Profesor termodynamiky radí: parkujte elektroauta v garáži, zvýšíte dojezd

Prof. Dr. Ing. Boris Schilder, profesor termodynamiky a proudění na univerzitě ve Frankfurtu vysvětluje problémy termomanagementu elektrovozů. Nároky jsou vyšší, než u vozů se spalovacím motorem.

Tepelný management elektrických aut
foto: Continental

U všech částí pohonného ústrojí spalovacích motorů je velmi důležité, aby rychle dosáhly své provozní teploty a zároveň ji dokázaly dlouhodobě udržet. Vzhledem k rozmachu přeplňovaných motorů, se pod kapotu nastěhovaly komponenty jako je turbodmychadlo či chladič stlačeného vzduchu.

Může se tedy zdát, že elektrovozy svou jednoduchostí inženýrům ulehčí práci. Opak je ale pravdou. Podle německého profesora Borise Schildera je problematika termomanagementu elektrovozů ještě komplikovanější než u zaběhnutých spalovacích motorů.

Schilder vysvětluje rozdíly při porovnání se spalovacím motorem, aby zdůraznil proč je na termomanagement kladen větší důraz u elektrovozu. U spalovacího motoru jsou jeho komponenty udržovány na relativně vysoké provozní teplotě okolo 100 °C.

U elektrovozů je nutné dbát na to, že provozní teplotu většiny komponentů je nutné udržovat na výrazně nižší hodnotě. Jako příklad Schilder udává výkonovou elektroniku a nabíjecí systém, které pro správný provoz potřebují teplotu okolo 50 °C. Při takto nízkých úrovních je složitější předat teplo okolí. Nejcitlivější komponenty, jako je baterie, musí být tedy chlazeny i klimatizací.

„Kvůli rozdílným požadavkům na teplotu komponentů používají elektrické vozy několika chladicích okruhů při různých teplotách, mnohdy i s různými chladicími médii,“ zdůrazňuje Schilder další komplikace při návrhu elektrovozů.

Oproti spalovacím motorům je nutné přizpůsobit se specifikům termomanagementu nejen z hlediska chlazení. U spalovacího motoru je téměř neustále k dispozici odpadní teplo motoru, které je využíváno k vytápění kabiny. U elektrovozů je k dispozici také, ovšem ve výrazně menším měřítku.

Důvodem je skutečnost, že účinnost všech součástí elektrovozů je velmi vysoká. To však způsobuje další problém – některé komponenty vyžadují aktivní ohřev, což má negativní dopad na dojezd vozu. Aby byl tento dopad co nejnižší, jsou pro účinnější ohřev používána relativně drahá tepelná čerpadla.

Jedním z nejdůležitějších komponentů elektrovozů je baterie, u které je tepelný management nejdůležitější. Baterie se skládá z několika stovek článků. „Pro dosažení co nejdelší životnosti nesmí teplotní rozdíly uvnitř baterie překročit 10 °C,“ upřesňuje Schilder.

Tepelné okruhy elektromobilu Jaguar Land Rover

Tepelné okruhy elektromobilu Jaguar I-Pace
foto: Jaguar Land Rover

Kromě toho účinnost baterie silně závisí na její teplotě. Lze tedy konstatovat, že při nízkých teplotách v zimě je účinnost výrazně nižší než při mírných teplotách na jaře. Při vysokých letních teplotách zase trpí životnost baterie. Teplota baterie musí být řízena i při nabíjení. Při nízkých teplotách je ohřívána, při vysokých chlazena klimatizací.

Jako řidič můžete dojezd ovlivnit dokonce i tím kde parkujete. „Když řidič zajistí, že zaparkované vozidlo v zimě tolik nevychladne a v létě se příliš nezahřeje např. proto, že je zaparkováno ve garáži, může být nepatrně zvýšen dojezd. Při následující jízdě pak nemusí být řízena teplota baterie ani kabiny,“ uzavírá Schilder. Největší vliv na dojezd má však především styl jízdy a míra používání komfortních spotřebičů v kabině – topení a klimatizace.

