Seminar om E-mobilitet-ladeteknikk

Grunnleggende informasjon om E-mobilitet-ladeteknikk Grunnleggende kunnskap om lading av elkjøretøyer

Fremtidens mobilitet følger forskjellige nasjonale rammebetingelser. Vi formidler den grunnleggende kunnskapen – overskuelig og forståelig:

  • Oversikt over ladestandarder, ladeplugger og lademodi
  • Se videoer om hvordan en ladestasjon fungerer
  • Ordliste med faguttrykk enkelt forklart

Hvilke ladestandarder og pluggtyper finnes? Oversikt over de vanlige standardene og deres tilhørende plugghoder

Internasjonalt – og med utgangspunkt i Nord-Amerika, Europa og Kina – har tre ladestandarder etablert seg, med sine spesifikke geometrier for kjøretøyladeplugger og ladekontakter. Videre er pluggen for AC-lading (modus 3, situasjon B og C) annerledes oppbygget enn pluggen for DC-lading (modus 4). Med vår brede CHARX-portefølje dekker vi samtlige brukssituasjoner:

Vanlige ladestandarder og deres plugghoder

Type 1-standard for Nord-Amerika forutsetter ingen ladeplugg på infrastruktursiden. I Europa brukes det i slike situasjoner en adapterkabel som på kjøretøysiden består av en type 1-ladeplugg og på infrastruktursiden en type 2-ladeplugg.

Hvilken ladestandard gjelder hvor? Dagens utbredelse på verdenskartet

Interaktiv Image Map: Utbredelse av ladestandard type 1 (blå), type 2 (grønn) og GB/T (mørkegrå) på verdenskartet
Type 1
Type-1-standard ble innført i USA, og har etablert seg i landene med blå farge. Den har sitt utgangspunkt i standardene SAE J1772 og IEC 62196. AC- og DC-lading foretas via kun en CCS-type-1-ladekontakt i kjøretøyet.
Type 1
Type 2
Med utgangspunkt i Europa har type-2-standarden utbredt seg i landene med grønn farge. Den har sitt utgangspunkt i standard IEC 62196. AC- og DC-lading foretas via kun en CCS-type-2-ladekontakt i kjøretøyet.
Type 2
GB/T
GB/T-ladestandarden gjelder utelukkende for Kina, og har sitt utgangspunkt i standard GB/T 20234. En CCS-standard for det kinesiske markedet har så langt ikke fått sitt gjennombrudd. For AC- og DC-lading kreves det derfor separate kjøretøyladekontakter.
GB/T
Udefinert
I landene med lysegrå farge er en ladestandard så langt ikke definert som offisiell standard – eller vi innehar ingen opplysninger.
Udefinert
Type 1 og type 2
I landene med blå-grønn skravering benyttes for tiden type 1 og type 2 parallelt. Her vil mest sannsynlig en av de to standardene bli etablert i fremtiden.
Type 1 og type 2

AC- og DC-lading: Hva er forskjellen? Og hva anbefales i hvilke situasjoner?

AC-lading
Vekselstrømsnettet (AC, Alternating Current) fra forsyningsnettet flyter først til kjøretøyet via ladestasjon og ladekabel – kontrollert, men uten omforming. En AC/DC-omformer som er installert i kjøretøyet, den såkalte Onboard-Charger, er den som omformer den til likestrøm (DC, Direct Current), som batteriet kan lades med. Ettersom AC-ladestasjoner dermed ikke trenger noen form for omformingselektronikk, er de vanligvis rimeligere sammenlignet med DC-ladestasjoner, og også mer attraktive for privat bruk. Avhengig av ladestasjon, ladekabel og Onboard-Charger oppnås ladeeffekt opptil 22 kW. På grunn av disse forholdsmessig lave effektene er AC-lading mer skånsomt for batteriet, og anbefales alltid dersom kjøretøyet parkeres i over 30 minutter, for eksempel i carporten om natten, i garasjen eller på hotellet, samt på dagtid ved restauranter og kjøpesentre.

DC-lading
Her er ladepluggenes effektkontakter og ledertverrsnitt større enn ved AC-lading. Betydelig høyere ladeeffekt kan overføres, og da opptil 500 kW (High Power Charging, HPC), noe som reduserer ladetiden betraktelig. Derfor snakker man også om hurtiglading eller ultrahurtiglading. I motsetning til AC-lading foregår AC/DC-omformingen allerede i ladestasjonen, der tilsvarende effektelektronikk er installert. DC-lading er derfor mer kompleks og dyrere, og brukes hovedsakelig i kommersielt øyemed. Ladetypen anbefales ved lengre strekninger med korte pauser, slik at rekkevidden kan lades opp igjen på få minutter, for eksempel på rasteplasser langs motorveien.

