problemer hurtiglading

Hvor mange kwh mister Tesla 3 i sprengkulda?

forvarming tesla 3
Batteritap i kulda

Elbileiere i kalde strøk har sikkert god tilgang til strøm der de parkerer. Men hva skjer hvis man er på besøk og må la elbilen stå natten over i sprengkulda uten tilgang til strøm?

På jakt etter kulda

Det var meldt -16 grader, men allerede etter Lillehammer så jeg at gradene krøp ned til -18. Det så lovende ut for en kuldetest. I Gudbrandsdalen kan temperaturene variere med lokale forhold. Jeg var på vei for å sjekke feriehuset før vinterferien. Tine vannrør, sette på varme, måke, legge opp ved, jage bort mus, samt andre nødvendige vaktmesteroppgaver. Det tar tid å fyre opp et hus med innetemperatur på 4 grader. Kulda skuffet ikke. I løpet av kvelden og natten gikk utetemperaturen ned til -24,9 grader.

Kulda stjeler kilowatt-timer

Jeg parkerte Teslaen med 80% på batteriene etter å ha ladet på Øyer. Gjenværende batterikapasitet sank i takt med synkende utetemperatur, men stabiliserte seg på 73% da gradestokken stanset ved -24 grader. I løpet av natten hadde altså 7% av batteriene forduftet i kulda – på Teslas 75 kwh utgjør det 5,25 kwh.

forvarming av batteriene
Kuldegrader

Lynrask oppvarming av kupeen

Klar til avreise, startet jeg oppvarming av kupe med forvarming av batteriene samtidig som jeg skrapte rutene. Skraping var egentlig ikke nødvendig. Bilen ble varm lenge før jeg forventet – mye raskere enn i moderne bensinbiler. Etter at jeg hadde stengt av vannet i vaskekjelleren, lastet inn bagasjen i bilen og låst huset var bilen deilig varm og isfri. Det hadde vel gått knappe 15 minutter.

Bare å kjøre?

Oppvarmingen hadde tatt ytterligere 2% av batteriene. De var nå nede i 71%. Totalt hadde natten kostet 9% av batterikapasiteten (6,75 kwh). Men jeg var litt for rask på labben etter å komme meg av gårde. Appen som varmer opp bilen, viser nemlig et batterisymbol med isrose når den forvarmer batteriene. Det slukkes når temperaturen i batteriene er 19 grader. Jeg forvarmet i 15 minutter. Ideelt sett burde jeg ha fortsatt forvarmingen til batterisymbolet ble slukket. Forvarming av batteriene er ikke bare for komforten, men for å få best utnyttelse av gjenværende batterikapasitet. Er batteriene for kalde, tar de ikke i mot lading fra regenerativ energi. Det lønner seg altså å forvarme batteriene selv om bilen ikke er plugget inn. Jeg kunne kanskje ha forvarmet i 30-60 minutter. Alle monner drar. 15-20 minutter trekker kanskje 2 prosent av batteriene, men gjør at batteriene gir mer rekkevidde når du begynner å kjøre.

Forvarming av batteriene

Forvarmingen i Tesla 3 bruker elmotorene til å produsere varmen. Oppvarmingen av batteriene er vannbasert – kjølevæske som passerer samtlige celler. Forvarmingen tapper ikke mer strøm av batteriene, enn rolig kjøring, så du kan godt starte forvarmingen i god tid. Når man kommer fra bensin- og dieselbiler er man jo innstilt på å komme seg av gårde så fort rutene er isfrie. Men forvarming av elbiler genererer ingen giftgasser eller støy. Du kan eventuelt starte forvarming uten klimaanlegget – eller lav temperatur i kupeen og boozte opp varmen etter hvert for å spare batteriene.

forvarming tesla
Tesla Supercharger på Øyer. -16 og vind gjorde det kaldere enn det ser ut.