64 Comments on “Profesor termodynamiky radí: parkujte elektroauta v garáži, zvýšíte dojezd”

  1. ten nadpis je pre odporcov ako stvorený – pán PROFESOR nevie
    ten nadpis je pre odporcov ako stvorený – pán PROFESOR nevie že na sídliskách je garáží poskromne? a práve tam chceme BEV dostať.
    ps – text nejde s dobou, zabúda na globálne otepľovanie, zabúda, že odjakživa (viac ako 6 rokov) skutočných zím s teplotou vzduchu -10°C je desať za zimu, …

  2. Možná hloupá otázka, ale:
    Nevíte někdo, jestli se dá

    Možná hloupá otázka, ale:
    Nevíte někdo, jestli se dá elektromobil nabíjet doma nebo na chargeru venku v bouřce? Poškodilo by to něco na autě nebo nabíječku kdyby to do něj/do domu, přes který jde elektřina prásklo?
    Šlo by to nějak pořešit s tou garáží?

    1. Jediná istota je počas búrky nenabíjať a ani nemať
      Jediná istota je počas búrky nenabíjať a ani nemať pripojené spotrebiče k sieti pretože ak blesk udrie niekde blízko, tak sa prepätie môže dostať do spotrebiča aj cez zemniaci vodič. V tomto prípade nepomôže ani prepäťová ochrana, ktorá je inak veľmi spoľahlivá na eliminovanie prepätia, ktoré príde po fázach aj niekoľko kilometrov od miesta úderu.
      Osobne som videl takúto ochranu vystrelenú z rozvádzača a všetko čo bolo v zásuvkách zapojené bolo zhoreté.

      1. EV je stale elektrospotrebic a je na to potreba myslet,
        EV je stale elektrospotrebic a je na to potreba myslet, odpojuju od el. site pri bource.
        Pred 14ti dny pri te nejvetsi bource par set metru uderil blesk a vse co je mimo barak tak bylo kaput.. vyhorele pojistky ve spotrebicich, ktere nic nezachranili, elektronika taky kaput..nastestni snadno vymenitelne za nove. 🙂

      2. Aha. Díky všem za info. Takže by to mohlo být celkem v
        Aha. Díky všem za info. Takže by to mohlo být celkem v pohodě.
        Jinak tedy mít garáž odděleně ve „faradayově kleci“ s mobilní baterií uvnitř pro 100% eko a bezpečné nabíjení. Snad vývoj půjde dopředu a i doma nakonec bude běžné indukční nabíjení do 3 minut jako tankování u spalováku.

        1. k cemu by bylo domaci indukcni nabijeni behem 3 minut? v dobe
          k cemu by bylo domaci indukcni nabijeni behem 3 minut? v dobe kdy by neco takoveho bylo mozne, by pravdepodobne davno existovalo ve velkem neco jako OLEV, tedy nabijeni primo ze silnice, a doma v garazi bys tedy takovou vec vlastne vubec nepotreboval, neb i baterie v aute by byla vesmes s malou kapacitou

            1. Spíš na co by to mělo být do 3. minut když je to v
              Spíš na co by to mělo být do 3. minut když je to v garáži ?
              U dálnice bych to pochopil.

              Trochu mi to připomíná StarTrek – trakční a energetické paprsky.
              Jen bych jim moc nechtěl stát v cestě 😉
              Něco jako nabíjení cíleným ozařováním.

    2. Kdyz bude kolem mne bourka, tak radeji pockam, jiste se bourka
      Kdyz bude kolem mne bourka, tak radeji pockam, jiste se bourka kamsi premisti, pokud nutně by byla potreba dobit.
      Rekl bych ale, ze diky dnesnim rozvodum vn a nn jez jsou v zemi tj bezbleskova zona, jsou takova nabijeni bezpecna.
      A doma kdyz je auto celou noc k AC pripojeno a je-li v noci bourka, ani to nemusim vedet.

      1. Od doby co to u nás před xx lety zakopali pod zem si
        Od doby co to u nás před xx lety zakopali pod zem si nepamatuju výpadek proudu na více jak 15 min a spotřebič neodešel ani jeden. A to nemám žádné přepěťovky na baráku.
        A vzhledem k tomu, že auto prodávám, tak už to ani řešit nebudu. Ale měl sem v plánu tam základní ochranu domontovat. Vzhledem k ceně odpálené nabíječky je taková investice kapka v moři.

    3. Nabijet za bourky se urcite da 😉 Stejne jako se da sledovat
      Nabijet za bourky se urcite da 😉 Stejne jako se da sledovat televize. A kdyz slehne blbe, tak to muze usmazit i elektroniku, ktera neni k nicemu pripojena (nejaka kabelaz, ktera neni dokonale kryta uvnitr farradayovy klece se urcite najde a na ni se muze nejaka energie naindukovat).

      Samozrejme riziko muzes snizit instalaci prepetovych ochran, bleskojistek,… ale proti primemu zasahu to stejne 100% nepomuze. Snad jedine nabiet z dieslu, ktery bude spolu s autem uvnitr uzavrene uzemene kovove krabice.

