Naměřené rozdíly mezi elektromobily Volkswagen a Tesla – Na válcích do detailu

Za účelem vývoje standardizovaného postupu testování účinnosti elektromobilů použila Technická univerzita v Mnichově vozy Tesla Model 3 a Volkswagen ID.3. První výsledky máme nyní k dispozici. Jsou překvapením?

Ve třináctičlenném týmu vedeném Markusem Lienkampem, profesorem automobilového inženýrství na Technické univerzitě v Mnichově, panuje veselý neklid. Focení v kampusu je ale něco trochu jiného než selfie chytrým telefonem. Lidé proudí od zastávky S-Bahnu, mizí v budově, na okraji obrazu stojí zamilovaný pár. Výstřel v plechovce. Velké finále? Ne.

Přestože již proběhly rozsáhlé testy vozů Tesla Model 3 a Volkswagen ID.3, čekají nás další. „Už se nám podařilo shromáždit velké množství dat o dojezdu a chování vozidel při nabíjení a nyní přicházejí na řadu testy s články akumulátoru,“ vysvětluje Lien­kamp. Jeho institut si pořídil dvě elektrická vozidla, aby s nimi mohl vyvinout standardizovaný proces srovnávání. „Nejde o klasický srovnávací test,“ zdůrazňuje vedoucí projektu Matthias Steinsträter.

Jeho kolega Nikolaos Wassiliadis, vedoucí oddělení elektrických pohonných systémů, dodává: „Chceme odhalit potenciál optimalizace, abychom zlepšili vozidla budoucích generací a zatraktivnili elektromobilitu.“

Přesto působí vše dojmem srovnávacího testu na akademické úrovni. Souboj mezi údajně agilním nováčkem z USA a údajně usedlým tradicionalistou z Německa je příliš lákavý, že? Zvláště když oba modely soutěží s prakticky stejně velkým akumulátorem. „Vypočítaná čistá kapacita činí 55 kWh,“ sděluje Steinsträter. Nejprve chce tým najít odpovědi na nejpalčivější otázky elektromobility: Jak daleko Tesla a Volkswagen dojedou za stejných podmínek? Pro tato zjištění bylo shromážděno několik profilů tras: městský cyklus o délce 8,06 km ujetý průměrnou rychlostí 25 km/h. Dále pak mimoměstský cyklus o délce 20,05 km, na kterém se jezdí průměrnou rychlostí 50,6 km/h, a dálniční ­cyklus o délce 35,12 km, na němž je průměrná rychlost 93,7 km/h.

Aby bylo možné získat co nejširší datovou základnu, musela vozidla absolvovat testovací kola několikrát. Při testech byly zaznamenány jízdní odpory a navíc byly stanoveny i dojezdy podle WLTP a NEDC. Kromě toho lze jednotlivé cykly na silnici sledovat takříkajíc v laboratorních podmínkách pomocí robota pohybujícího s plynovým pedálem.

A jak vypadá výsledek? Pro Teslu: pozoruhodně dobré. Naproti tomu Volkswagen je schopen dosáhnout lepších výsledků pouze v mimoměstském prostředí při okolní teplotě 15 °C, což je způsobeno jeho mírně nižším valivým odporem. Proč ne při 30 °C? Protože bateriový článek NMC modelu ID.3 umožňuje nižší maximální teploty a je třeba vynaložit hodně energie na jeho chlazení. Ještě něco k okolní teplotě: u obou vozidel není pro dojezd téměř důležité, zda je teplota 15 nebo 30 °C. Výjimky: teploty pod nulou stupňů Celsia. Série testů s vozem Tesla, který jezdil při –8°, 2°, 7° a 28°, přinesla rozdíl 40 % (dálniční cyklus, 16 až 27 kWh/100 km). Tato zkouška nebyla u vozu Volkswagen dosud provedena.

Absolutní dojezdy jsou pak opět blízko sebe, přičemž nižší valivý odpor Volkswagenu na jedné straně a menší aerodynamický odpor Tesly na straně druhé zajišťují podobné hodnoty. Navíc, údaje WLTP obou výrobců se velmi blíží skutečnosti.

Proč by ale menší a méně výkonný Volkswagen nemohl ujet více kilometrů než ­Tesla? Koneckonců americký sedan má výkon 239 kW a může dosáhnout rychlosti až 225 km/h, zatímco Volkswagen se 125 kW je elektronicky omezen na 160 km/h.

