Laddteknik

Laddstandarder

IEC (International Electrotechnical Commission) har definierat fyra olika moder, för laddning av elfordon:

Mode 1

Långsam laddning från ett vanligt eluttag (Schuko) 1-fas eller 3-fas, max 32A. Ingen kommunikation med bilen eller annan styrning. Växelströmmen likriktas i bilens ombordladdare. Batteriet kan bara laddas/urladdas med likström.

Mode 2

Långsam laddning från ett vanlig eluttag 1 eller 3-fas, men med någon form av skydd och styrning av laddströmmen. Max 32A. Ingen kommunikation med bilen men en kontrollbox på laddkabeln som styr laddströmmen. Växelströmmen likriktas i bilens ombordladdare.

Mode 3

Långsam eller snabb laddning med speciell kontakt med tillhörande skydd och styrning av laddfunktionen. Direkt kommunikation till bilen som är master och styr laddboxens (slavens) ström. Växelströmmen likriktas i bilens ombordladdare.

Mode 4

DC- laddning (likström). Exempel på laddare är det japanska systemet CHAdeMO och det Europiska CCS (Combined Charging System). Växelström från elnätet likriktas i ladd-stationen utanför bilen. Likström med hög effekt levereras direkt till batterikretsen i bilen. Bilens ombordladdare utnyttjas inte. Laddeffekter upp till flera hundra kW överföres.

För tyngre fordon som lastbilar och bussar finns systemet MCS (Megawatt Charging System). Fungerar som CCS, men tillåter högre laddeffekter för större batteripackar. Ladd-effekter på flera MW överföres.

Dubbelriktad laddning

Dubbelriktad laddning, dvs att fordonets batteripack kan både laddas upp och laddas ur med systemet, är under utveckling. Anledningen är att batteripackars energiinnehåll i eldrivna fordon har ökat och då kan det vara intressant att utnyttja detta till annat än att bara driva fordonet. Ett elfordon kan ju ses som ett mobilt batterilager.

Man kan utnyttja energin i fordonsbatteriet på många sätt, Exempelvis:

Man kan ladda ett annat elfordon och ladda ett annat batteri. V2L (Vehicle to Load).
Man kan försörja en villa eller fastighet med förbruknings-el, V2X (Vehicle to X).
Man kan leverera el ut till elnätet för att stödja dess drift, V2G (Vehicle to Grid).
Givetvis kan fordonsbatteriet också laddas med el från solceller.

Dubbelriktad laddning kan ske enligt både mode 3 (AC-laddning) och mode 4 (DC-laddning).

Lastbalansering

När ett eller flera ladduttag anslutes till elnätet använder man två olika metoder för att säkra att elnätet inte (hushållet/(villans/fastighetens elsystem) blir överbelastat och utlöser säkringar.

Statisk lastbalansering (Styrning till en fast inställd maximal effekt oberoende av aktuell förbrukning i elsystemet).
Dynamisk lastbalansering (All ledig, momentan förbrukningskapacitet i elsystemet utnyttjas). Ger maximalt utnyttjande av elsystemet.

Kontakter

Det finns en del olika typer av laddkontakter för elbilar. De vanligaste är:

Typ 1 kontakt

1-fas kontakt med beteckning SAE J1772. Vanligt förekommande på tidigare japanska fordon. Tre stift för AC-anslutning samt två stift för kommunikation. Mode 3.

Typ 2 kontakt

1-fas alt 3-fas kontakt med beteckning VDE-AR-E 2623-2-2. Kallas ibland för Mennekes-kontakt efter företaget som utvecklade den. Tre eller fem stift för AC-anslutning, två för kommunikation. Vanligt förekommande på europeiska fordon för AC-laddning Mode 3. Tesla har även använt denna för snabbladdning med likström. Mode 3.

CHAdeMO kontakt

CHAdeMO kontakten är dimensionerad för att klara hög likspänning och ström. Övriga stift är för kommunikation mellan laddare och bil. CHAdeMO bildades av The Tokyo Electric Power Company, Nissan, Mitsubishi och Fuji Heavy Industries (Subaru). Kontaktdonet är av metall och är ganska klumpigt att hantera med bl a handtag för låsning. Mode 4.