Treg lading i kulda

Selv om batteriene ikke hadde oppnådd ideell temperatur, fungerte de fint fra første kilometer. Forbruket var det samme som dagen i forveien. Etter 1 mils kjøring satte jeg destinasjonen til en ladestasjon for å kjøpe kaffe og pølse – og teste lading. Tesla forvarmer batteriene før ankomst som i mitt tilfelle var beregnet 10 minutter. Dermed fikk batteriene ytterligere forvarming for å takle kulda. Men batteriene var nok ikke helt klare til å ta i mot strøm. Det tok noen minutter før ladingen startet, og da med lav styrke. Selv om jeg var eneste kunde på Teslas Supercharger-anlegg, kom ikke maksimal ladestyrke opp i mer 27 Kw under min lille lunsjpause. Dagen før tok batteriene i mot 87 Kw. Men jeg trengte egentlig ikke noe særlig strøm, så da pausen var over, dro jeg videre.

Ingen stor forbruksøkning

Ekspertene advarer mot høyere strømforbruk i kulda – opptil 41% høyere enn om sommeren. Mitt vinterforbruk på strekningen Oslo – Øyer denne turen var 25% høyere enn laveste rekordmåling fra september i fjor – og omtrent på høyde med andre målinger gjort i varmere temperaturer under vekslende føre- og kjøreforhold. Heller ikke turen opp bød på noen overraskelser med hensyn til rekkevidde. Om det har stor betydning, vet jeg ikke, men jeg kjører med tykk genser og innetemperatur mellom 19-20 grader. Det er mulig T-skjorte og 25 grader kunne gitt andre erfaringer.

Ikke glem å forvarme batteriene i kulden!

tine tretten
Vanndamp ser dramatisk ut i kulda. Her fra Tine-anlegget på Tretten.

Tesla Owners Club Norway: Batterivarming >>

Se også

Tesla Model 3 Long Range
terjes biler
Livet med Tesla 3
Temperaturstyring av elbil-batterier
Aktiv batterikjøling?

 

Aktiv kjøling av batteriene?

Visste du at Nissan Leaf og Volkswagen e-Golf mangler aktiv kjøling av batteriene? Nissan har lagt inn begrensninger for hurtiglading. Volkswagen demper motorkraften hvis du kjører for hardt. Det er ikke likegyldig hvilken løsning som er valgt for å styre temperaturen. Les hvorfor!

Biler som er dissekert i forbrukernes interesse.

Egenskapen som sjelden omtales

Moderne elbiler bør ha systemer som styrer temperaturen i battericellene. Det er viktig for ytelsene, for at batteriene skal ta hurtiglading, for rekkevidde og for batterienes levetid. Fabrikktallene gjelder bare når batteriene har riktig temperatur. Batteriene foretrekker samme romtemperatur som oss mennesker. Ikke alle elbil-modeller har tilfredsstillende løsninger. Vi har forsøkt å finne ut hvilke løsninger som er brukt i de mest populære modellene. Det er ingen enkel oppgave, selv for bilnerder.

Reverse Engineering

Bilprodusentene foretrekker å presentere batteripakkene som svarte bokser. De er generelt tilbakeholdne med å gi detaljerte opplysninger. Selv enkle spørsmål som «Hvem har produsert battericellene?», kan sitte langt inne. Langt vanskeligere vil det da være å få rede på hvordan overflødig varme ledes fra batteriene under belastning, eller hvor effektivt man kan tilføre varme på kalde dager. Heldigvis finnes det aktører som lever av å plukke ting fra hverandre for å dokumentere hvordan de egentlig er konstruert, – den usminkede sannhet. Biler som Tesla 3, BMW i3, Opel Ampera (Chevrolet Bolt) og Renault Zoe er allerede dissekert.

Passiv eller aktiv kjøling?

termisk styring
Tesla 3 er målestokken.
Passiv kjøling kan ikke styre temperaturen i batteriene, men kan fange opp og lede bort en god del varme gjennom metallet i batterikassa og omkringliggende luft. Aktiv luftkjøling kan bestå av noe så banalt som en termostatstyrt vifte. Et væskeavkjølt anlegg er langt bedre, hvor glycolblanding (kjølevæske) ledes i kanaler rundt batteriene. Ideelt er det hvis temperaturendringene i batteriene kan bidra til å varme kupéen via varmeveksler. I fremtiden vil kanskje battericellene monteres i termoisolerte kasser.

termisk styring
Tesla 3 med runde battericeller (ebay.com).

