Nabíjení elektromobilu. Jak funguje a co byste měli vědět

Jak dostat do „baterie“ elektromobilu – tedy trakčního akumulátoru – co nejvíc energie co nejrychleji a současně s ohledem na její životnost? Na proces nabíjení má kromě techniky použité ve voze a dostupné nabíječky vliv také teplota akumulátoru, míra nabití (neboli SOC, state of charge) a další faktory. Pokud jste ve světě elektromobilů nováčkem, tento článek vám pomůže pochopit základní principy nabíjení.

Při extrémním zjednodušení je to jednoduchá matematika. Pokud má akumulátor elektromobilu kapacitu 75 kWh, což je dnes u větších modelů standard, tak na nabíječce s výkonem 75 kW (v Česku je běžně najdete v síti PRE) se nabije z 0 na 100 % za hodinu. V reálném světě s jeho fyzikálními zákony je to složitější, protože plný nabíjecí výkon není dostupný po celou dobu nabíjení elektromobilu.

Akumulátor se musí nejprve zahřát na ideální teplotu (20-30 °C) a od určité míry nabití (zpravidla kolem 60-80 % dle výrobce) se výkon postupně snižuje. Důvodem je zamezení přepětí a přehřátí jednotlivých článků, což má pozitivní vliv na dlouhou životnost elektrických článků a tedy celého i trakčního akumulátoru.

Špičkové elektromobily Hyundai řady IONIQ zvládají maximální nabíjecí výkon až 260 kW. Na ultra rychlých nabíjecích stanicích, které aktuálně poskytuje především síť IONITY, lze akumulátor dobít z 10 na 80 % už za 18 minut, respektive získat za 5 minut 100 km dojezdu a za 15 minut až 336 km. To řidiči bezpochyby ocení na dlouhých cestách, při nabíjení doma nebo v práci však bohatě stačí i mnohem menší výkon z levnějších zdrojů.

Předehřátí akumulátoru

Pomocí této užitečné funkce lze akumulátor předehřát a připravit na nabíjení ještě před příjezdem k nabíjecí stanici, takže plný výkon je pak k dispozici téměř okamžitě po připojení. Elektromobily Hyundai akumulátor automaticky včas předehřejí, pokud je zastávka u nabíjecího stojanu zadaná v navigaci jako cílová destinace nebo průjezdní bod (přes funkci Body zájmu POI). Nejnovější modely pak mají možnost zapnout předehřev kdykoliv i manuálně, ať už přímo v infotainmentu vozu, nebo vzdáleně přes aplikaci Bluelink.

5 minut nestačí na dostatečné předehřátí, lepší je funkci aktivovat 20-30 minut před nabíjením.
Funkce předehřevu spotřebovává dodatečnou energii nad rámec běžné spotřeby (zpravidla 5-8 kWh), jde ale jen o krátkodobé zvýšení a rychlejší nabíjení tuto ztrátu bohatě vynahradí. Pokud ale nepospícháte a funkci nezapnete, trochu ušetříte.

Střídavý vs. stejnosměrný proud

Základní rozdíl při nabíjení je to, jaké napětí je k němu použito. Střídavé napětí (AC) je běžné pro domácí dobíjení ze zásuvky či takzvaného wallboxu, stejnosměrné (DC) zase na rychlých veřejných nabíječkách. Použít lze obě varianty, každá má své přednosti a určité technické předpoklady a vlastnosti.

Při AC nabíjení je potřeba proud přetransformovat na stejnosměrný, protože s tím pracují akumulátory vozu.
O tuto transformaci se stará palubní nabíječka vozu (tzv. OBC, on-board charger).

Možnosti AC nabíjení

Vzhledem k tomu, že z domácí elektrické sítě stejně běžný uživatel nezíská napětí vyšší než 400 V a i jističe přípojných míst mají pevně daná omezení, nemá smysl palubní nabíječky v autech dimenzovat na vysoké výkony. Například plug-in hybridní TUCSON PHEV zvládá až 7,2 kW, plně elektrické modely Hyundai pak 11 kW.

Domácí zásuvka 230 V: výkon až 2,3 kW, stačí běžný nabíjecí kabel (tzv. ICCB), nabíjení bez dalších investic
Domácí třífázová zásuvka 400 V: výkon až 11 kW, nutný robustnější kabel
Domácí wallbox: výkon až 11, výjimečně 22 kW, nutná instalace infrastruktury
Veřejná AC stanice: výkon až 22, výjimečně 44 kW, nutný vlastní kabel

Možnosti DC nabíjení

Stejnosměrné nabíjení pracuje i s výrazně vyššími proudy a tedy výkony, což je možné díky tomu, že o transformaci napětí (v rozvodné síti je vždy střídavé) se stará samo nabíjecí místo. Možnosti chlazení a zvládání vysokých výkonů jsou tak mnohem větší než u techniky umístěné přímo ve voze. Při DC nabíjení tedy palubní nabíječka vozu do hry nevstupuje a stejnosměrný proud rovnou proudí do trakčního akumulátoru.

