Etikettarkiv: om laddning

Laddstolpen och elbilen snackar med varandra

Dags att titta på det andra kryptiska stiftet i en Type 2-kontakt för elbilsladdning. Tidigare tittade vi på Proximity Pilot, PP, och det här stiftet kallas Control Pilot, CP. Med PP var det kabeln som lämnade upplysningar med bilen/stolpen. Via det här stiftet är det istället laddstolpen/laddboxen som pratar med elbilen.

Laddstolpens sätt att prata med bilen är genom att skicka en fyrkantsvåg med en frekvens på 1 kHz på ±12V. Elbilen i sin tur ändrar resistans och påverkar spänningens storlek för att prata med stolpen. Låt oss titta lite förenklat på hur elbilen och laddstolpen pratar med varandra.

Stolpen berättar vilken ström den kan ge

Type 2 kontakt för elbil förklaradDet stolpen vill berätta för bilen är hur mycket ström, och därmed effekt, den kan leverera till bilen. Det som bestämmer det är förstås hur stolpen är avsäkrad och vilken maximal ström den känt av att kabeln tål.

Sättet den berättar för bilen vilken ström som finns tillgänglig är genom pulsbreddsmodulering. Det betyder att signalen är hög en viss tid för att sedan bli låg resterande tid av pulsen. Man talar om hur många procent signalen är hög av hela pulsen. Är signalen hög 10% av tiden betyder det att den kan ge 6A, 20% ger 12A och 30% ger 18A etc.

Ström (A) DutyCycle (%)
6 10%
12 20%
18 30%
24 40%
30 50%
40 66%
48 80%
65 90%
75 94%
80 96%

Notera att det sker en avkodning från 6-51A, och en annan över det.

Bilen kommunicerar med spänning

Bilen påverkar spänningen genom att förändra resistans mellan CP och PE(⏚). På det här sättet kan elbilen berätta vilket läge den befinner sig i.

Läge Resistans Signal hög Signal låg
A – Ingen elbil ansluten +12V
B – Elbil ansluten 2,74kΩ +9V -12V
C -Elbilen laddas 882Ω +6V -12V
D – Elbilen laddar, ventilering krävs 246Ω
E – Fel 0V 0V
F – Okänt fel -12V

Det här betyder att när du ansluter en elbil till stolpenkommer den att skicka ut en likspänning på +12V. När den känt av att där finns en resistans på 2,74Ω kommer den börja köra ut en fyrkantsvåg på 1 kHz ±12V och hamna i läge B, ”Ready”, för att övergå i laddning som är läge C. När bilen är färdigladdad kommer den att gå tillbaka till läge B, som indikerar ansluten.

Resistansen ändras genom att bilen lägger en resistans parallellt med 2,74Ω som påverkar spänningen för att bestämma läge som elbilen är i.

Din laddkabel pratar med laddstolpen

Du som har en elbil, visste du att din laddkabel pratar med laddstolpen/laddboxen? Alltså själva kabeln, inte bilen. Varför? Jo, för att den skall tala om för laddstolpen vad den tål.

Det laddstolpen vill veta är hur mycket ström som din laddkabel tål, och det beror på kontaktdonen och kabelarean för sladden du kopplar in. Går det för hög ström i kabeln blir den varm och kan i värsta fall orsaka eldsvåda.

Ett motstånd gör jobbet

FType 2 kontakt för elbil förklaradaktum är att det här är löst på ett väldigt lätt sätt. I kontakten sitter det ett motstånd mellan Proximity Pilot, PP och jord, PE (Protection Earth). Beroende på vad det är för kabelarea anpassas motståndet. Laddstolpen känner av storleken på motståndet, och får på så sätt reda på hur mycket ström som kabeln tål.

PP ger också en indikation på att kabeln är ansluten till bilen och på en laddstolpe/laddbox berättar den vilken strömstyrka kabeln tål. Om du tittar in i kontakten på din kabel ser du att stiften är kortare än L1, L2, L3, och N. Det gör att PP/CP stiften kommer dras ut först, och när bil/stolpe känner av det kommer den blixtsnabbt slå av spänningen på de andra stiften. Eftersom bilen laddas med hög effekt finns det annars risken att det blir farliga ljusbågar när kontakten dras ut.

Du kan kolla din kabel

Har du en kabel kan du själv kontrollera vad den säger att den klarar av. Se till att din kabel inte är ansluten i någon ände. Ta en multimeter och ställ in för att mäta resistans (Ω) och se vad ditt instrument visar när du mäter mellan PP och PE (se bilden ovan).