Flate eller runde celler?

På verdensbasis finnes det kun en håndfull produsenter som forsyner hele verden med battericeller. De mest kjente er LG Chem, SK Innovation og Samsung SDI i Sør-Korea, BYD og CATL i Kina og Panasonic, opprinnelig Japan. Batteriprodusentene leverer kun celler og lar bilprodusentene bygge sine egne batteripakker. Følgende type battericeller benyttes:

Poseceller

Så og si alle nye batteripakker i dag baserer seg på flate celler wrappet i plast – såkalte poseceller (omtales også som lommeceller eller pungceller). Disse kan stackes tett i tett (men ikke for tett) – og som oftest vertikalt.

Prismatiske celler

Her er cellene pakket inn i mer solid materiale, som aluminium – som tar opp mer varme enn plasten i posecellene. BMW i3 og Volkswagen e-Golf benytter dette.

Runde celler

Runde celler minner om lommelyktbatterier. Benyttes av Tesla, men Toyota benytter/skal benytte runde celler også. Disse kan også ta opp mer varme enn posecellene.

 

Væskeavkjøling

Tesla 3

termisk styring
Kjøling mellom cellene. Utklipp fra YouTube. Se Jalopnik’s YouTube-innslag nederst i innlegget.
Stående runde/hylseformede celler fra Panasonic. Mellom celleradene ledes det kjølevæske gjennom kanaler i flate kjølebånd i full høyde. Kjølebåndet er festet til hver celle med en type lim som leder varme. Hver celle blir omsluttet av kjøling fra to sider. Systemet består av flere sløyfer for å lede bort varme. Under kjølige forhold benyttes systemet til å varme batteriene.

Opel Ampera/Chevrolet Bolt

Vertikale poseceller fra LG Chem. Egen kjøleramme under batteriene med kjølevæske-kanaler styrer temperatur. Battericellene er av plasshensyn stacket med to lag i bakkant – som en ekstra forhøyning. Det er usikkert om de øverste cellene får like god kjøling som cellene nærmest kjølerammen.

Audi e-tron

e-tron batterikjøling
Batterikjøling (audi.com)
Vertikale poseceller fra LG Chem. Nett av kjølevæske-kanaler under batteriene sørger for å transportere bort varme – eller tilføre varme ved behov. Ved kjøling går væsken gjennom et kjøleelement. Ved oppvarming benyttes bilens radiator. Systemet er tilknyttet varmepumpe. Audi hevder at deres kjøling skal være mer effektiv enn Teslas løsning.

Jaguar I-Pace

Vertikale poseceller fra LG Chem. Væskeavkjølt temperaturstyring. Ukjent hvordan kanalene går, men antas at de ligger under batteripakken og består av flere sløyfer. Jaguar er tilbakeholdne med å publisere detaljerte opplysninger.

Hyundai Kona

Poseceller fra LG Chem. Aktiv termisk styring med væskeavkjølte kanaler i en kjøleplate under batteriene som transporterer bort varme ved behov. Systemet har flere sløyfer og egen kjøler. Systemet kan også produsere varme når det behøves. NB! Det er kun biler for nordiske markeder som har batterivarmer.

KIA e-Niro

Poseceller fra SK Innovation. Væskeavkjøling. Samme system for termisk styring av batteriene som Hyundai Kona.

 

Modeller som er oppgradert fra luft til væskeavkjøling

Hyundai Ioniq

ioniq batterilufting
Lufting til batteriene i Ioniq serie 1.
Poseceller fra LG Chem. Hyundai opplyser at modeller fra 2020 med 38,3 kwh batteri har væskeavkjøling. Det finnes ikke noe infomateriell om hvordan systemet er bygget opp, men antas være av samme type som Hyundai Kona bruker, – og som fra 2020 også rulles ut i nye KIA e-Soul. Den utgående modellen av Ioniq, serie 1 produsert før 2020, har ventilasjonskanaler fra kupéen med termostatstyrt vifte som trekker inneluft mot batteripakken.

