Kalkulačka nabíjení elektromobilů

Jak dlouho trvá nabití elektromobilu? Záleží na velikosti vaší baterie, výkonu nabíječky a tom, kolik energie potřebujete doplnit.

Naše kalkulačka hodin v práci a nabíjení elektromobilů využívá vzorec: Čas = kWh baterie × % nabíjení / (kW nabíječky × účinnost).

Porovnejte pro váš konkrétní vůz:

• Úroveň 1 (více než 40 hodin)
• Úroveň 2 (4–10 hodin)
• DC rychlonabíjení (20–60 minut)

Spočítejte si přesně, kolik stojí nabití vašeho elektrického vozidla doma nebo na veřejné stanici.

Naše kalkulačka hodin v práci násobí spotřebu energie vaší sazbou za elektřinu a zohledňuje ztráty účinnosti.

Porovnejte domácí nabíjení s veřejným DC rychlonabíjením a najděte tu nejvýhodnější možnost.

• Úroveň 1 (120 V, 1,4 kW) je zdarma k instalaci, ale velmi pomalá.
• Úroveň 2 (240 V, 7–19 kW) je ideální volba pro domácí nabíjení.
• DC rychlonabíjení (50–350 kW) je určeno pro delší cesty.

Naše kalkulačka porovnává všechny tři typy nabíječek vedle sebe a ukazuje rozdíly v čase a ceně pro kapacitu baterie vašeho konkrétního elektromobilu.

Doba nabíjení elektromobilu je energie, kterou potřebujete, vydělená efektivním dodávaným výkonem: Doba nabíjení (h) = [Kapacita baterie (kWh) × (Cílová% − Aktuální%) / 100] / (Výkon nabíječky (kW) × účinnost).

Protože výkon v kilowattech se rovná energii v kWh za hodinu (kW = kWh/h), vydělením energie výkonem získáte čas v hodinách.

Pro 75kWh baterii nabíjející se z 20 % na 80 % je energie dodaná do baterie 75 × 0,60 = 45 kWh; při 7,7 kW a 90% účinnosti je čas = 45 / (7,7 × 0,90) = 45 / 6,93 ≈ 6,5 hodiny.

Tento lineární model odpovídá pokynům Ministerstva energetiky USA pro střídavé nabíjení úrovně 1 a úrovně 2.

Nabíjení využívá dvě elektrické jednotky odvozené od soustavy SI:

• kilowatthodinu (kWh) pro energii
• kilowatt (kW) pro výkon

Podle NIST a systému SI BIPM se jeden watt rovná jednomu joulu za sekundu, takže 1 kWh = 3,6 megajoulu (1000 W × 3600 s).

Výkon souvisí s napětím a proudem vztahem P = V × i, což dává watty z voltů a ampérů. 240V okruh úrovně 2 odebírající 32 A dodává 240 × 32 = 7 680 W ≈ 7,7 kW.

Kapacita baterie a spotřebovaná energie se účtují v kWh, zatímco výstup nabíječky a rychlost nabíjení se uvádějí v kW.

Náklady na nabíjení jsou jednoduše energie odebíraná ze sítě vynásobená vaší sazbou za elektřinu: Náklady = energie (kWh) × sazba ($/kWh), kde energie = kWh baterie × % nabíjení / účinnost.

Nabíjení 75kWh baterie z 20 % na 80 % odebírá 45 / 0,90 = 50 kWh; při 0,14 $/kWh je to 50 × 0,14 = 7,00 $.

Pro získání nákladů na míli vydělte výsledek přidanými mícemi: pokud je účinnost přibližně 3,5 míle na kWh, 45 využitelných kWh přidá ~157 mil, takže 7,00 $ / 157 ≈ 0,045 $ za míli.

Databáze EPA fuelEconomy.gov zveřejňuje hodnoty mil/kWh pro jednotlivé modely pro zpřesnění tohoto odhadu.

