Forstå ladekurven: hvorfor 150 kW ikke er 150 kW

Når en producent angiver 150 kilowatt, betyder det: Under gunstige forhold når bilen på et tidspunkt under opladningen kortvarigt denne værdi. Det betyder ikke, at den holder den, og slet ikke, at den holder den fra 10 til 80 procent. Effekten er ikke konstant over ladetilstanden, men følger en kurve, som tidligt når sit maksimum og derefter falder.

To biler med identisk spidsangivelse kan derfor adskille sig med det halve i standtid. Den ene når 150 kilowatt ved 15 procent og holder dem til 50; den anden berører dem ved 20 procent i to minutter og ligger ved 40 procent allerede på det halve. Brochurens angivelse er det samme tal for begge og beskriver to helt forskellige biler.

Den, der vil se en bils kurve, finder den i målinger fra fagmedier og i databaser, som vedligeholdes af førere. Det, der står dér, er en måling under bestemte forhold og ikke et tilsagn — men det er langt mere sigende end et enkelt tal.

C-raten er forholdet mellem ladeeffekt og batterikapacitet. Et batteri på 50 kilowatttimer, der lader med 100 kilowatt, ser en C-rate på 2 — det ville ved den effekt være fuldt opladet på en halv time, hvis effekten forblev konstant. Det samme batteri med 50 kilowatt ser 1 C, et batteri på 100 kilowatttimer ved 100 kilowatt ligeledes 1 C.

Dette tal er det egentlig interessante, fordi cellens belastning ikke hænger på kilowatttallet, men på strømmen pr. celle. Et stort batteri fordeler den samme effekt på flere celler; hver enkelt arbejder mere afslappet, bliver mindre varm og ældes langsommere. Derfor holder et stort batteri ved samme kilowatttal ikke kun den høje effekt længere, men lades også mere skånsomt.

Praktisk konsekvens ved sammenligning: Del spidseffekten med kapaciteten. Kommer der et tal omkring 1 ud, er det en moderat dimensioneret bil. Kommer der et tal klart over 2 ud, er batteriet bygget til hurtig opladning — hvilket kan være godt, men forudsætter effektiv køling.

Faldet i ladeeffekt med stigende ladetilstand hedder taper (nedtrapning), og det er ikke et sparetiltag fra producentens side, men kemi. Ved opladning vandrer lithiumioner fra katoden ind i anoden og lejrer sig dér mellem grafitlagene. Jo fyldtere anoden er, desto færre frie pladser er der tæt ved overfladen, og desto længere tid tager det ionerne at nå ned i dybere lag.

Presser man alligevel mere strøm ind, end anoden kan optage, udfælder lithium sig metallisk på overfladen i stedet for at lejre sig. Denne lithium-plating er stort set irreversibel: Materialet står ikke længere til rådighed for lagring, kapaciteten falder varigt, og i værste fald vokser der dendritter gennem separatoren. Batteristyringen forhindrer det ved at tage strømmen ned.

Dertil kommer en elektrisk grund. Med stigende ladetilstand stiger cellespændingen. Ladeelektronikken kører først med konstant strøm og går, så snart den tilladte spænding er nået, over i en fase med konstant spænding, hvor strømmen falder af sig selv. Effekt er spænding gange strøm — falder strømmen, falder effekten. Derfor er de sidste 20 procent altid de langsomste, ved ethvert lithiumionbatteri, i enhver bil.

Den offentliggjorte ladekurve gælder for celler i deres driftsvindue. Under og over ser den anderledes ud. Kolde celler har høj indre modstand og tager lidt strøm, fordi netop den plating truer, som taperen skal forhindre. Varme celler ældes hurtigere, og derfor begrænser batteristyringen også opadtil.

Mellem disse to grænser ligger et vindue, som alt efter cellekemi groft sagt ligger mellem 20 og 40 grader. Biler med aktiv væskekøling holder cellerne i det, også selv om der hurtigoplades flere gange i træk. Biler med ren luftkøling klarer det på en varm dag ikke længere efter andet ladestop — effekten falder, og ikke på grund af ladetilstanden, men på grund af temperaturen.