Standardní rychlá nabíječka: výkon až 50 kW, typicky dostupnější ceny
Superrychlé nabíječky (HPC): výkon až 400 kW a dále může růst, obvykle vyšší ceny

Zatímco DC nabíjecí stanice mají svůj pevný nabíjecí kabel, který se zapojuje do konektoru ve voze, při AC nabíjení se používá propojovací kabel, který uživatel zpravidla dostane k vozu, nebo si ho může dokoupit jako příslušenství. Wallboxy mívají kabel integrovaný.

Pomalu levně, rychle dráž

Maximální nabíjecí výkon je hlavním parametrem určujícím dobu nabíjení. Proto je nabíjení u veřejných DC nabíječek rychlejší, je ale také dražší. Řídí se totiž ceníky provozovatelů, kteří museli do výkonné infrastruktury investovat, zatímco doma nabíjí uživatel za běžné ceny podle svého tarifu, případně může spotřebovávat vlastní solární či jinou energii.

Rychlost nabití elektromobilu Hyundai INSTER Power (49 kWh) podle zdroje

Zásuvka 230 V, 10–100 %: cca 1 200 minut (22 hodin)
Wallbox 11 kW, 10–100 %: 275 minut (4 hodiny, 35 minut)
DC nabíječka 50 kW, 10–80 %: 58 minut
DC nabíječka 100 kW, 10–80 %: 39 minut
DC nabíječka 200 kW, 10–80 %: 30 minut

Maximální výkon vždy určuje nejslabší článek řetězce. Pokud tedy například wallbox umí dodat výkon 11 kW, ale palubní nabíječka vozu zvládá jen 7,2 kW, proběhne nabíjení nižším výkonem. Obdobně pokud řidič připojí elektromobil k superrychlé nabíječce, jejíž výkon přesahuje schopnosti nabíjecího ústrojí, použije se maximum, které vůz technicky umožňuje.

Maximální rychlost nabíjení je důležitá pro řidiče, kteří podnikají dlouhé cesty.
Až 260 kW v elektromobilech Hyundai patří k nejvyšším hodnotám na trhu.
Uživatele nabíjející převážně doma budou zajímat spíše parametry palubní nabíječky.

Moderní technika zrychluje nabíjení

Zatímco většina elektromobilů na trhu disponuje 400V architekturou, modely IONIQ jako jedny z mála využívají 800V techniku. Díky tomu elektrickou soustavou neprotékají ani při vysokých výkonech tak velké proudy, nedochází k nadměrnému zahřívání a celý proces je efektivnější s menšími ztrátami.

Pro podrobnější vysvětlení si přečtěte náš článek Magických 800 voltů: Tajemství elektromobilů IONIQ.
Při nízkých teplotách je nabíjení o něco pomalejší, částečně opět pomůže funkce předehřátí akumulátoru.

Maximální výkon nikdy není dostupný po celou dobu nabíjení. S tím, jak se míra naplnění kapacity akumulátoru navyšuje, klesá jeho schopnost energii přijímat s takovou intenzitou. Nabíjení se pak zpomaluje také s ohledem na životnost akumulátoru. Elektromobily Hyundai postavené na průkopnické platformě E-GMP patří i z pohledu nabíjecí křivky ke světové špičce a maximální výkon výrazněji omezují až nad hranicí 80 % kapacity.

Účinnost v reálném světě dokazuje nedávné vítězství modelu IONIQ 6 v nezávislém testu P3 Charging Index 2024, viz článek IONIQ 6 je rekordmanem v rychlosti nabíjení.
Veřejné nabíjení zjednodušuje nová funkce Plug & Charge, která automaticky zahájí DC dobíjení ihned po připojení k nabíječce bez nutnosti ověřování přes kartu či aplikaci.

Konektory pro nabíjení

Podobně jako třeba pro telefony, také pro elektromobily platí v Evropě standardy, které určují jednotnou podobu nabíjecích konektorů. Zatímco u elektroniky je to USB-C, elektromobily využívají konektory Type 2 Mennekes pro AC nabíjení a CCS Combo Type 2 pro DC nabíjení. Zjednodušeně platí, že CCS konektor je rozšířením konektoru Mennekes, manipulace s kabelem při nabíjení je vždy stejná a nelze se splést.