KIA e-Soul 64 kwh

Modeller fra 2020+ har poseceller fra SK Innovation. Benytter samme system for batterikjøling og oppvarming som Hyundai Kona. Første serie av KIA e-Soul – før 2020 – ventilerer batteriene basert på luft fra bilens klimaanlegg. De har egen vifte for å trekke luft ved behov.

 

Aktiv batterikjøling med luft

Renault Zoe

Nye 2020+ modeller med 52 kwh har vertikale poseceller fra LG Chem. Alle modeller (også eldre) har aktiv luftkjøling som bruker luft fra bilens klimaanlegg til å gi avkjølt luft rett inn i batterikassa – ett hull for inntak og to for utlufting. Under lading kan bilen derfor starte klimaanlegget ved behov. Systemet kan også bruke varmluft fra varmeanlegget, for eksempel under forvarming.

BMW i3

bmw i3 batterier
BMW i3 batteripakke (bmw.com)
Prismatiske batteripakker fra Samsung er montert over en ramme med kjølekanaler. Det er ikke luft, men kjølegass som sendes ut under batteripakkene ved behov. Det finnes også varmetråder som produsere elektrisk varme under batteriene.

 

Uten aktiv batterikjøling

Nissan Leaf

Liggende poseceller fra kinesiske AESC. Nissan hevder at det ikke er behov for aktiv batterikjøling, selv ikke for 62 kwt batterier. Leaf har lagt inn en begrensning i programvaren for å begrense hurtiglading flere ganger etter hverandre – på samme dag. Fenomenet er hashtagget #rapidgate. Sannsynligvis er dette gjort for å hindre skader på batteriet på grunn av manglende, aktiv batterikjøling. Biler som leveres til kalde strøk, har batterivarmer som primært skal sikre batteriene fra å bli ødelagt i ekstrem kulde – ikke for å gi optimal driftstemperatur.

Volkswagen e-Golf

Prismeceller fra Panasonic. Volkswagen hevder at batteriene ikke trenger ekstern kilde for batterikjøling og oppvarming. I tillegg til passiv kjøling, har e-Golf’ene en funksjon som automatisk reduserer strømmen når man er for hard på gassen over lang tid. Den offisielle begrunnelsen er for å redusere forbruket. Den reelle begrunnelsen er sannsynligvis å redusere muligheten for at batteriet skal bli overopphetet. Likeså begrenses ladestyrken hvis batteriet er for varmt. Dette er vanlig på alle elbiler, men er sjelden noe problem på biler med aktiv batterikjøling. Volkswagen har gitt anbefaling om at e-Golf ikke bør hurtiglades mer enn ved annen hver lading.

Konklusjon

Det er ikke overraskende at premiumbiler som Tesla 3 og Audi e-tron har skikkelig temperaturstyring av battericellene. Skjønt det er påvist ytelsessvekkelse i Tesla etter gjentatte akselerasjoner på grunn av at batterikjølingen ikke er effektiv nok. Om den ikke er verdens beste, er det en målestokk for de andre elbilene.

Jeg er imponert av at også prisgunstige elbiler har fått aktiv, væskebasert avkjøling av batteriene. Jeg tenker spesielt på nye KIA e-Soul og Hyundai Ioniq. Nevner i farten også folkebilen Renault Zoe med separate luftkanaler fra klimaanlegget rett inn i batterikassa.

Det handler om hva vi får for pengene. Bruker du elbil i tempererte omgivelser med rolig lading, kan du sikkert spare noen kroner på å velge en modell uten aktiv batterikjøling. Det viktigste er at man gjør bevisste valg.

Da må bilprodusentene fortelle hvordan de sørger for at battericellene får optimal arbeidstemperatur. Gjerne omtalt i brosjyrene!

Se også

Jalopnik har besøkt Munro & Associates som har skrudd tre ledende elbiler helt fra hverandre. Jalopnik karakteriserer de tre bilene som «conventional approach», «weirdo approach» og «blank sheet». Gjett hvem som er hvem!

tesla3batteri
Tesla 3 Long Range
Audi e-tron 55
konabatteri
Hyundai Kona 65kwh
i3batteri
BMW i3
Lar du bilen styre selv?