Co je to třicetiminutový výkon elektromobilu? Odpověď je relativně jednoduchá
Technická data některých elektromobilů uvádí nejen nejvyšší, ale i třicetiminutový nebo trvalý výkon. Co to znamená a jak výkonný elektromobil ve skutečnosti máte?
Maximální výkony elektrických aut, zejména těch silných, bývají ohromující. Takové Hyundai Ioniq 5 N třeba nabízí až 650 koní (478 kW), ale o řádek níž v technických datech najdeme kolonku „Maximální 30min výkon elektromotoru“, který už je jen 214 koní (158 kW) – 33 % maximálního výkonu.
Hyundai je jedna z velmi mála automobilek, které údaj třicetiminutového výkonu v technických datech uvádí. Čísla se dají najít i pro Cupru Born, která nabízí 231 koní (170 kW) nejvyššího výkonu, ale jen 95 koní (70 kW) trvalého výkonu – 41 % toho nejvyššího. A takové Audi Q6 e-tron má maximum 387 koní (285 kW), ale specifikace uvádí „výkon udržitelný po 30 min“ jako 163 koní (120 kW), tedy 42 % maxima.
Lepší poměr je u elektromotoru, který je coby součást šestistupňové převodovky DQ400e evo zapojen do pohonného řetězce nejmodernějších plug-in hybridů koncernu Volkswagen. Ten dává 116 k (85 kW) nejvyššího výkonu, ale 75 koní (55 kW) třicetiminutového výkonu – tedy 65 %.
Jedním z dalších, kdo toto číslo uvádí, je výrobce náklaďáků Scania. Jeho verze elektro-trucků s označením 45 má nejvyšší výkon 695 koní (511 kW) a trvalý výkon – zde nikoliv třicetiminutový, na webu stojí „trvalý“ – 612 koní (450 kW). Zde to tedy je 88 % nejvyššího výkonu.
Když tedy jdete koupit elektromobil, jaký výkon dostáváte za své peníze? Ten trvalý, resp. třicetiminutový, nebo ten nejvyšší? Jak dlouho dokáže vůz poskytovat nejvyšší výkon a je ten nižší omezený půlhodinou, nebo ho je vůz schopný dávat trvale?
Změřit nejvyšší výkon nějakého auta není problém, existuje na to zařízení zvané motorová brzda. Skutečně standardizovaná hodnota však není nejvyšší výkon, nýbrž ten trvalý. Ten byl definován jako hodnota, kterou může měnič dodávat v průměru po dobu 30 minut – odtud označení „třicetiminutový výkon“ – aniž by došlo k přehřátí či překročení konstrukčních limitů.
Princip je v tom, že zatímco konvenčního auta je to jen spalovací motor, co je určující pro dodávaný výkon, u elektromobilu se k elektromotoru přidává ještě baterie a měnič, také zvaný invertor, a výkonová elektronika. Baterie dodává proud, ten se v měniči mění ze stejnosměrného na střídavý a ten následně teče do elektromotoru, který ho převádí na otáčivý pohyb své výstupní hřídele.
Všechno tohle je samozřejmě nutné chladit a požadavky na chlazení jsou tím vyšší, čím větší proudy tečou přes jednotlivé součásti. Pokud chladicí systém nestíhá a teplota některé ze součástí roste příliš vysoko, řídící jednotka omezí množství proudu a s tím klesá i výkon. Do třicetiminutového výkonu tedy vstupují právě schopnosti chladicího systému vozu – zjednodušeně řečeno, čím výkonnější je chlazení, tím vyšší je třicetiminutový, resp. trvalý výkon.
„Nejvíce to souvisí s teplotou pohonné jednotky, která s využitím maximálního výkonu roste a ve chvíli, kdy je dosaženo povoleného maxima teploty, se motor vrací k trvalému výkonu. Po poklesu teploty je maximální výkon opět k dispozici,“ odpověděl zástupce automobilky Scania.
Trochu obšírněji to popisuje značka Audi, která nám přiblížila směrnici ECE R85, kterým se řídí měření výkonu jak elektrických, tak i konvenčních aut či hybridů. Ta stanovuje dva pojmy – „užitečný výkon“ a „trvalý výkon“. Ten první „je maximální výkon, kterého lze krátkodobě dosáhnout na zkušební stolici a/nebo ve vozidle“.
Pokud ovšem máte baterii téměř vybitou, na maximum se nedostanete. Užitečný výkon „nelze zajistit trvale, protože baterie obvykle nemůže trvale dodávat potřebný proud. Protože jak klesá stav nabití, klesá napětí a s ním i maximální možný proud“, uvádí dále Audi. Také na něj má vliv teplota dalších součástek, např. výkonové elektroniky nebo převodového ústrojí.
„Stručně řečeno, trvalý výkon 120 kW lze poskytnout ve spojení s nainstalovanou baterií (zde články od SDI s celkovým energetickým obsahem 100 kWh) po dobu nejméně 30 minut, ale užitečný výkon 225 kW lze poskytnout pouze tehdy, když baterie je obvykle dobře nabitá a pouze na omezený čas,“ uzavírá Audi za pomoci dat modelu Q6 e-tron.
Jak dlouho potřebujete nejvyšší výkon?