CCS kontakt

CCS (Combined Charging System) är den europeiska motsvarigheten till CHAdeMO och kontakten används vid snabbladdning med likström. CCS stöttades ursprungligen av Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porsche och Volkswagen, men är numera europeisk standard. Kontakten är viktmässigt lättare och enklare att hantera än en CHAdeMO kontakt. Övre delen av kontakten är en Typ 2 kontakt och motsvande uttag i fordonet kan både användas för växelströms laddning eller snabbladdning. Mode 4.

MCS kontakt

MCS (Megawatt Charging System) är utvecklat för tyngre fordon med stora batteripackar. Med detta systems kontaktdon, som liksom laddkabeln är vätskekylt och försett med temperaturgivare, kan laddeffekter upp till 3,75 MW (3000 A / 1250 V) överföras. Mode 4.

Laddkablar

Det är bra att känna till lite om laddkablar och vad man bör tänka på.

Typ 2/Typ 1

För anslutning mellan laddbox/laddstation (Typ 2) och fordon (Typ 1).
Kabeln är för 1fas och kan fås för 16A (3,6 kW) eller 32A (7,3 kW).
Tänk på att köpa en kabel med lämplig max tillåten ström, då det skiljer rätt mycket i vikt.

Typ 2/Typ 2

För anslutning mellan laddbox/laddstation (Typ 2) och fordon (Typ 2).
Kabeln är för 1-fas eller 3-fas och kan fås för 16A (3,6 / 11 kW) eller 32A (7,3 / 22 kW).

Tänk på att köpa en kabel med lämplig max tillåten ström, då det skiljer rätt mycket i vikt. Vanligast idag är 1-fas för laddhybrider och 3-fas för rena elfordon. De flesta eldrivna europeiska person- och skåpbilar har 3-faas 11 kW ombordladdare.

EVSE Kabel

En EVSE-kabel är en ställbar kabel för vanligt jordat hushållsuttag (Schuko-uttag) med en box som kommunicerar med bilen.. För att utnyttja rätt laddström är det enkelt att ställa in laddströmmen. Möjliga inställningar i steg är t.ex. 6–10-16A. De med fast inställning har inställt 10 A. Hemma kan man kanske ladda med 10-16A men i sommarstugan får du kanske nöja dig med 6 eller 8 A. Då är det bra att kunna ställa om laddströmmen. Rekommenderat är att inte ladda med högre ström än 10 A. Finns med Typ 1 eller Typ 2 kontakt. Får betraktas som utrustning för långsam nödladdning i brist på riktig laddbox eller laddstation.

Portaler och Molntjänster

Det går att bygga laddsystem med lokala funktioner för driftövervakning, accesskontroll, förbrukningsstatistik och administration, men allt fler laddsystem är idag uppkopplade till en molntjänst eller portal.

Det finns ett standardprotokoll för kommunikation med laddsystem via internet. Detta heter OCPP (Open Charge Point Protocol).

Vissa fabrikat av laddboxar/laddstationer kan kommunicera direkt till valfri leverantör av molntjänster. Vissa fabrikat kan endast kommunicera till molntjänster via tillverkarens portal

Ett stort antal molntjänster med varierande prestanda och kvalitet finns att tillgå. Även kompletta betaltjänster med olika betalmetoder finns att tillgå på marknaden.

Energigemenskaper och DC-nät

Det pågår en omfattande utveckling och test av nya system för bättre samverkan mellan våra elnät och det snabbt växande laddbehovet hos fordonsflottan. Samverkan mellan elnätet, laddinfrastrukturen och batterilagring kan effektivisera och stabilisera driften. Här kan man t. ex. med lokala DC-nät med intelligenta energiväxlar (Energy Net) lokalt slussa elenergi mellan olika fastigheter från de med elöverskott (solceller) till de med elunderskott.