- ons 08 apr 2020, 08:31
#1373636
I ett annat sammanhang räknade jag lite på varför det är svårt att kombinera elbil med husvagn.
Problemet med elbilar som dragbilar är inte motoreffekten. Den kan man lätt installera så den räcker och blir över. Problemet är istället batterierna. Där i sin tur är problemet uppdelat i två delar.
Effektuttag
Batterierna blir varma när höga effekter tas ut. Nu ska de ha en viss förhöjd temperatur för att fungera bra, så vid kallt väder får man förvärma batterierna för att de ska fungera bäst. Helst gör man detta när laddaren fortfarande är ansluten, så den energin kan komma från sladden, inte från batteriet självt.
Men när man drar tungt, något som då bland annat händer när en vagn med hög vikt ska dras uppför en backe, då behöver batteriet kylas istället. Det går att ordna, men det tar plats och kostar pengar, så det är inget som elbilstillverkarna gärna vill göra med eldrivna personbilar. Det är en annan sak med eldrivna lastbilar.
Den dåliga tåligheten mot högt effektuttag under en längre tid begränsar hur elbilen klarar att dra en tung husvagn uppför en backe. På många ställen är just det inte ett problem, så länge man inte tänker köra i områden typ Alperna eller Norge. Däremot är det ett problem även i Skåne, om man kommer ut i motvind med sin husvagn.
Detta är en begränsning som jag noterat att många inte nämner alls. Antingen för att de är elbilsförespråkare och inte vill låtsas om den, eller för att de inte känner till den.
Energikapacitet
Den andra egenskapen begränsar hur länge man kan köra med fordonet. Till skillnad från effektbegränsningen nämnd ovan, så talar alla om den. Något som få pratar om är hur räckvidden förändras när man hänger på en husvagn. Många som känner till att förbrukningen ökar till det dubbla när de drar husvagn med förbränningsmotor tror att detsamma gäller för en elbil. En räckvidd på 40 mil skulle då förkortas till 20 mil. Men så är inte fallet, då karaktären på en förbrännings- och en elmotor är väldigt olika.
Det här beror på de olika motortypernas verkningsgrad. Senare års utveckling har ökat denna rejält för förbränningsmotorer. För inte så många år sedan räknade man med 25% för en bensinmotor och 40% för en diesel. Idag närmar sig bensinmotorerna 40% och dieslarna 50%. Men dessa siffror är under ideala förhållanden, alltså ett visst (det bästa) konstant varvtal hela tiden. I verklighetens körning är den integrerade verkningsgraden betydligt sämre.
Som räkneexempel kan jag ta min egen bil. Om jag kör samma sträcka i samma hastighet med eller utan husvagn tar den ungefär 0,6 resp. 1,2 liter/mil. Detta är då en diesel. Noga räknat en Volvo XC70 D5 (230 hk/470 Nm) med fyrhjulsdrift och sexstegad automatlåda med momentomvandlare. Dessa data har dock inget med själva räkneexemplet att göra. Jag tar med dem bara för att någon tycker alltid att "min bil gör inte så". Men det här är verkliga siffror för mitt fordon. Husvagnen är en Tabbert 580 med 1700 kg totalvikt. Bredd 2,5 meter.
På grund av verkningsgraden så är det inte allt bränsle som används till att flytta bilen framåt. Låt oss anta att verkningsgraden är 33% i genomsnitt. Det innebär då att det är 0,2 l/mil som faktiskt används för att flytta bilen. Resten är förluster i form av värme.
Vid husvagnsfart, 80 km/h, gäller för en normal personbil att ungefär halva effektuttaget behövs för att övervinna rullmotståndet. Den andra halvan går åt till luftmotståndet. Personbilar har luftmotståndskoeffcienter i området 0,25-0,45. Volvo XC70 är ett utmärkt räkneexempel här, för den ligger mitt i området med sina 0,35. Frontarean är 2,44 m².
Detta leder då till att 1 dl per mil går åt för rullmotstånd och 1 dl för luftmotstånd.
Nu hänger vi på en husvagn. Det är inte många som anger luftmotståndet för husvagnar, men för lastbilar är det ofta 0,6-0,7. En ladugårdsvägg har ca 1,15.
Dessutom är frontarean för husvagnen runt 6,75 m², för en fullbred vagn. Detta innebär att luftmotståndet för bilen är 0,85, medan det för husvagnen är 4,4. Dessutom blir det en del virvlar mellan bil och husvagn, som man inte heller vill ha. Hur mycket de påverkar vet jag inte, men det är i alla fall klart att luftmotståndet ökar med minst fem gånger, när husvagnen kommer på. Takluckor, påhängda cyklar, utstickande speglar - allt sånt gör ännu mer, men låt oss anta drygt fem gånger som ett värde att räkna med
Rullmotståndet ökar också. Det beror på hur många hjul som ekipaget har och vilken vikt de bär upp. Det uppstår också i alla lager i kraftöverföringen. I mitt fall ökar tågvikten från drygt två ton till fyra. Husvagnen har ingen kraftöverföring, men när den ibland kränger lite i sidled går det tyngre. Låt oss anta en fördubbling.