Zkoumání teploty akumulátoru při dálničních rychlostech ukazuje, že Tesla v zásadě umožňuje pracovat s vyššími teplotami akumulátoru, což znamená, že spotřebovává méně energie na jeho chlazení. Zatímco teplotní křivka Modelu 3 stoupá během tříhodinové jízdy poměrně lineárně až na 42 stupňů, chladicí systém VW se spustí již po 45 minutách a při 33 stupních. Snaží se udržovat tuto teplotu konstantní, proto křivka průběhu vypadá poněkud hrbolatě.

Elektromotory navíc pracují obzvláště efektivně při vysokém zatížení. A co víc: čím silnější, tím účinnější. I zde platí výjimka z pravidla: nad 130 km/h klesá účinnost motoru Volkswagenu kvůli silnějšímu chlazení akumulátoru. „Tesla navíc používá modernější výkonovou elektroniku, měnič založený na technologii karbidu křemíku. Ve Volkswagenu je naopak použit měnič založený na technologii bipolárních tranzistorů s izolovaným hradlem – zkráceně IGBT,“ říká Steinsträter.

Z map účinnosti motorů je zřejmá vyšší průměrná účinnost přenosu mezi motorem a měničem u Tesly. V případě Volkswagenu je jediným znatelným rozdílem konstantnější účinnost v nižších otáčkách. Mimochodem, mapy účinnosti jsou vytvořeny na válcové zkušebně. Zatímco válec nastavuje rychlost, prostřednictvím akcelerátoru se na něj působí různým zatížením, jemuž musí válec přizpůsobit rychlost.

U Tesly činí účinnost při plném zatížení 97 %, u VW pouze 93 %. „ID.3 pracuje nejlépe v rozmezí otáček mezi 8000 a 10 000,“ shrnuje Steinsträter. Řidič to však nemůže aktivně ovlivnit. Možná tedy elektromobil přece jen potřebuje otáčkoměr? Žerty stranou.

A co je důležitější otázka. Je stále ještě nový model ID.3 již nyní vozem včerejška? „Volkswagen už Teslu dohnal pozoruhodně rychle,“ konstatuje Wassiliadis, „ale v určitém okamžiku vývoje byla zjevně přijata určitá rozhodnutí, aby se vozidlo dostalo rychleji na silnice.“ A Matthias Steinsträter dodává: „Volkswagen má určitě ještě potenciál, například prostřednictvím teplotní přípravy akumulátoru.“ Jinými slovy: pokud je akumulátor citlivější na teplotu, může jeho vhodné zchlazení před rychlonabíjením zkrátit nabíjecí čas, protože by bylo možné rychleji použít maximálního nabíjecího výkonu. Již se na tom pracuje.

V současné době je však výhoda Tesly patrná i na nabíjecí stanici. Obě vozidla se nabíjela na výkonných nabíječkách Ionity a obě na dálnici vybila akumulátory do nuly, tedy do prázdné baterie podle ukazatele stavu nabití. Před tím, než fanoušci Tesly ucítí nespravedlnost: „Měření ukázala, že teplota akumulátoru byla prakticky totožná s teplotou, kdy je akumulátor teplotně předpřipravený, což nastane, když do navigačního systému zadáte, ke které rychlonabíjecí stanici chcete jet,“ říká Wassiliadis. I když Model 3 umožňuje ve srovnání s ID.3 nabíjení výrazně vyšším výkonem 160 kW, tohoto výkonu dokáže využít jen po dobu několika minut. Přesto ale průběh křivky hovoří pro americký vůz, pocházející z čínské produkce. „Postupně klesající křivka naznačuje, že trvale se nabíjení drží pod fyzikálními limity akumulátorových článků,“ říká výzkumník.

Proč se přesto již nepoužívá maximum možného? Jednoduše proto, aby nedošlo k poškození článků. Navíc, vysoké nabíjecí proudy způsobují kvadraticky vyšší ztráty při nabíjení. Zatímco Tesla se z 10 na 80 % kapacity dostane za 26 minut, Volkswagen potřebuje 35 minut. Plné nabití ID.3 trvá více než hodinu, ale u Modelu 3 jen 53 minut. Zatímco Tesla umožňuje lithium-železo-fosfátovému akumulátoru dosáhnout maximální teploty 50 °C, Volkswagen umožňuje nikl-mangan-kobaltovému článku dosáhnout teploty necelých 45 °C.

Další testy ukážou, co články vydrží, jak rychle stárnou a kdy bude třeba akumulátor během životnosti elektromobilu ­vyměnit. Tyto výsledky budou určitě ­mnohem zajímavější než focení na nádvoří v kampusu.

Převzato z časopisu

Fotogalerie