Effektivitet vid elbilsladdning: hur mycket energi når batteriet?

Under normal laddning är energin från nätet större än den uppmätta ökningen i batteriet. En del blir värme och en del driver laddaren, pumpar, elektronik och batterikonditionering. Med 90 % som avrundat exempel ger 100 kWh från matningen ungefär 90 kWh i batteriet.

Vad betyder verkningsgrad vid elbilsladdning?

Det är ett förhållande. För föraren är den mest användbara varianten el vid laddpunkten jämfört med ökningen av lagrad energi i batteriet, ofta kallad verkningsgrad från vägg till batteri.

Mätgränsen spelar roll. En laddartillverkare kan ange enbart kraftelektronikens verkningsgrad. Ett fordonstest kan ta med ombordladdare och hjälpsystem. En hushållsmätare kan också fånga kabelförluster före laddboxen. Siffrorna besvarar olika frågor och ska inte jämföras utan att du kontrollerar var varje mätning börjar och slutar.

För kostnads- och tidsuppskattningar använder du energi från matningen. Det är energin du köper och som installationen måste leverera.

Vart tar den saknade energin vägen?

Merparten av förlusten blir värme eller används av system som gör laddningen säker. Det är inte ett mystiskt enskilt läckage utan summan av små, varierande laster.

• Effektomvandling. Batteriet lagrar DC. Vid AC omvandlar bilen, vid DC gör stationen det.
• Kablar och anslutningar. Ström i ledare skapar värme; rätt dimensionering och oskadade anslutningar håller den inom avsedda gränser.
• Fordonselektronik. Styrenheter, kontaktorer och lågspänningssystem är aktiva när bilen kommunicerar och hanterar batteriet.
• Batterikonditionering. Pumpar, fläktar, värmare eller kylare kan föra batteriet mot lämplig temperatur.
• Batteriet. Internt motstånd skapar värme när energi flyttas in i cellerna.

Lasterna är inte konstanta. Om hjälpsystem använder 300 W är det 2,7 % av 11 kW men cirka 13 % av 2,3 kW. Det visar varför laddning med mycket låg effekt kan vara mindre effektiv utan att något är fel; 300 W är ett exempel, inte ett typvärde för alla bilar.

Är AC eller DC effektivast?

Det finns ingen tillförlitlig regel om att DC alltid är effektivare än AC. Omvandlingen sker på olika plats men sker ändå. En rättvis jämförelse måste börja vid samma punkt på nätsidan och sluta i batteriet.

Vid AC växlar, skyddar och kommunicerar laddboxen främst; bilens ombordladdare omvandlar AC till DC och dess verkningsgrad kan ändras med belastningen. En kraftig ombordladdare långt under sin märkning når kanske inte bästa resultat.

Vid DC omvandlar stationen AC till DC och har egen kylning, styrning och kabelförluster. Bilen kan samtidigt värma eller kyla batteriet. En laddardisplay kan mäta på en annan punkt än hemmets elmätare, vilket gör en enkel jämförelse missvisande. DC är ofta snabbare eftersom stationen kan ge högre effekt än bilens AC-laddare, men hastighet bevisar inte lägre total energianvändning.

Hur stora laddförluster ska du vänta dig?

Ingen procentsats gäller för varje elbil. Publicerade tester visar att verkningsgraden ändras med utrustning, begärd effekt och temperatur. JRC:s test av utvalda snabbladdare och fordon mätte väsentligt lägre omvandlingsverkningsgrad i extrem kyla än vid 25°C.

Artikeln använder 90 % som avrundat räkneexempel, inte som standard eller utlovad prestanda. Testa även en lägre verkningsgrad vid tids- eller kostnadsplanering.

Raderna är räkneexempel, inte utlovade prestandaintervall. Att mäta egna laddningar är mer användbart än att välja den mest smickrande publicerade siffran.

Hur beräknar du din egen verkningsgrad?

Dividera energi som tillförts batteriet med energi från matningen och multiplicera med 100. Om matningen gav 40 kWh och batteriet uppskattas ha ökat 36 kWh blir resultatet 36 ÷ 40 × 100 = 90 %.

För en bättre mätning:

1. Registrera energi från nätet med särskild mätare eller laddbox som mäter sin ingång.
2. Använd en större laddning, exempelvis 20 % till 80 %, så att avrundning och fast overhead påverkar mindre.
3. Uppskatta lagrad energi utifrån bilens användbara batterikapacitet och förändringen i laddningsnivå.
4. Upprepa i liknande förhållanden och ta medelvärdet av flera laddningar.

Batteriprocenten är en uppskattning från bilens batteristyrning. Användbar kapacitet ändras också med temperatur och ålder. Hemmaberäkningen är därför en uppskattning, inte ett laboratorietest.

Hur påverkar förluster kostnad och tid?

Du betalar för energin från matningen, inte bara ökningen i batteriet. I exemplet med 40 kWh kostar el vid €0.30 per kWh €12.00. Om 36 kWh når batteriet kostar varje lagrad kWh i praktiken ungefär €0.33.

Verkningsgraden ändrar även tid. Att tillföra 36 kWh med stadig ineffekt 7.4 kW och 90 % verkningsgrad tar ungefär 5 timmar 24 minuter: 36 ÷ (7.4 × 0.90). Vid 80 % blir samma uppskattning omkring 6 timmar 5 minuter.

Fordonet kan sänka effekten eller pausa i verkligheten. Använd laddtids- och kostnadskalkylatorerna för planering och ersätt sedan antagandena med tariff och uppmätta data.

Varför ändrar temperatur resultatet?

Litiumjonbatterier fungerar annorlunda i kyla och värme. Bilen kan begränsa laddeffekten och använda energi för att konditionera batteripaketet. Den energin styr temperaturen och hjälper batteriet att hålla sig inom sina styrgränser, men ökar inte omedelbart den visade laddningsnivån.

Det finns ingen universell lägsta batteritemperatur som föraren måste nå före DC-laddning. Bilens batteristyrning bestämmer tillåten effekt för sin kemi och konstruktion. Följ handboken i stället för ett fast temperaturvärde från en annan modell.

Ruttbaserad förkonditionering kan hjälpa före snabbladdning när bilen stöder funktionen. I kyla kan förkonditionering under inkopplad laddning hemma flytta en del uppvärmning av batteri och kupé till nätet före avresa. Den tar inte bort energianvändningen men kan göra avresa och laddning mer förutsägbara.

Hur minskar du undvikbara laddförluster?

Använd rätt utrustning och upprepbara vanor. Små procentskillnader är mindre viktiga än en osäker installation eller ett elavtal som inte passar ditt schema.

• Använd korrekt installerad laddbox eller laddpunkt på en krets avsedd för lasten.
• Använd bara laddström som godkänts för krets, uttag, kabel, laddare och bil. Höj inte strömmen enbart för bättre verkningsgrad.
• Förkonditionera före snabbladdning när bilen erbjuder funktionen.
• Schemalägg laddning för måttliga förhållanden eller lämplig tariff när det är praktiskt.
• Håll kontakter och uttag rena, torra och oskadade. Sluta använda utrustning som blir onormalt varm eller visar skada.
• Mät flera jämförbara laddningar innan du drar slutsatsen att bilen har ett fel.

Laddning blir aldrig helt förlustfri. En konsekvent mätmetod, rimligt planeringsantagande och säker laddutrustning ger siffrorna som spelar roll för din egen bil.