Derfor lader noen biler tregere enn andre

Da vi gjennomførte ladetesten av 29 elbiler i juni, konstaterte vi – enda en gang – at noen biler lader mye raskere enn andre.

Men: Man skal ikke stirre seg blind på antall kilowatt bilen maksimalt kan lade med, men også sjekke forbruket bilen har.

Det mest interessante er nemlig hvor langt du kommer i forhold til den tiden du står ved ladestolpen - og der er det store forskjeller.

Regnet om til hvor mange kilometer ekstra rekkevidde du får under ladingen, fikk den beste – Tesla Model 3 – hele 456 kilometer rekkevidde med en halv times lading.

Den dårligste, Nissan e-NV200, med aldrende teknologi, fikk bare 81 kilometer ekstra.

Ladekapasitet?

Som vi påpeker i vår store ladetest er den lovede ladeeffekten (hvor mye energi som overføres til batteriet) ofte svært teoretisk. I de fleste bilenes tilfelle var det bare en kort periode effekten nådde den maksimale verdien produsenten oppgir.

Men det er store ulikheter fra en elbil til en annen.

Noen elbiler viser seg å ligge jevnt høyt på ladeeffekt under ladingen, mens andre har en ladekurve som klatrer ganske bratt og deretter faller, mer eller mindre bratt.

Da hjelper det ikke at den har nådd 100 kW effekt i noen minutter, for i snitt kan den godt ligge under biler med lavere makseffekt hvis disse har en ladekurve som holder bedre.

Unntaket

Et atypisk eksempel er BMWi3. Denne har imponert oss i ladetestene ved å levere tett opp til lovet effekt – og det gjennom hele ladesyklusen.

BMW i3 94 Ah med batterikapasitet på 33 kWt og i3 120 Ah med 42,2 kWt batteri kan hurtiglades med stigende kurve helt opp til til 85 prosent, deretter med fallende kurve.

– Batteripakkene har hele tiden vært designet for jevn hurtiglading, sier Marius Tegneby, informasjonsdirektør hos BMW i Norge. Samtidig har utviklingen av det som på godt norsk heter «Battery Management System» gått fremover med tanke på styring av ladingen.

– Dagens batteripakke har 8 moduler som hver består av 12 battericeller, noe som igjen gir en god arkitektur for jevn hurtiglading, sier Tegneby.

Han sier også at det å begrense maksimal ladeeffekt til 50 kW ga muligheten til å legge seg nær opptil denne verdien over tid.

Hvorfor forskjell?

Både elbilprodusentene og ladeoperatørene har innsikt i hva som bestemmer ladehastigheten.

Hvorfor noen biler lader raskere enn andre forklares, ifølge dem, av flere faktorer.

Og la oss understreke før vi fortsetter: Her ser vi på det rent praktiske, og forsøker oss ikke på vitenskapelige utredninger innen kjemi og fysikk. Den som vil ha mer om strømstyrke/spenningsforhold, coulombs og C-rate kan lese seg opp hos dertil egnede kilder.

Størrelse og batterikjemi

– Den første faktoren er størrelsen på batteripakken. Jo større batteri, desto større ladehastighet, sier Ole Henrik Hannisdahl, daglig leder hos ladeoperatøren Grønn Kontakt.

– Med gitte dimensjoner, er det sammensetningen av battericellene – batterikjemien – som avgjør hvor stor ladekapasitet som kan tillates, sier han.

– Men i dag har de fleste elbilprodusenter batterier med litiumionbatterier som har ganske lik kjemisk sammensetning, så det forklarer ikke de store forskjellene.

Hannisdahl forklarer at både måten batteripakken er konfigurert på og kvaliteten på temperaturstyringen, har betydning.

Temperatur er veldig viktig

Battericellene er pakket ulikt, og hvor god den termiske kontrollen er, blir en viktig differensierende faktor.

Batteriets temperatur har nemlig mye å si for hvor fort det kan ta imot strøm. Den skal ideelt ligge på rundt 25 grader.