Nabíjecí výkon se řídí Ohmovým zákonem a vztahem pro výkon P = V × i, takže zvýšení napětí nebo proudu zvyšuje dodávané kilowatty.

• Úroveň 1 využívá 120V zásuvku při přibližně 12 A ≈ 1,4 kW.
• Úroveň 2 využívá 240 V při 16–80 A, což dává asi 3,8–19,2 kW.
• DC rychlonabíjení obchází palubní měnič AC na DC a přivádí 400–1000 V přímo do baterie, přičemž dosahuje 50–350 kW.

Podle norem pro nabíjení IEEE a IEC 61851 je skutečný odběr auta omezen jeho palubní nabíječkou (AC) nebo limitem baterie (DC), takže 11kW stanice nezrychlí nabíjení auta s limitem 7,7 kW.

Ne všechna energie ze sítě se dostane do baterie: část se ztrácí jako teplo v kabelech, palubní nabíječce a článcích, což popisuje účinnost nabíjení (η).

Síťová energie = energie baterie / η, takže nižší účinnost znamená, že platíte za více kWh, než kolik jich uložíte.

AC nabíjení úrovně 2 má obvykle 85–95% účinnost, zatímco chladné počasí, tepelný management baterie a velmi nízké rychlosti nabíjení zvyšují ztráty.

HyperPhysics (Georgia State University) vysvětluje, že odporové ztráty I²R rostou s proudem, což je důvod, proč pomalé nabíjení úrovně 1 může být úměrně méně efektivní než dobře zvolené nastavení úrovně 2.

Řidiči tyto výpočty používají k:

• plánování nočního domácí nabíjení
• sestavování rozpočtu pro silniční cesty
• porovnávání tarifů dodavatelů

Odhad doby nabíjení pomáhá rozhodnout, zda se instalace 240V úrovně 2 vyplatí oproti standardní zásuvce, a matematický výpočet nákladů na kWh odhaluje, kdy se vyplatí levnější tarify nebo domácí solární elektrárna.

Správci vozových parků používají stejné vzorce P = V × i a energetické vzorce k dimenzování dobíjecích stanic v depu a předpovídání účtů za elektřinu.

Encyclopaedia Britannica poznamenává, že elektromobily mají vyšší účinnost přeměny energie v porovnání se spalovacími motory, což výpočet nákladů na míli činí hmatatelným pro skutečné rozpočty.

DC rychlonabíjení není lineární: nabíječky dodávají špičkový výkon při nízkém stavu nabití a blízko 80 % prudce klesají, aby omezily teplo a chránily lithium-iontové články.

To znamená, že jednoduchý lineární vzorec času nadhodnocuje rychlost pro posledních 20 % a poslední úsek do 100 % může trvat stejně dlouho jako 20 % → 80%.

Pro přesné plánování cesty považujte rozsah 10 % → 80 % za rychlé okno a počítejte s klesajícími výnosy za touto hranicí.

Lekce elektrochemie Khan Academy vysvětlují, jak rostoucí vnitřní odpor a riziko usazování lithia blízko plného nabití vynucují tento snížený proud.

• Nejčastější chybou je ignorování účinnosti a přímé použití kWh baterie, což podhodnocuje jak čas, tak náklady o 5–15%.
• Za druhé, předpoklad, že auto se nabíjí jmenovitým výkonem stanice — palubní nabíječka o výkonu 7,7 kW omezuje odběr střídavého proudu bez ohledu na výkonnější nabíječku.
• Za třetí, použití lineárního vzorce nad 80 % při DC rychlonabíjení, kde převládá postupné snižování výkonu.
• Za čtvrté, míchání jednotek, jako je násobení kW minutami namísto hodin (pamatujte, že 1 kW × 1 h = 1 kWh podle NIST).
• A nakonec zapomínání na ztráty v chladném počasí, které mohou snížit rychlost nabíjení a účinnost o 10–30%.