Derfor er forkonditioneringen så effektiv. Indtastes ladestanderen i navigationssystemet, varmer bilen batteriet op til vinduet under kørslen derhen. En bil, der ankommer til ladestanderen med fem graders celletemperatur, bruger det første kvarter på at varme sig selv op — og det kvarter betaler man med ved en ladestander, der afregner efter tid.

Effekt er spænding gange strøm. Den, der vil overføre meget effekt, kan hæve strømmen eller spændingen. Strøm er den dyre variant: Tabene i kabel, stik og cellesamlinger vokser med kvadratet på strømmen, og den samme varme skal bagefter føres bort igen. Derfor er ladekabler til høje strømme væskekølede og alligevel tunge.

En bilarkitektur med omkring 800 volt i stedet for omkring 400 volt overfører den samme effekt med den halve strøm og en fjerdedel af de ohmske tab. Det er den egentlige grund til de høje ladeeffekter på nogle nyere biler — ikke bedre celler, men et højere spændingsniveau. Bivirkningen: Ladestanderen skal også kunne levere spændingen, og ældre ladestandere kan det ikke altid.

På den anden side står ladestanderen med sin egen strømgrænse. Mange hurtigladestandere begrænser ved nogle hundrede ampere. En bil med 400 volt-arkitektur er ved denne grænse ved en bestemt effekt i bund, uanset hvad batteriet kunne. Den, der vil lade sin bil med den størst mulige effekt, har derfor brug for en ladestander, der passer til spændingsniveauet — angivelsen står på ladestanderen.

To ladepunkter i ét kabinet deler ofte en effektdel. Står en anden bil dér, får hver af dem halvdelen, eller den, der blev tilsluttet først, får forrang og den anden resten. Hvilken regel der gælder, står sjældent på apparatet; man kan se det på, at effekten falder, så snart nabopladsen bliver optaget.

Det andet punkt er stedets nettilslutning. En ladepark med mange punkter har sjældent tilslutningseffekt til at betjene alle samtidig med fuld effekt. Nogle steder bufferer med et stationært lager, mange fordeler bare. På en fyldt rasteplads ved feriens begyndelse er bilens kurve ikke emnet.

Og endelig kablet: Et ukølet kabel begrænser strømmen til det, det termisk kan holde til. På samme kabinet kan et kølet kabel derfor levere mere end det ved siden af. Den, der har valget, tager det tykkere, kortere, kølede.

Det mest anvendelige nøgletal i hverdagen er ikke spidseffekten, men den energi, der går ind i batteriet på en bestemt tid. 20 minutter er en realistisk pause; hvor mange kilowatttimer der når frem på de 20 minutter, afgør rejsetiden. Dette tal samler alt: spids, taper, temperatur og spændingsniveau.

Også angivelsen af tiden fra 10 til 80 procent er almindelig. Den er bedre end spidseffekten, men har en hage: Den belønner små batterier. Et lille batteri er hurtigere ved 80 procent og har så alligevel mindre energi om bord. Den, der sammenligner to biler, regner derfor bedre i kilowatttimer pr. tid eller direkte i kilometer rækkevidde, der lades på, pr. tid.

Af taperen følger en regel, der giver mest tidsgevinst på langtur: to korte stop slår ét langt. Kurven er stejlest i det nedre område, så man lader dér, hvor det går hurtigt, og kører videre, før effekten falder. Fra 10 til 60 procent to gange tager klart kortere tid end fra 10 til 90 én gang — ved samme mængde energi, der lades på.

Undtagelsen er sidste etape. Kommer der ingen ladestander efter stoppet, lader man så langt, som det er nødvendigt, og accepterer de langsomme procenter. Og den anden undtagelse er vinteren: Dér koster det ekstra stop en fornyet afkøling af batteriet, hvis strækningen imellem er kort.

Den, der vil planlægge det, behøver ingen app, men to tal: bilens kurve i grove træk og forbruget ved den hastighed, man kører. Alt andet følger af dem.

Ved en bil, der overvejende lades hjemme, er ladekurven næsten uden betydning. Ved en bil, der jævnligt kører lange ture, er den vigtigere end rækkevidden. Disse punkter afklarer du før prøveturen:

Svarene står sjældent i annoncen, men kan skaffes: de første tre fra modelårets datablad, det fjerde fra offentliggjorte målinger, det femte fra batterirapporten for den konkrete bil.