LADDNINGSGUIDE
LADDNINGSGUIDE
SNABBLADDNING AV ELFORDON
VAD ÄR EGENTLIGEN SNABBLADDNING, HALVSNABLADDNING OCH NORMAL LADDNING?
Skillnaden mellan dessa olika termer är främst effekten (antal kW) som tillförs bilbatteriet per tidsenhet och var laddaren sitter. Bilden illustrerar skillnaden mellan AC- och DC-laddning.
Snabbladdning:
Med snabbladdning tillför du betydligt mer kraft till batteriet jämfört med vanlig laddning. En extern laddstation förser bilen med likström (DC) direkt till batteriet och betecknas som (läge 4), och fyller normalt batteriet upp från 0-80% på 30-60 minuter. Snabbladdning klassificeras som en effekt på 43kW eller mer. I Europa finns det huvudsakligen tre standarder som beskrivs nedan. Snabbladdningsstationerna finns runt om i mataffärer, bensinstationer och andra bekväma platser och du behöver ingen egen kabel för att snabbladda då laddkabeln redan är fixerad. Använd webbplatser och applikationer för att hitta var snabbladdningsstationerna finns.
Halvsnabbladdning:
Förser bilen med växelspänning (AC) till laddaren i bilen och laddar bilen på 3-4 timmar (tiden beror på batteristorlek och bilens interna laddare). Halvsnabbladdning klassas som en effekt fom. 22kW till 43kW, dvs från 32A/3-fas/400V och mer. Observera att högre effekter med AC-laddning är mycket sällsynta i Norge. Halvsnabbladdning uppnås normalt via läge 2 eller läge 3 laddning.
Normal laddning:
Effekter som är mindre än 22kW kallas normal laddning. Detta är vad majoriteten av elbilsägare använder hemma. Laddboxen (laddstation eller laddkabel) förser laddaren i bilen med växelström (AC) som omvandlas till likström (DC) som fyller upp batteriet. Detta kan vara från 6-32A både 1-fas och 3-fas och definieras som läge 2 eller läge 3 laddning.
SNABBLADDNINGSSTANDARDER
Det finns idag tre standarder för snabbladdning i Europa, respektive CHAdeMO, Combined Charging System (CCS) och Teslas modifierade typ 2 (Supercharger/SuC).
CHADEMO
CHAdeMO är en förkortning för "CHArge de MOve" och kan översättas som "laddning på språng". Bilar som levereras med laddkontakt typ 1 i bilen levereras ofta med möjlighet till snabbladdning via en kontakt som heter CHAdeMO. Denna standard levererar för närvarande upp till 100 kW DC (likström). Att ladda elbilar med denna standard kommer alltså i de flesta fall att ta runt 30 minuter (0-80%). CHAdeMO-kontakten sitter fast i snabbladdningsstationens laddkabel och du behöver därför inte köpa en laddkabel för att snabbladda. Följande tillverkare erbjuder elbilar som är kompatibla med CHAdeMO-kontakten: BD Otopmotiv, Citroën, Honda, KIA, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Peugeot, Subaru, Tesla (med adapter) och Toyota.
COMBINED CHARGING SYSTEM (CCS) - COMBO 1/2
Combined Charging System (CCS) utvecklades av den europeiska och amerikanska bilindustrin som ett alternativ till japanska CHAdeMO. Laddkontakten i bilarna i Europa består av en kombinationskontakt med typ 2-kontakt (övre del) med två extra stift/ledare (nedre delen) för snabbladdning. I Amerika kallas det CCS Combo 1 (Typ 1) och i Europa kallas det CCS Combo 2 (Typ 2). Med snabbladdning blir typkontakterna (typ 2-kontakten) en integrerad del som kommunicerar med laddstationen vid snabbladdning. Att ladda elbilar med denna standard kommer också att ta runt 30 minuter (0-80%), eftersom den kan leverera upp till 350 kW från och med idag. Det betyder att det bara finns ett laddningsuttag i bilen, till skillnad från två på vissa andra bilar (bilar med CHAdeMO). Laddkabel med CCS-kontakt kommer att fästas i kabeln vid en snabbladdningsstation, och du behöver därför inte köpa en laddkabel för att snabbladda.