Hvilke lademodi finnes for AC- og DC-lading? Ladeprosessen kan foregå på forskjellige måter

Lademodus 1
Lademodus 2
 Lademodus 3, situasjon A
Lademodus 3, situasjon B
 Lademodus 3, situasjon C
Lademodus 4
Lademodus 1

Kjøretøyet lades med vekselstrøm på en husholdningsstikkontakt. Ved enfasenett kan spenning opptil 250 V være tilkoblet, på trefasenett opptil 480 V. Ladestrømmen kan være maksimalt 16 A. Her foregår det ingen kommunikasjon mellom kjøretøy og ladepunkt. En ufravikelig forutsetning er sikring via feilstrømvernebryter. Fordi det ikke alltid er mulig ved eldre installeringer, er ikke dette en lademodus som Phoenix Contact anbefaler.

Lademodus 2

Som modus 1, maksimal ladestrøm er her likevel 32 A og ladekabelen er utstyrt med en såkalt In-Cable-Control-and-Protection-Device (IC-CPD). Denne enheten har en feilstrømbeskyttelsesanordning (FI), den kommuniserer med kjøretøyet og styrer slik ladeprosessen.

 Lademodus 3, situasjon A

I modus 3 lades kjøretøyet med vekselstrøm via en ladestasjon eller Wallbox der den påkrevde feilstrømvernebryteren allerede er integrert. Ladestasjonen tar seg av kommunikasjonen med kjøretøyet. Kjøretøyet kan lades enfaset med opptil 250 V eller trefaset med opptil 480 V og en ladestrøm på opptil 63 A. Modus 3 inndeles i tre situasjoner:

Ved situasjon A brukes en ladekabel som er fast tilkoblet kjøretøyet. Dermed har den en plugganordning kun i den ene enden – infrastrukturladepluggen – som plugges inn i ladestasjonens ladekontakt. Situasjon A er riktignok foreskrevet som standard, men forekommer så godt som aldri i dagens praksis.

Lademodus 3, situasjon B

Ved situasjon B trenges det en såkalt mobil AC-ladekabel, som for eksempel oppbevares i bagasjerommet. Den har en plugganordning i begge ender: Den ene enden, kjøretøyladepluggen, føres inn i kjøretøyladekontakten. Den andre enden, infrastrukturladepluggen, plugges inn i ladestasjonens ladekontakt. Situasjon B brukes hovedsakelig på offentlige ladestasjoner.

 Lademodus 3, situasjon C

Situasjon C er omvendt av situasjon A, da ladekabelen her er fast tilkoblet ladestasjonen. I den andre enden har den en plugganordning – kjøretøyladepluggen – som plugges inn i kjøretøyladekontakten. Situasjon C finner man meget ofte ved privat bruk.

Lademodus 4

Denne modusen er den eneste som definerer DC-lading på hurtigladestasjoner. På grunn av den høye ladestrømmen på opptil 500 A gjelder skjerpede sikkerhetskrav. Derfor tilkobles ladekabelen her alltid fast til ladestasjonen. En pluggbar forbindelse er kun tilrettelagt på kjøretøysiden – i form av kjøretøyladepluggen, som føres inn i kjøretøyladekontakten. En inndeling av modus 4 i tre situasjoner (som ved modus 3) foretas dermed ikke. Videre må temperaturen i ladepluggens effektkontakter overvåkes, samt ytterligere beskyttelsesfunksjoner som f.eks. isolasjonsovervåking.

Hva er Combined Charging System (CCS)? Et universelt ladegrensesnitt for AC- og DC-lading

Sammen med ledende bilprodusenter har vi utviklet Combined Charging System (CCS). Det helt spesielle er CCS-ladekontakten i kjøretøyet, der både AC- og DC-ladeplugger passer inn. Elkjøretøyet trenger dermed kun ett ladegrensesnitt for AC- og DC-lading.

Ladestandardene type 1 og type 2 har plugghode som er bygget etter CCS-prinsippet. Allerede i 2013 ble CCS type 2 av EU-kommisjonen erklært som offisiell ladestandard for hele Europa. I mellomtiden har vårt mål om å etablere CCS som global hurtigladestandard, blitt virkelighet i store deler av verden. Og CCS får sitt gjennombrudd i stadig flere land.

Virkemåte Combined Charging System (CCS)

Hvilke fordeler gir CCS i praksis?

