Vid det här laget vet vi alla att framtiden för vägtransporter – åtminstone på kort sikt – ligger i elfordon. Faktum är att plug-in-fordon förutspås utgöra 23% av försäljningen av nya personbilar globalt 2025, upp från knappt 10% 2021, enligt Bloomberg NEF:s Electric Vehicle Outlook 2022.

Trots de växande trenderna och de alltmer ihärdiga prognoserna finns det dock fortfarande några stora hinder som måste övervinnas innan elbilar blir helt accepterade och ersätter fordon med förbränningsmotorer. Det största av dessa hinder är utan tvekan elfordonsdirigering.

Även om det till en början kanske inte verkar så annorlunda, kommer du att se att routning för elfordon är mycket mer invecklad än för traditionella fordon när du väl går in på detaljerna. Det finns ett antal komplexa dynamiska faktorer och mekaniker som spelar in och interagerar med varandra på olika sätt för att påverka elbilens batteritid och prestanda – och därmed också ruttplaneringen. Låt oss ta en titt på några av dem.

1. Laddningsstationer

Det finns en uppsjö av faktorer att ta hänsyn till när det gäller laddningsstationer för elbilar. Det mest uppenbara är distribution och täckning – det stora antalet laddningsstationer, var de är belägna och hur tillgängliga de är för elbilsägare i en viss region eller rutt.

Sedan har vi frågan om laddarkompatibilitet, effektnivåer och kontakttyper. För elbilar levereras de flesta nivå 1- (120 V) och nivå 2- (240 V) laddare med en branschstandardkontakt som kan användas omväxlande – men inte alla. När det gäller nivå 3-laddare eller DC-snabbladdare kan kompatibilitet bli ett mycket större problem, eftersom det inte finns någon industristandard för tillfället. Det är också värt att notera att det finns skillnader mellan olika regioner; till exempel i Nordamerika är elförsörjningen vanligtvis enfas eller splitfas, medan det i Europa är mycket vanligare med trefas.

En detalj som ofta förbises när det gäller laddstationer för elbilar i routingalgoritmer är tillgången till olika betalningsmetoder. Kontaktlösa betalningar, betalkort eller kreditkort, mobilappar, webbplatser, registrerade RFID-kort … alternativen är många och kunderna kanske föredrar det ena framför det andra, så en användarcentrerad programvara för ruttplanering gör klokt i att ge föraren detta extra filter för laddstationer. Programvaran bör också få frekventa uppdateringar om laddstationernas driftstatus. Det sista man vill är ju trots allt att mitt under resan bli strandsatt vid en laddstation som inte fungerar och inte ha något annat inom räckhåll.

Allt detta påverkar när, var och hur länge du behöver ladda din elbil under resan. Och det finns mycket mer! Vi har inte ens skrapat på ytan när det gäller hur laddningshastigheten påverkar ruttbeslut, eller hur vissa ruttprogram kan främja specifika partnerladdningsuttag på bekostnad av användarens bekvämlighet. Routning av elbilar är ett komplext problem, och det är bara logiskt att laddstationer är i centrum för det hela.

2. Fordons- och köregenskaper

Det kommer inte som någon överraskning att egenskaperna hos själva elbilen och hur den körs kan få stora konsekvenser för batteriets livslängd och räckvidd, och därmed för ruttplaneringen.

Fordonets vikt, och i förlängningen antalet passagerare och mängden bagage, är viktiga faktorer när det gäller ruttplanering. All extra vikt är ytterligare last som måste bäras runt, och detta sliter hårdare på batteriet. Färdhastighet, acceleration, däckkvalitet, luftkonditionering och trafikförhållanden har också sin egen betydelse för batteriförbrukningen. Vissa fordon har batterisparlägen och sportlägen som komplicerar beräkningarna ytterligare.

Som du kan se är variablerna många. Och naturligtvis är dessa parametrar dynamiska – de flesta av dem förändras ständigt från en körning till nästa, eller till och med inom en enda resa. En omfattande förståelse av dessa parametrar kan användas tillsammans med information om vägegenskaper (som diskuteras nedan) som erhålls från kartdata för att få en rimligt exakt uppskattning av batteriförbrukning och räckvidd.

