst. okruhu 37 km, lineární osa x)

Závislost celkové spotřeby přepočítané na 100 km na teplotě (měst. okruh 37 km)

Závěr

5.3. Dojezd

Přepočtený dojezd vozidla v závislosti na teplotě

5.4. Rekuperace

• Rekuperovaná energie je energie, kterou je dobíjena baterie během brzdění, kdy elektrický motor je řízen jako generátor.
• Rekuperace výrazně ovlivňuje výslednou spotřebu a dojezd při častém brzdění a akceleraci, tj. hlavně v městském provozu.
• Při nízkých teplotách je trakční baterie náchylnější na rozbalancování článků, BMS omezuje velikost dobíjecího proudu – podíl rekuperace je v zimě nižší.

6. Hlavní faktory ovlivňující spotřebu

Spotřeba elektrovozidla v závislosti na rychlosti

7. Srovnání s vozy se spalovacím motorem

Účinnost

• Elektropohony mají ve srovnání s pohony se spalovacími motory vysokou účinnost.
• Dieselový motor: max. 42%
• Benzínový motor: max. 35%
• Elektropohon 75 - 92% v rozsáhlé pracovní oblasti

Mapy účinnost vznětového a zážehového motoru

Mapy účinnosti elektrického motoru

• Elektrické pohony disponují jmenovitým točivým momentem od nulových otáček.
• Elektrické motory lze po omezenou dobu přetěžovat a významně tak zvýšit maximální moment
• Doba přetěžování závisí na době oteplení (vinutí, magnety).
• Vzduchem chlazené motory řádově jednotky vteřin, vodou chlazené stroje řádově desítky vteřin.

Srovnání trakčních charakteristik

8. Ekonomika jízdy

• Účinnost elektrického vozu na 100 km jízdy je přibližně 85% (75% včetně ztrát při nabíjení).
• Účinnost vozu se spalovacím motorem na 100 km jízdy je přibližně 20%.

• Díky cenám elektřiny (absence spotřební daně) a vysoké účinnosti elektrického pohonu je ekonomika jízdy u elektrických vozidel nejpříznivější ze všech typů pohonů.
• Nicméně ceny elektřiny rostou.

Příklad

• Spotřeba - osobní vůz střední třídy: zimní 26 kWh/100km, letní 14 kWh/100km, průměrná 20 kWh/100km.
• Při ceně elektřiny 4 Kč/kWh vychází náklady na 1 km jízdy:
• v zimě 1,04 Kč/km,
• v létě 0,56 Kč/km,
• průměrně 0,80 Kč/km.

• Při ceně elektřiny 6 Kč/kWh vychází náklady na 1 km jízdy:
• v zimě 1,56 Kč/km,
• v létě 0,84 Kč/km,
• průměrně 1,20 Kč/km.

• Cena elektrické energie se však může lišit u veřejných dobíjecích stanic.
• Zejména rychlodobíjení je problematické díky
  
• velkým ztrátám,
• vyšší ceně energie (9 až 20 Kč/kWh).