    4. 100% ochrana proti blesku neexistuje.
      Přímý zásah je

      100% ochrana proti blesku neexistuje.
      Přímý zásah je neřešitelný. Riziko přicházející po síti je možné snížit instalací tříúrovňové přepěťové ochrany, která vás ochrání maximálně před vedlejšími výboji blízkého zásahu.
      Bez této ochrany vám i nepřímý zásah a přepětí přicházející po síti usmaží jak nabíjecí stanici, tak připojený elektromobil. Pojistné ochrany v zařízeních vás proti přepětí vyvolané bleskem neochrání.

    5. Nepritel ze site ceka i jinde. V zime dochazi casto k padani
      Nepritel ze site ceka i jinde. V zime dochazi casto k padani stromu na vedeni. Draty muzou nekolikrat po sobe brnknout a dojde ke kratkym a opakovanym vypadkum. Spinane zdroje takovy atak nemusi prezit. Takhle jsem uz prisel o kamerovy system, PC, monitor, obehove cerpadlo a mnoho dalsich elektronickych zarizeni. Nejlepsi je instalovat podpetovy vypinac ktery pri prvnim impulzu vse vypne. Ve velkych mestech to asi neni tak aktualni, ale vsude tam, kam vede jedno vedeni skrz les.

  3. Dotaz.
    Viděl jsem foto jak jeden typek rozkuchal baterku z

    Dotaz.
    Viděl jsem foto jak jeden typek rozkuchal baterku z posledního eGolfa, čili s tou největší kapacitou a myslím, že tam není žádné aktivní kapalinové chlazení. Spodní deska je kov a vršek je středně tenký skelný laminát pokrytí odraznou folií, který lze rozlámat.
    Jak je u eGolfa řešen teplotní management baterie a proč třeba netrpí rapidgejtem jako Nissan Leaf?

    1. mam ’14 egolf a rapidgejt tam je taky, je jedno jestli je
      mam ’14 egolf a rapidgejt tam je taky, je jedno jestli je venku -20C nebo +35, ale projevi se az u 4-5 nabijeni po sobe.. 3ti-4te nabijeni leze vetsinou jeste naplno cca 43kW.. 0-77%, pak zpomaluje, ale 6te nabijeni leze necelych 22kW.. asi je lepe resen odvod tepla od jednotlivych clanku..ale kapalina tam chybi..

      u promrzle baterky -20C to tam taky leze pri prvnim nabijeni jen cca 16kW, myslel jsem ze je rozbita nabijecka a jel jsem k jine a tam to bylo stejne 🙂

      Jednou jsem jel 140kmh od nabijecky k nabijecce spotrebou 29kWh/100km a baterku jsem taky prehral a pak to tam lezlo jen 18kW..

  4. Pán zřejmě nepočítá s tím, že většina aut se umí
    Pán zřejmě nepočítá s tím, že většina aut se umí před jízdou vyhřát/vychladit z energie ze zásuvky.
    To mu to tu jeho teorii o parkování v garáži trošku bourá 🙂
    Aneb když o e-autách píšou lidi, kteří s nima v životě neujeli ani kilometr.
    Nejhorší je, že mi občas příde, že takový lidi řídí i jejich vývoj.
    Protože kdyby tam někdo přemýšlel, tak všechny auta na baterky mají bufík a nemusí se řešit jejich dojezd v zimně. Těch pár deci spáleného paliva na topení už nikoho nevytrhne. Navíc by se stejně topení na tekuté palivo používalo jen při delších jízdách. Na couračky po okolí by pohodlně stačilo topení elektrikou přes TČ.

      1. Baterie pokud nepočítáme třeskuté mrazy není potřeba
        Baterie pokud nepočítáme třeskuté mrazy není potřeba ohřívat. Ohřejí se cestou v zátěži.
        Nicméně na to naráží druhá část příspěvku o těch co auta navrhují. Proč to tedy neumí?
        A druhá věc. Třeba já osobně mám auto napojené za hodinama nízkého tarifu. Takže nějaké ohřívání interiéru je pro mě tabu, nebo bych si ručně musel auto přepojovat na zásuvku která není za hodinama.
        Proč výrobci nedávají do nabíječek pomocný kontakt, který by auto nechával pod napětím, například právě pro onen náhřev, ale povolení nabíjení velkého aku by se řídilo oním pomocným kontaktem. Případně nějakým bezdrátovým vysílačem, který by komunikoval s autem.
        Ano, vím že tam existují nastavitelné hodiny. Ale to je použitelné pouze v případě, že máte VT, NT pevně daný.