3. Vägens egenskaper

Den typ av väg som du kör på har sina egna konsekvenser för elbilens batteriförbrukning. Kartdata av högre kvalitet möjliggör mer exakta förutsägelser om elbilens räckvidd och batteriförbrukning.

Som du kanske kan föreställa dig krävs det mer batterikraft för att köra i uppförsbackar än på plana vägar; ju brantare lutning, desto mer kraft krävs. Intressant nog kan vissa elbilar faktiskt utnyttja energi i nedförsbackar och i viss mån använda den energin för att ladda batteriet. I dessa fall måste routingsmjukvaran känna till fordonets effektivitet i nedförsbackar samt lutningen för att kunna ta hänsyn till energiåtervinning och ge korrekt information om räckvidden.

Olika vägdetaljer som skarpa svängar, korsningar, trafikljus och farthinder, som orsakar förändringar i hastighet och acceleration, måste också beaktas, eftersom dessa är kopplade till konsumtionsmönster. Vägytans beskaffenhet och friktion spelar också in i viss mån. Data om hastighetsprofiler, aktuella och historiska trafikflödesmönster etc. kan utnyttjas för att ytterligare förbättra precisionen i räckviddsförutsägelserna.

4. Batteriets egenskaper

Batteriets prestanda kan påverkas av en rad olika faktorer, från batteriets ålder, kapacitet och temperatur till inre motstånd, kemisk sammansättning och laddningstillstånd. Alla dessa faktorer har sin egen inverkan på hur batteriet laddas, behåller och töms på laddning, och måste tas med i beräkningen i ett korrekt vägvisningssystem för elbilar.

När det gäller laddning av elbilsbatterier tenderar effekten att vara som högst när batteriet är oladdat, och den sjunker gradvis när batteriet fylls på. Det innebär att batterinivån i början av laddningen vanligtvis stiger ganska snabbt och att laddningshastigheten sedan avtar.

Detta gör det ännu mer komplicerat att hitta en optimal rutt för en långdistansresa. På grund av variationen i laddningseffekt är antalet permutationer och kombinationer av genomförbara laddningsstrategier och sekvenser på en väl sammanhängande rutt nästan oändligt.

5. Väder

Batterier till elbilar klarar inte extrema väderförhållanden, varken varmt eller kallt. I särskilt kalla miljöer kör fordonet ett antal hjälpsystem, t.ex. kupévärmare, som annars inte skulle vara nödvändiga. Enligt forskning från AAA kan enbart användningen av luftkonditionering för kupévärme sänka EV-räckvidden med så mycket som 41%. Beroende på batteriets kemiska sammansättning kan kylan påverka batteriets inre motstånd i varierande grad och därmed förändra dess prestanda. Extrem kyla kan också permanent sänka den maximala batterikapaciteten och ännu värre, ibland göra batteriet trasigt, oanvändbart och omöjligt att reparera.

Höga temperaturer kan vara lika skadliga, om inte värre, för elbilsbatterier. Beroende på batteriets kemiska sammansättning kan värme försämra prestandan i olika grad. Det farligaste är att extrem värme till och med kan utlösa oönskade kemiska reaktioner i batteriet, vilket kan leda till att gaser byggs upp och till slut skadar batteriets struktur så att det går sönder. I de mest katastrofala fallen kan detta leda till explosioner.

Om man bortser från de extrema fall där batterierna slutar fungera helt och hållet bör programvaran för styrning av elbilar helst kunna ta hänsyn till hur aktuella och historiska omgivningstemperaturer påverkar räckvidden och batteriets förväntade livslängd.

Vid en första anblick för en lekman kan det tyckas att ruttplanering för elbilar inte skiljer sig så mycket från ruttplanering för traditionella fordon som drivs av förbränningsmotorer – det ser troligen i stort sett likadant ut, med den enda extra komplikationen att beräkna vilka laddstationer man ska stanna vid och hur länge.

Även om detta är sant på en viss nivå är det mycket förenklat, och få uppskattar den verkliga komplexiteten och krångligheten i EV-routing. Listan över bidragande faktorer som behandlas i den här artikeln är långt ifrån uttömmande, men den bör fungera som en bra utgångspunkt för att hjälpa till att förstå hur nyanserat problemet med elbilsdirigering är.