Resistans PP-PE Tål ström Kabelarea
Inget motstånd (oändligt motstånd) 6 A 0,75 mm2
1500 Ω 13 A 1,5 mm2
680 Ω 20 A 2,5 mm2
220 Ω 32 A 6 mm2
100 Ω 63 A 16 mm2
< 100 Ω 80 A 25 mm2

 

Se över ditt elsystem när elbilen skall laddas

När du nu har skaffat dig en elbil kan det vara idé att se över sitt elsystem så att det är dimensionerat på ett betryggande sätt. Läs gärna mer om laddning i vårt tidigare inlägg om du vill förstå grunderna i elbilsladdning bättre.

Enligt Elsäkerhetsverkets rapport förordar de att man skall ha en ladubox hemma, alltså det som kallats laddstolpe i tidigare inlägg. Det laduboxen kommunicerar med bilen för att bestämma vilken ström bilen skall laddas med.

Det finns fördelar jämfört med en sladd med en styrenhet på kabeln som du får med bilen. Framförallt sitter ofta styrenheten, klumpen, nära kontakten ( enligt specifikationen 30 cm) vilket gör att kabeln kan slitas ut och få fel då den ofta hänger i ett kontakten. Skall du nu ha en fast laddpunkt är det idé att investera i en box där styrenheten sitter inbyggd.

Se till att uttagen klarar belastning

cee-trefas-uttag-pa-16a-6hVanliga vägguttag är ofta inte dimensionerade för att dra höga strömmar under en längre tid. På bilden ser du ett CEE 400V/16A trefasuttag, som är ganska vanliga när mer effekt skall tas ut.

Med en laddbox kan du se till att ha en type 2 kontakt som är designad för elbilsladdning så att du slipper problem. Du kan se till att det är en fast installation helt utan kontaktdon för att slippa bekymra dig om belastningen på samma sätt. Då kan exempelvis elektrikern se till att rätt fas belastas för att undvika överbelastning.

Se över så dina elledningar, kablar, uttag och annat är dimensionerad på rätt sätt, och har jordfelsbrytare inkopplad. Dessutom en intelligent laddbox så blir Elsäkerhetsverket glada.

Ordning i kontaktdjungel för elbilar

laddningsdonDet är inte helt lätt att sätta sig in i laddning för elbil. Laddning hemma, laddstolpar och laddstationer är en sak, men alla dessa olika kontaktdon! Går det att reda ut vad det är så att det går att jämföra mellan bilarna? 

Vi gör ett försök.

Olika typer av kontaktdon

Det vi först och främst ser är att det finns olika typer av kontaktdon som skiljer sig rent fysiskt.

Type 1

Type 1 är ett kontaktdon för enfas växelspänning, AC, som klarar 32 Ampere. Bilar som har den typen av kontakt är exempelvis Nissan och Kia.

Laddkontakt - Type 1

Type 2

Type 2 är en kontakt som EU säger skall bli standard till 2019. Den klarar enfas eller trefas med  70 Ampere. Det betyder att de flesta europeiska elbilar har den här standarden, som Renault, BMW, Volkswagen, Europeiska versioner av Tesla mfl.

Ladukontakt - Type 2

De två övre stiften kommunicerar med laddaren och bestämmer sedan funktion för de resterande stiften. Där bestäms hur stor ström som laddare kan ge/vad bilen önskar med enfas/trefas växelspänning . Det finns också som en del i CSS, som är Type 2 kombinerat med en egen likspänningsmatning.

CHAdeMO

Detta är den japanska standarden för snabbladningsstationer, som kan leverera upp till 62,5 kW.

Namnet är en förkortning av CHArge de MOve. Bilar som har den här kontakten är bland annat Nissan, Kia andra japanska märken.

Ladukontakt - CHAdeMO

CHAdeMO kommer i Europa att ersättas av CSS som standard till 2019.

CSS – Combined Charging System

Det här är ett kombinerat kontaktdon, som har type 2 plus en likspänningskontakt, DC-kontakt, som klarar 200 kW. Utveckling pågår och tanken är att det skall gå att öka effektuttaget till 350 kW via CSS i framtiden.

Det är en europeisk standard, och även Tesla har gått med i samarbetet för att använda den här standarden.

Ladukontakt - CSS

Vad är det här med Mode då?

Som om det inte vore nog med alla olika typer av kontaktdon talar man också om olika Mode som bilen/kontaktdonet klarar av.

Mode 1

Mode 1 är för långsam laddning, exempelvis från ett vanligt vägguttag, med upp till 16 Ampere på en fas. I detta läge finns ingen övervakning av laddningen.

Mode 1 finns för Type 1.

Mode 2

Mode 2 är laddning med övervakningskrets som sitter på kabeln och klarar upp till 32 Ampere på en fas. Denna fungerar för laddning hemma, med högre effektuttag än mode 1.

Mode 2 finns för Type 1 & 2.