      2. i3 to má. Pokud nabíjení (např. nastavení v aplikaci)
        i3 to má. Pokud nabíjení (např. nastavení v aplikaci) zahájíte alespoň 3 hodiny před plánovaným odjezdem dojde také k temperování baterie. A těsně před odjezdem i interiéru „chlazení/vyhřátí“ je nastaveno na 22C.

        Parkuji doma v garáži, kde v zimě neklesne teplota pod 10C, vyhřátí před jízdou mi vystačí na 30 minut jízdy v tričku při venkovní teplotě kolem 0-5C a již nepoužívání TC.

    1. Bohužel, v zimě se sice dají předehřát baterie a
      Bohužel, v zimě se sice dají předehřát baterie a interier, ale zásadní dopad na spotřebu to nemá (pokud nepočítáme krátkou cestu), i ostatní komponenty v zimě mají vyšší vliv spotřebu, nakonec i studený vzduch má výrazně vyšší hustotu, tedy i odpor. Jezdím prakticky denně stejnou trasu a po 15 km jsem měřil po celý rok spotřebu (předehřáté auto v zimě). Při teplotě 0°C je spotřeba 16 kWh/100 km a při 25°C je 9 kWh/100 km. S každým °C se spotřeba mění. Průměrná spotřeba je 15 kWh/100 km, v létě je kolem 12 kWh a v zimě 18 kWh/100km. Ten rozdíl je opravdu velký.

      1. To ano, ale na to už nepomůže ani ono parkování v
        To ano, ale na to už nepomůže ani ono parkování v garáži. Topit se samozřejmě musí i během cesty. Jen odpadne režie na vytopení interiéru. Proto jsem zminil ten bufík.
        Ono se klidně může stát že zůstanete v zimně několik hodin v koloně. A pak v elektromobilu nastane otázka, jestli si topit, nebo si nechat energii na dojetí domu. A to se blbě rozhoduje, když ani nevíte jak dloho tam budete stát.
        S bufíkem a nádrží na 10 litrů by tato starost úplně odpadla.

              1. Rozesměje vás to jen do té doby, dokud se vám něco
                Rozesměje vás to jen do té doby, dokud se vám něco takového nestane. Já sem čekal na dálnici v zimně asi 8 hodin a nic příjemného to nebylo. Naštěstí jak jezdím na LPG, tak mám paliva vždy víc než dost a ještě sem jel na akci, takže sem měl i dost brambůrků a pití 😀
                A každý rok se stane, že lidi zůstanou někde třeba 12 hodin a víc. Sice třeba né u nás v čr, ale státá se to. A auta jsou globální.
                Imho, 2l paliva znamená asi 10 hodin topení cca. A určitě by nebyl problém, někam zakomponovat nádrž aspoň 10L, aby jí stačilo naplnit 3x za zimu.

                A pokud je to myšleno jako u spalováku. Jak bylo napsáno, nikdo nejezdí na 2l benzínu. Po dálnici v zimně se obecně nedoporučuje jezdit s méně jak polovinou nádrže.
                A stačí se podívat opět do novin. V těchno velkých kolonách potom rozváželi benzín. Elektrika se dováží blbě.

                1. Jo, a vtipna cast tehle „posledni moznosti zachrany“ je, ze
                  Jo, a vtipna cast tehle „posledni moznosti zachrany“ je, ze hromada malobaterkacu (ktere tenhle problem nejspis postihne) tu elektriku z AC nestihne sosat ani tak rychle, jak rychle ji bude palit na topeni…

                2. To nebude problém. Třeba ION při nabíjení netopí 😀
                  To nebude problém. Třeba ION při nabíjení netopí 😀

                3. O tom vím. Třeba jsem podobnou funkci viděl i u auta, že
                  O tom vím. Třeba jsem podobnou funkci viděl i u auta, že umělo předat svojí energii do druhého. Ale pokud dojde k rozšíření elektromobilů. A zůstane v takové situaci třeba 10 kousků. Opravdu budou mít někde v dostupné vzdálenosti 10 těchto přenosných baterek a dost automobilů které je k vám povezou?
                  Budou mít operátoři čas tam s váma čekat 20 minut než se to dobije.
                  To prostě nemůže konkurovat tomu, že do auta naložím 20 kanistrů po 10L benzínu a jedním autem během půl hodinky obsloužím dvacet lidí, kterým dochází palivo.
                  Buďme trošku realisti.
                  Pořád se odkazuju na situace, které opravdu nastali. A opravdu vozili lidem benzín a naftu.
                  A pořád si stojím za tím, že jeden bufík toto vše vyřeší. Nehledě na přidaný bonus téměr nezměněného dojezdu v zimně. Jeho cena je vzhledem k ceně elektromobilu zanedbatelná (15 tis Kč i s DO + cena zástavby).
                  I když je mi jasné, že výrobce si to jako příplatkovou výbavu jistě nechá pěkně zaplatit.