TESLA TYP 2 / SUPERCHARGER (SUC)
I dagsläget är det bara Teslas bilar som använder typ 2-kontakten för både vanlig laddning (AC) och snabbladdning (DC). Snabbladdning måste ske genom Teslas "supercharger"-nätverk. Tesla använder en modifierad lösning baserad på typ 2-kontakten, som även kan ta likström med en effekt på 150 kW. Här levereras upp till 500V och 250A. Teslas kompressorer får nu CCS typ 2 som ett resultat av att CCS Type 2 antas som den europeiska snabbladdningsstandarden. Till exempel har Tesla Model 3 i Europa en CCS-laddningskontakt i bilen och kan ladda med upp till 250 kW. Det finns separata kablar för dessa vid laddpunkterna.
VILKA FAKTORER PÅVERKAR LADDNINGSHASTIGHET MED SNABBLADDNING?
De faktorer som är avgörande för hur snabb laddning kan ske är hur fullt batteriet är (State of Charge / SoC) och temperatur. Elektroniken i bilen har kontroll över detta och utifrån rapporteringen och beräkningarna i batteristyrsystemet kommer bilen att bestämma hur snabbt batterierna kan få ström.
1. Hur fullt batteriet är – ofta kallat State of Charge (SoC)
Grafen nedan visar ett exempel på en laddningskurva, med laddningshastighet uttryckt i kW (vertikal axel) och hur fullt batteriet är i procent (horisontell axel).
Det här exemplet visar att laddningshastigheten minskar när batteriet är cirka 70 % fullt och att laddningseffekten minskas ytterligare vid 80 % och 90 % SoC. Laddkurvan för varje enskild bil är olika och beror på tillverkarens val och konfiguration av deras batterikontrollsystem.
2. Hur kalla eller varma batterierna är (temperaturen)
Batteriets optimala driftstemperatur är cirka 20-30°C. På vintern rör sig litiumjonerna/elektronerna långsammare i elektrolyten och elektrokemiska processer är känsliga för temperaturförändringar. Vid samma laddningseffekt (antal kW) kan cellspänningen vara högre vid låga temperaturer än vid mer idealiska batteritemperaturer. Således kan hög laddningseffekt vid låga batteritemperaturer potentiellt förstöra battericellerna. Därför reduceras laddningseffekten för att skydda batteriet och batterikontrollsystemet i elfordon kommer därför att minska strömstyrkan från laddningspunkten. Likaså kan ett batteri bli för varmt under laddning, vilket även kan skada battericellerna och därmed begränsa laddningseffekten för att skydda batteriet.Många elbilar är därför utrustade med termisk hantering av batteriet, så batteriet kan kylas eller värmas beroende på miljön. Därmed blir effekten av temperaturen mindre och gör det lättare att hålla optimal drifttemperatur vid laddning.
SNABBLADDNING I KYLDA – HUR LÅNGE TAR DET?
Elfordon med dagens batteripaket i intervallet 0-80 % har ungefärliga laddningstider vid de olika temperaturerna:
• 10ºC: 30 minuter
• 0ºC: 45 minuter
• -10ºC: 90 minuter
• -20ºC: 90 minuter med batteriuppvärmning eller 3 timmar utan
Laddningstiden beror på temperaturen ute och i batteriet vid snabbladdning. Om bilen och batteriet har stått utomhus länge i många minusgrader rekommenderas att köra i förväg innan snabbladdning för att värma batteriet eller använda vanlig normalladdning (AC) för att värma batteriet. Det senare kräver också att bilen kan utnyttja en viss laddningseffekt för att generera värme i batteriet. Det är också därför många bilar har batterivärme i Norden.
VARFÖR SNABBLADDAR INTE BILEN FRÅN 80-100%?
Det är oproblematiskt att ladda batterierna med hög effekt när det finns plats för elektroner. Det kan liknas vid att fylla ett glas vatten där man till en början kan hälla upp mycket vatten och när glaset blir nästan fullt så måste man hälla upp långsammare för att inte spilla. Därför minskar laddningseffekten när batteriet nått en viss spänningsnivå i battericellerna. Vanligtvis är detta runt 80% och efter detta sänks laddningseffekten så att litiumjonerna får mer tid att utnyttja ytan på katoden.
Detta är anledningen till att laddningstiden för snabbladdning anges för 0-80%. För efter 80 % full laddning kommer hastigheten att sänkas rejält – i värsta fall ända ner till vad vi är vana vid vid normal laddning. Det är inte heller nödvändigtvis en effekt på 50 kW eller mer från 0-80%. De flesta upplever en medeleffekt på runt 35 kW, vilket motsvarar cirka 20-30 minuter beroende på batteristorlek (mätt i kWh). Samtidigt blir medeleffekten högre med större batteristorlekar, laddningseffekten för snabbladdaren och batterihanteringsenheten i bilen (Battery Management System - BMS).