Däremot ökar motorns förluster inte speciellt mycket. Den får dra hårdare och därför kylas mer, så lite mer förluster blir det. Låt oss anta ca 10% mer.
Summering
Utan husvagn
Rullmotstånd 1 dl
Luftmotstånd 1 dl
Förluster 4 dl
Summa 6 dl/mil
Med husvagn
Rullmotstånd 2 dl
Luftmotstånd 5,5 dl
Förluster 4,5 dl
Summa 12 dl/mil
Här visar sig de antaganden som gjorts ovan stämma exakt med vad verkligheten, i detta fall representerat av bilens färddator, ger för värden. Därför kan vi anta att de förutsättningar som jag gav i analysen åtminstone stämmer väl, även om säkert individuella decimaler ska justeras lite upp och ner.
Elbilen
Hur blir då motsvarande analys för en elbil?
Enligt de tester jag läst verkar många elbilar konsumera 2-3 kWh per mil. De som är mer lämpade för att alls dra husvagn är ofta de som ligger nära det övre värdet. Låt oss utgå från 3 kWh per mil.
Då elmotorns verkningsgrad är mycket högre än förbränningsmotorns, typiskt åtminstone 90%, betyder det att 2,7 kWh används för att driva bilen. Då elbilen ofta konstrueras för att ha ett lågt luftmotstånd, kanske 0,3 eller bättre, kan vi anta att lite mer än 50% är rullmotstånd vid 80 km/h. Antag att 1,5 kWh används för att rulla bilen och 1,2 kWh för luftmotståndet.
Nu hänger vi på husvagnen. På grund av bilens lägre luftmotstånd, jämfört med Volvon, så är vagnens luftmotstånd mer än sex gånger högre än bilens. Förlusterna ökar även här, men kanske mest på grund av batterikylningen. Jag vet inte hur mycket, men låt oss anta 50%. Det är nog en ganska försiktig estimering. På samma sätt som för dieselbilen får vi de här siffrorna.
Summering
Utan husvagn
Rullmotstånd 1,5 kWh
Luftmotstånd 1,2 kWh
Förluster 0,3 kWh
Summa 3 kWh/mil
Med husvagn
Rullmotstånd 3 kWh
Luftmotstånd 7,2 kWh
Förluster 0,45 kWh
Summa 10,65 kWh/mil
Här ser vi alltså att elbilens förbrukning med husvagnen efter ökar med mer än 3,5 gånger! Jag har bara hört från en enda användare av husvagn och Tesla X hur den är att dra husvagn med. Bilen uppges ha en räckvidd på 40 mil, men den uppgivna är ju ofta under ganska teoretiska förhållanden. I verkligheten kommer man ofta inte lika långt. Den här användaren säger att han kommer ungefär 10 mil med husvagnen efter. Även om det nu är bara en användare, så visar det ändå att beräkningen stämmer på pricken, om den verkliga räckvidden för bilen är ungefär 36 mil.
Notera också att då det är luftmotståndet som är den stora boven i dramat så hjälper det inte speciellt mycket att göra vagnarna lättare. Vagnar med markant lägre luftmotstånd tenderar att bli rätt otrevliga att bo i, då vi människor, som vill kunna både stå och ligga, passar bäst i en rektangulär låda. Vikten påverkar mest vid acceleration och i uppförsbackar, men det senare får man igen när det går nerför. Där har elbilarna dessutom en fördel i att de regenererar i nedförsbackarna. Förbränningsbilarna går bara ner till nollförbrukning. Dock kan bilens bromsverkan när den regenererar ställa till det med överhettade bromsar på vagnarna, om det är långa nedförsbackar.
Oavsett sådana detaljer var tanken med inlägget att visa att elbilen, av rent fysikaliska skäl, är sämre som husvagnsdragare än vad många tror. Den enda realistiska lösningen som finns med dagens tekniknivå är nog vagnen med eget batteri och egen hjälpmotor. Men kan man inte stanna och ladda båda fordonen samtidigt hjälper det inte mycket på genomsnittshastigheten, då det annars tar dubbelt så lång tid att "tanka".
I dagsläget finns det bara elbilar som kan flytta husvagnar, inte dra dem på riktigt.
Anders, XC70 D5 AWD 2012.
- By TommyP86
- By lennarte
- By Derank
- By Recharged