Mode 3

När vi kommer till mode 3 börjar det hända grejer, för nu kan bilen och laddstationen/stolpen kommunicera  med varandra för att övervaka laddningen. Det här läget klarar trefas 400 Volt och upp till 32 Ampere.

Mode 3 finns för Type 1, 2 och CSS

Mode 4

Mode 4 är för snabbladdningsstationer via likspänning och klarar hög effekt, där övervakning styrs i huvudsak från laddstationen.

Mode 4 finns för CHAdeMO och CSS.

Sammanfattning

Vi kan sammanfatta allt i den här tabellen.

Översikt elbilsladdning

När du är ute på långresa och vill ladda snabbt är det alltså en laddstation som klarar mode 4 du är ute efter, för att kunna ladda fullt snabbt, under förutsättning att bilen har en kontakt för likspänning. Det är också det som många av oss vill se när det pratas om laddstationer runt om i Sverige. På många ställen sätts istället laddstolpar upp, som visserligen fungerar utmärkt om du skall stå parkerad några timmar. Fast många gånger vill vi nog ha något som är snabbare.

Hemma, där bilen står parkerad över natten fungerar det bra med mode 2.

Dessutom verkar det smart att tänka på att kunna koppla sig till Type 2 kontaktdon, då det verkar bli Europastandard för laddkontakter.

Går det att förstå laddning för elbil?

Hur fungerar det egentligen när jag skall ladda en elbil? Kan jag ladda hemma? Vad är det för skillnad på laddstolpe, laddstation och laddare i bilen?

Här är ett försök att reda ut några grundläggande begrepp först, och sedan undersöker vi kontakter och standarder.

Bilen och vägguttaget

Vi börjar att titta på hur det kan se ut när din elbil skall laddas hemma. Det första vi kan konstatera är att bilen har ett batteri som är likström, DC, den har plus och minus. Ditt vägguttag har växelström, AC.

Växelström/likström

För att kunna ladda bilen måste vi alltså göra om växelströmmen till likström. Detta görs ofta med en laddare som sitter i bilen. Det är precis som när du skall ladda din mobiltelefon där hemma. Då har du en klump du sätter i vägguttaget som omvandlar växelströmmen till en likström som kan användas för att ladda telefonen.

Växelspänningen, AC, omvandlas i laddaren i bilen till likspänning, DC, som sedan går till batteriet och laddar det. Hur fort ditt batteri kan laddas beror på laddarens storlek, som uttrycks i kW.

Laddningen är också beroende av hur stor effekt, hur många kilowatt, du kan ta ut från ditt vägguttag.

Hur når nätspänningen ditt vägguttag?

nätspänningen till ditt hus

Elen du tar ut från vägguttaget kommer från elnätet, som går via dina huvudsäkringar, en för varje fas. Nätspänningen i Sverige är 230 Volt per fas, ofta avsäkrade med huvudsäkringar till en strömstyrka på 16 eller 20  Ampere.

Innan spänningen når ditt uttag går det via säkringsskåpet, där ytterligare säkringar bestämmer hur mycket ström du kan ta ut vid det enskilda vägguttaget.

Förenklat kan vi räkna att den effekt, P, vi kan ladda med är strömmen, I, multiplicerat med spänningen, U, alltså:

P= U×I

Ett vanligt enfas vägguttag är avskärmat med en 10 Amperes säkring, och enligt beräkningen skulle vi kunna ta ut:

P=230×10= 2300 Watt = 2,3 kW

Hur lång tid tar det att ladda min bil?

Hur lång tid det tar att ladda din bil beror på storleken på bilens batteri och hur stor laddaren i bilen är.

Låt oss i beräkningarna säga att batteriet är på 30 kWh och laddaren i bilen är på 3,3 kW (vilket är fallet med Nissan Leaf).

Den uppmärksamme läsaren noterar att 3,3 kW är mer än 2,3 kW vilket gör att vi måste se till att laddaren inte kör för fullt om vi ansluter den med en vanlig stickpropp, annars kommer säkringen lösa ut.

För att få ett överslag på tiden det tar att ladda så räknar vi med:

Bilens batteri ÷ effekten vi har i uttaget = tiden det tar att ladda
30/2,3 ≈13 timmar

Går det fortare att ladda i ett trefasuttag?

Ja, det gör det om bilens laddare kan hantera det. Exempelvis Tesla och Renault kan ladda med alla tre faser vilket gör att vi kan plocka ut betydligt högre effekt. En Nissan laddar bara på en fas, fast kan ändå dra nytta av ett trefasuttag. Det beror på att ett trefasuttag är designat för att kunna ta ut en högre ström vilket ger möjlighet till ett högre effektuttag.