Zde ovšem je třeba zvážit, jestli člověk potřebuje nebo může potřebovat maximální výkon po dobu delší než 10 nebo 30 sekund. Po takovou dobu je s adekvátním nabitím baterie nejvyšší výkon dostupný; např. Mercedes-Benz nebo Cupra uvádí nejvyšší výkon jako průměr za 30 sekund, jiné značky ale mohou udávat průměr jen za 10 sekund.
Můžeme si představit dvě situace – vůz jedoucí svou maximální rychlostí po německé dálnici bez omezení rychlosti a vůz dynamicky šplhající zatáčkami do horského průsmyku s nadšeným řidičem za volantem.
V té druhé není třeba maximálního výkonu pořád, neboť ani na delších rovinkách člověk asi nebude zrychlovat ke 200 km/h, protože není na silnici sám a může to být velmi nebezpečné. Plný plyn tedy dává jen krátce, maximálně na jednotky sekund, a potom, když není potřeba nejvyššího výkonu, chladicí systém dochlazuje jednotlivé komponenty.
Na tu první naznačují odpověď parametry Mazdy MX-30 R-EV, jejíž palubní generátor v podobě malého Wankelu dává 95 koní (70 kW). I s vybitou baterií, kdy Wankel vyrábí elektřinu pro pohon vozidla, dokáže MX-30 jet konstantně svou nejvyšší rychlostí 140 km/h a stav nabití baterie pomaličku roste.
Tedy, její nejvyšší rychlost je elektronicky omezena tak, aby pohonné ústrojí zvládalo pohánět vůz tou rychlostí bez nebezpečí pramenícího z přehřívání. Lze namítnout, že 140 km/h je poměrně nízká rychlost, ale u elektromobilů je maximálka hluboko pod 200 km/h naprosto běžná. A to i v případech, kdy konvenční auto se spalovacím motorem o zhruba stejném výkonu má maximálku o desítky km/h výš.
Praktický význam nejvyššího výkonu je tedy v krátkých intervalech jeho použití, např. při zrychlování ze zatáčky, anebo třeba při předjíždění. Naopak u třicetiminutového výkonu je praktický význam v situacích konstantního vysokého zatížení, např. jízda vysokou rychlostí po delší dobu nebo tažení těžkého přívěsu do dlouhého a prudkého kopce. Proto taky tento parametr byl v minulosti stanoven pro případy, kdy je důležitý trvalý výkon, např. pro vlaky nebo pracovní stroje.
Jeho hodnotu ovlivňuje kromě účinnosti chlazení jednotlivých komponent také např. typ elektromotoru, jestli je synchronní nebo asynchronní, či jeho velikost elektromotoru. Větší motory mívají lepší schopnost odolávat přehřátí. Po stránce poměru nejvyššího a třicetiminutového výkonu se v podstatě dá říci, že čím lepší chlazení, tím lepší je poměr; třicetiminutový výkon tedy u osobních elektromobilů slouží do značné míry jako ukazatel tepelné odolnosti pohonné soustavy.
„Pro použití elektromotoru v osobním vozidle je rozhodující špičkový výkon, který má rozhodující vliv na dynamiku jízdy v reálném provozu s častým, ale časově omezeným zrychlováním a zpomalováním,“ odpověděla na náš dotaz automobilka Škoda. Dodala, že „pro dosažení ani udržení nejvyšší rychlosti vozidla není špičkového výkonu třeba“. Ilustrovala to příkladem enyaqu 85, který „dosahuje 180 km/h při 10.400 ot/min. Špičkový výkon je k dispozici v rozmezí 3.600 až 6.500 ot/min, což odpovídá rychlosti 65 až 115 km/h“.
A co spalovací motory?
U konvenčních pohonů to je veskrze podobně – dobu, po kterou motor zvládne v zátěži podávat svůj maximální výkon, určuje výkon chladicího systému. Je tu však rozdíl v tom, že spalovací motor produkuje teplo pořád. Chladicí systém spalovacího motoru tedy musí být schopný uchladit motor při stání v koloně ve čtyřicetistupňovém vedru na dálnici s puštěnou klimatizací.
V této situaci u elektromobilu generuje teplo jen chladič klimatizace, většinou předřazený chladiči motoru v přídi auta, ale u konvenčního auta je ještě třeba chladit spalovací motor. Ten sice běží na volnoběh, ale chladicí vzduch, který ventilátor saje skrz chladič, má sám třeba 60 °C, což je malý rozdíl oproti 90–100 °C optimální provozní teploty motoru a chladicí systém tak má spoustu práce, i když jsou nároky na výkon motoru zrovna minimální.
Kdo jezdí staršími auty či některými sporťáky, v nichž není ukazatel teploty chladicí kapaliny „chlácholičem“, za normálního stavu nehybným v polovině stupnice, mohl si všimnout, že někdy je teplota výš, někdy níž. To souvisí právě s nároky na chladicí systém – jedete-li v létě do prudkého kopce se zapnutou klimatizací, teploměr ukazuje vyšší hodnotu, než když jedete v zimě z kopce.
Na otázku, zda za svůj milion či dva dostanete trvalý nebo maximální výkon elektromobilu, je odpověď jasná – oba. Je-li trakční baterie dostatečně nabitá, maximální výkon je dostupný v podstatě kdykoliv, a to na dobu, po kterou ho řidič potřebuje. Ve zbytku jízdy stačí ten trvalý výkon.
