Ladeverluste
Ladeverlust ist die Differenz zwischen der an einem Punkt des Ladepfads gemessenen elektrischen Energie und der von der Traktionsbatterie aufgenommenen Energie. Die Messgrenze muss angegeben werden, denn „Energie aus dem Netz“, „von der Ladesäule gelieferte Energie“ und „in der Batterie gespeicherte Energie“ sind nicht dieselbe Größe.
Wo gemessen wird
Kommerzielle Ladeeinrichtungen erfassen die Transaktionsenergie in Kilowattstunden für Anzeige und Abrechnung. Gesetzliche Messvorschriften legen fest, wie die gelieferte Energie nahe am Fahrzeuganschluss gemessen wird. Der Zähler misst nicht die endgültige chemische Energie der Batteriezellen.
Beim AC-Laden kann ein Gebäudezähler Verluste in Ladeeinrichtung, Kabel, Onboard-Ladegerät, Batterie und Fahrzeugsystemen einschließen. Beim DC-Laden übernimmt die externe Ladesäule die wesentliche AC-DC-Umwandlung, während der Transaktionszähler die am Übergang von Ladesäule zu Fahrzeug gelieferte Energie ausweisen kann. Vergleiche sind nur bei gleichen Messgrenzen aussagekräftig.
Ladesäule und Fahrzeug können außerdem leicht unterschiedliche Leistungs- oder Energiewerte anzeigen, weil sie getrennte Sensoren, Abtastungen, Rundungen und Anzeigelogiken nutzen. Diese Abweichung beweist für sich genommen keinen Defekt eines Zählers.
Wohin die Energie fließt
Energie kann in Wärme umgewandelt oder von Geräten verbraucht werden, die während des Ladevorgangs arbeiten müssen:
- Kabel, Kontakte, Stromschienen und Batteriezellen besitzen elektrischen Widerstand;
- Leistungselektronik verbraucht bei Umwandlung und Steuerung Energie;
- Pumpen, Lüfter, Ventile, Heizungen und Kompressoren regeln die Batterietemperatur;
- Batteriemanagement- und Niedervoltsysteme bleiben aktiv; und
- Zellenausgleich oder andere Aufgaben der Packverwaltung können Energie verbrauchen.
Der Verlust ist kein fester Prozentsatz. Strom, Spannung, Ladezustand, Batterie- und Umgebungstemperatur, Ladeleistung, Wirkungsgrad der Geräte und Dauer des Vorgangs beeinflussen ihn. Höherer Strom erhöht die Widerstandserwärmung, während eine kalte oder heiße Batterie zusätzliche Konditionierung benötigen kann.
Kühlleistung ist nicht dasselbe wie Stromverbrauch: Ein Thermosystem kann mehr Wärme transportieren als die von Kompressor und Pumpen aufgenommene elektrische Leistung.
Ladeverlust berechnen und vergleichen
Bei zueinander passenden Messungen lautet die Grundrechnung:
Ladeverlust = vorgelagert gemessene Energie - Zunahme der in der Batterie gespeicherten Energie
Der Ladewirkungsgrad lässt sich als Zunahme der gespeicherten Energie geteilt durch die vorgelagerte Energie ausdrücken. In der Praxis ist die Zunahme schwer genau zu bestimmen. Ladezustandsangaben sind gerundete Schätzungen, die nutzbare Kapazität verändert sich mit Bedingungen und Alterung, und Hintergrundverbraucher können nach dem Vorgang weiterlaufen. Die Multiplikation einer angezeigten prozentualen Änderung mit der Nennkapazität der Batterie ist daher nur eine Schätzung.
Für konsistente Tests sollten Zählerposition, anfänglicher und abschließender Batteriezustand, Temperatur, Lademodus, Dauer und jede Konditionierung nach dem Laden dokumentiert werden. Gesetzliche Verbrauchswerte können eigene definierte Messgrenzen verwenden; die Energieverbrauchsangabe auf dem US-EPA-Label berücksichtigt beispielsweise AC-Ladeverluste.
Das Modell des EVKX-Reiserechners verwendet eine pauschale Annahme von 5% Ladeverlust, um die von der Ladesäule gelieferte Energie in geschätzte Batterieenergie umzurechnen. Dies ist eine Rechenkonvention für Routenschätzungen und kein Messwert für jedes Auto oder jeden Ladevorgang. Unter Range and Travel Calculator finden Sie die Modellannahmen und unter DC Fast Charging den Ladepfad.
Für Fahrer beeinflusst der Ladeverlust vor allem die gekaufte Strommenge, die Ladekosten und die Zeit, die zum Hinzufügen einer bestimmten Energiemenge benötigt wird. Er ist von Fahrverbrauch, Blockiergebühren der Ladesäule und Unsicherheit der Ladezustandsanzeige zu unterscheiden.