God og kontinuerlig nedkjøling/oppvarming av battericellene for å holde temperaturen så nær det ideelle som mulig, er derfor viktig.

– Den første Nissan Leaf hadde omtrent ikke termisk kontroll i det hele tatt, sier Hannisdahl.

– Tesla, derimot, har svært avansert og sofistikert, væskebasert, termisk kontroll. Det ga dem tidlig muligheten til å holde jevnt høy ladeeffekt.

Hvor avansert den termiske kontrollen skal være, må produsenten vurdere også utfra kostnadshensyn. Jo bedre temperaturstyring, desto dyrere elbil...

Hannisdahl nevner en annen faktor som også spiller inn, nemlig forholdet mellom total batterikapasitet – energilagerets størrelse – og energimengden batteriet kan levere over tid.

Vi testet tre ladeoppskrifter på Oslo-Bergen:

Hvor lurt er det å lade smart?

Data bestemmer

Men det som bestemmer hvor mye energi batteriet skal ta imot, basert på de nevnte faktorene, er programvaren til styringsenheten som blant annet kontrollerer ladeprosessen, den tidligere nevnte «Battery Management System».

Det er den som bestemmer instruksjonene bilen kommuniserer i sanntid til laderen om mengden energi den skal levere mens den er koblet til stolpen.

Den har som oppgave å beskytte kjemien i cellene slik at batteripakken bevarer sine egenskaper optimalt. En elbilprodusent vil typisk ha en relativt konservativ styring på ladeprosessen når bilen er nyutviklet.

Etterhvert som den opparbeider seg erfaring med batterienes driftssikkerhet over tid, kan den oppdatere programvaren og tillate mer effektiv lading – høyere ladeeffekt over lengre tid.

Oppgraderer med tiden

Audi, som allerede er av de aller beste på ladehastighet, oppgraderte for eksempel sin programvare tidligere i år, hovedsakelig for å forbedre temperaturstyringen, noe som ifølge Audi ga ytterligere en forbedring i effektivitet på 10 prosent.

Også Jaguar har oppgradert programvaren på sin I-Pace - som var den første elbilen fra en europeisk premium-produsent og var satt opp til å ta en ladeeffekt på opptil 80 kW (det gjaldt vår testbil fra i sommer). Den skal nå klare opptil 100 kW.

Elbiler – og etterhvert ladbare hybrider med lang rekkevidde som kan hurtiglades – kan programmeres til å lade på høy effekt over en kortere eller lengre periode og de fleste vil ha en gradvis fallende effektkurve – noen jevnt dalende, andre trinnvis.

Ladekurvene vi ser vil altså være et resultat av hvordan ladingen styres fra bilens programvare med hensyn til batteriets kjemiske sammensetning, arkitektur og temperatur – i tillegg til begrensningene produsenten har lagt inn for å skåne batteriene.

Hver bilprodusent har en ulik kombinasjon av disse faktorene og ulik tilnærming til måten kontrollen skal skje på.

Det er det som forklarer forskjellene i konstatert ladehastighet mellom de ulike elbilene når forholdene ellers er like.

Hvorfor er ladehastighet viktig?

Våre rekkeviddetester viser hvor langt elbilene kommer etter å ha startet med fullt batteri og under gitte forhold.

Men de viser ikke hvor lang tid det tar å komme fra A til B, når man stopper og lader underveis.

Reisens varighet vil avhenge både av hvor langt du kan komme og hvor lang tid det vil ta å lade opp batteriet for å komme til bestemmelsesstedet.

Det har uansett liten hensikt å bli stående å lade etter påfylte 80 prosent, da effekten synker slik at minuttene går uten at du får særlig utbytte av det i form av ekstra rekkevidde.

Altså: Det er bedre å kjøre videre.

Model 3 utklasser konkurrentene:

Så langt kommer elbilene når du lader i 30 minutter