                4. Ano to je pravda. Je jasné, že do 20 aut se natankuje
                  Ano to je pravda. Je jasné, že do 20 aut se natankuje benzín líp.

                  Nicméně si myslím, že u elektromobilů se toto bude stávat v daleko menším množství. Protože jsou prostě jiné. Osobně bych řekl asi tak, že když se to dejme tomu reálně stalo 20 autům, že jim došel benzín v koloně, tak ve stejném množství aut se to stane jen jednomu elektromobilu.

                  Z vlastní zkušenosti co jsem řídil a používal elektromobily vím, že je z tohoto hlediska eauto prostě jiné.

                  Když dochází benzín u spalováku, tak vám prostě dojde a nic s tím neuděláte. MAximálně můžete o trochu snižit spotřebu, ale jen o trochu. Spalovák má na volnoběh docela dost velkou spotřebu sám o sobě. takže si nepomůžete.

                  U eauta je to jinak. A to o dost jinak. Když dochází elektřina, tak se stačí přepnout auto do úsporného režimu a prodložíte tím dojezd třeba i na dvojnásobek zbývající hodnoty. tj. když zbývá dojezd 10 km, přepnutím se zvýší klidně i na 20 km. Když jedete pořád dál a ignorujete hlášení, tak se pak auto přepne např. do „želvy“, kdy se dojezd zvýší opět o dalších x kilometrů. Auto stále jede, ale hodně pomalu. U spalováku prostě stojí. A to je rozdíl.

                  Stejně tak v té koloně. Spalovák „žere“ když stojí o dost víc energie než eauto, které „žere“ jen pro topení, nebo chlazení. Když stojí tak skoro nic nebere. Takže kolony jsou pro elektroauto vpodstatě šetření elektřinou.

                  Proto si myslím, že situace, kdy v koloně dojde elektřina pro elektroauta je vesměs hodně malá o proti spalovákům, kdy se to prostě stává.

                5. Bufík to nevyřeší, Vyřeší to fce V2V a to bude brzo,
                  Bufík to nevyřeší, Vyřeší to fce V2V a to bude brzo, neboj. Pokud by mi nabízel prodejce ev s bufíkem, nekoupil bych ho.
                  Dost jsem si stím krámem užil v tanku.

                6. Velmi zajímavé. Jen ať badatelé bádají, ono to jednoho
                  Velmi zajímavé. Jen ať badatelé bádají, ono to jednoho dne přijde. A všem spadne brada. My už se na ten den připravujeme a užíváme to si už teď.

            1. Nissan Leaf 40kWh spotrebuje v kolone, pri teplote 1st.C, pri
              Nissan Leaf 40kWh spotrebuje v kolone, pri teplote 1st.C, pri vytapeni interieru na 22st.C, 4% kapacity baterie za hodinu, takze zadna tragedie. Muzu stat v kolone 12h, coz je scifi, a spotrebuje mi to polovinu kapacity baterie 😉

                1. TČ alespoň u leafů pracuje nad 4stC. Pokud není
                  TČ alespoň u leafů pracuje nad 4stC. Pokud není dostatečná předchozí jízda a vše je studené, topení jede na „žhavej drát“.
                  Na krátkých cestách za mrazů je to energeticky náročné.
                  Naopak při delší jízdě a předehřátí tak při rozumné T v autě (svetrikova pohoda) jsem měl při venkovních -11 spotřebu do topení mezi 250..500W dle infotainmentu a je to odvislé od rychlosti v přímé úměrně; při rychlosti nula je spotřeba chvilkami i nula.

    2. Bufík je ideální možnost , z pseuekologických důvodů se
      Bufík je ideální možnost , z pseuekologických důvodů se nemontuje , přitom i ve městech kouří tisice baráků jak se v zimě vytápějí.

      Dělal jsem si statistiku a za zimu jsem spálil v elektromobilu pouhých 30 litrů nafty, takže asi tak.

Napsat komentář