Trefasuttag är vanligtvis på 16 Ampere, och det finns också som 20 och 32 Ampere. Om du har ett trefasuttag hemma kan du se hur hög ström det klarar av i ditt säkringsskåp.

Det finns alltså möjlighet att koppla in en bil som bara laddar med en fas på en av faserna i ett trefasuttag, om uttaget har en framdragen noll-ledning, och det ger en effekt enligt:

230×16 ≈ 3,7 kW

Kom ihåg att detta är grova överslagsberäkningar. När du skall räkna på exakt effekt-uttag för växelström är det fler parametrar att ta hänsyn till, men för vårt resonemang går det bra med den här överslagsberäkningen.

Men det går alltså betydligt snabbare att ladda bilen hemma om du kan utnyttja 16 Ampere, åtminstone om bilens laddare klarar av det.

30/3,7 ≈ 8,1 timmar

För en bil som Nissan Leaf vars ombordladdare är på 3,3 kW kommer ett trefasuttag ge följande teoretiska laddtid.

30/3,3 ≈ 9,1 timmar

En laddstolpe är ett uttag med hög effekt

Dags att ge oss ut på vägarna, och där vill vi inte vänta i de långa eoner av tid som vi beräknat ovan.  Det skulle bli väldigt långa mat- och toalettstopp.

Destinationsladdare

Som tur är finns det laddstolpar att tillgå runt om på parkeringar och andra ställen. Dock skall vi komma ihåg att en laddstolpe inte är något annat än ett trefasuttag med högre effekt. För att du skall kunna utnyttja en laddstolpe fullt ut krävs det alltså att bilen kan hantera trefas.

Vi kan titta på hur stor effekt vi kan ta ut på olika laddstolpar, beroende på hur de är avsäkrade.

Ström Effekt i enfas Effekt i trefas
10 2,3 kW
16 3,7 kW 11 kW
32 22 kW
64 43 kW

Fördelen med laddstolpen är att den kan tala om för bilen hur stort effektuttag du kan göra från stolpen. Bilen kommunicerar via kontakten och ser till att den laddar på bästa möjliga sätt.

Om du har en bil som klarar att utnyttja alla tre faserna så ser vi att tiderna drastiskt förändras, under förutsättning att bilens laddare klarar av så höga effekter:

30/11 = 2,7 timmar
30/22 = 1,4 timmar
30/43 = 42 minuter

Går det inte fortare än så att ladda bilen?

Jo då, bara lugn. Kommer du ihåg att bilens batteri skulle ha likström? Än så länge har vi bara tittat på hur lång tid det tar med den laddaren som finns inbyggd i bilen. Om vi stället ser till att omvandlingen från växelström till likström sker utanför bilen kan vi plocka ut en riktigt hög effekt. Det är exakt vad som görs i en laddstation. Dock är det inte alla bilar som har en kontakt för likström, en Renault exempelvis kan endast laddas med sin ombordladdare.

Snabbladdare

Via laddstationen kan batteriet matas direkt med hög likström. Standarden satt till 20 eller 50 kW, vilket ger betydligt snabbare laddtider:

30/20 =1,5 timmar
30/50 ≈ 36 minuter

Bilen kommunicerar via kabeln/kontakten och ser till att ladda bilen på bästa möjliga sätt. Det är dessa som brukar benämnas som snabbladdare.

Tesla har sina egna laddstationer som kallas SuperChargers, vilka har en effekt på 120 kW, som alltså rent matematiskt laddar 30 kW på en kvart.

Från tomt till fullt är inte vanligt

De beräkningar vi gjort har hela tiden utgått från att bilen varit helt tom i batteriet och att den laddas fullt till 100%. Nu är detta inte med verkligheten överensstämmande. Först och främst så är bilen sällan helt tom. Dessutom laddas bilen ganska kvickt upp till 80%, därefter tar det längre tid att toppa upp de där sista 20 procenten.

En annan sak att tänka på är att snabbladdning sliter mer på batteriet, så det är inte fel att ladda under en längre tid med lägre effekt. Hemma så gäller det att du har kablar och kontaktdon som klarar av att belastas hårt under lång tid. Det går att ställa ner effektuttaget så även om du har tillgång till 16 Ampere i ett uttag kan du välja att plocka ut en lägre effekt för att skona alla komponenter mot slitage. Om du kommer ihåg bilden över hur det ser ut hemma hos dig så har du även en huvudsäkring på varje fas vilket gör att kör du för många energikrävande apparater i hemmet samtidigt så kommer huvudsäkringen att lösa ut.

Kontakter och standarder

Nu har vi lite koll på hur det ser ut när vi laddar en elbil. Hur ser det då ut fysiskt, när vi skall ansluta den? I nästa artikel tittar vi närmare på vilka typer av kontakter det finns, och vad olika beteckningar betyder.