  • Fleksibel AC- og DC-lading med kun én ladekontakt
  • Kjøretøyprodusenter sparer komponenter, plass og kostnader
  • Optimal sikkerhet ved hjelp av aktuatorlåsemekanisme og temperaturovervåking
  • Høy akseptans og utbredelse i store deler av verden
Aktuatorlåsemekanisme i CCS-ladekontakten

Låsing av ladepluggen For optimal sikkerhet under lading

Som standard er samtlige CCS-ladekontakter utstyrt med en elektromekanisk låseaktuator. Under ladeprosessen låser den ladepluggen på siden eller direkte på festehaken i plugghodet.

Aktuatorbolten er konstruert for å tåle høye uttrekkskrefter. Det er derfor ikke mulig å trekke ut ladepluggen under ladeprosessen.

PT1000-temperatursensorer på effektkontaktene

Nøyaktig temperaturovervåking Pålitelig beskyttelse mot overoppheting

En sikker ladeprosess omfatter også overvåking av temperaturen i CCS-ladesystemet. I henhold til IEC 62196 skal oppvarmingen ikke overstige 105 °C. Temperaturavhengige motstandssensorer, for eksempel Pt 1000, sørger derfor for rask og nøyaktig temperaturmåling på DC-effektkontaktene.

Ladekontrolleren mottar temperaturverdiene via tilhørende signalutganger. Hvis det oppstår overoppheting, for eksempel ved for høye utetemperaturer eller overlast, kan ladekontrolleren avbryte ladeprosessen eller redusere ladeeffekten.

Hvordan fungerer en ladestasjon? Hvordan fungerer ladeprosessen? Hva må man passe på ved Engineering?

Dagens ladestasjoner og Wallboxes må, i samsvar med bruksområdet, imøtekomme tidvis strenge krav til tilgjengelighet, sikkerhet og komfort. Komplekse oppsett med mange forskjellige komponenter er absolutt ingen sjeldenhet. Våre videoer gir en oversiktlig forklaring av strukturen og samspillet mellom de enkelte komponentene, og viser hvordan man imøtekommer samtlige krav til en moderne og nettorganisert ladeinfrastruktur.

Hvordan kommer ladestrømmen inn i elkjøretøyet?
Hvordan kommer ladestrømmen inn i elkjøretøyet? MovingImage

Hvordan kommer ladestrømmen inn i elbilen? Funksjonsenhet Lading

  • Effektelektronikk
  • Effektkontaktor
  • Sikring
  • Kjøleenhet
  • Ladekabel
  • Infrastrukturladekontakt
  • Kjøretøyladekontakt
Hvordan styres og overvåkes ladeprosessen?
Hvordan styres og overvåkes ladeprosessen? MovingImage

Hvordan styres ladeprosessen? Funksjonsenhet Styre og overvåke

  • Ladekontroller
  • Energimåling
  • Feilstrømmåling
  • Isolasjonsovervåking
  • Temperaturmåling
Hvordan kommuniserer ladestasjoner med brukere og annet?
Hvordan kommuniserer ladestasjoner med brukere og annet? MovingImage

Hvordan kommuniserer ladestasjoner? Funksjonsenhet Nettorganisere og kommunisere

  • Brukerautorisasjon via RFID
  • LED-statusindikator
  • Touch-betjening
  • Trådløs tilkobling via mobilradio
  • Kablet tilkobling via Ethernet
  • Ethernet-overspenningsbeskyttelse
Hvordan forebygger man kostnadskrevende svikt i ladestasjoner?
Hvordan forebygger man kostnadskrevende svikt i ladestasjoner? MovingImage

Hvordan forebygger man kostnadskrevende svikt? Funksjonsenhet Forsyne og beskytte

  • Strømforsyning
  • Overspenningsbeskyttelse
  • Komponentbeskyttelse
  • Lastmåling
  • Energiovervåking
Hvordan kables og installeres ladestasjoner?
Hvordan kables og installeres ladestasjoner? MovingImage

Hvordan foretas kabling og installering? Funksjonsenhet Tilkoble

  • Kabelinnføring
  • Effekttilkobling for forsyning
  • Segmentering og potensialfordeling
  • Datatilkobling
  • Stikkontakt og USB-tilkobling for vedlikehold

Ordliste Faguttrykk og forkortelser enkelt forklart

Hvert forretningsområde utvikler et eget språk og terminologi, også for å kunne gi nye teknologier et eget navn. Her finner du forklaring av begreper og forkortelser som ofte benyttes innen E-mobilitet:

Kjøretøyer

  • EV: Electric Vehicle: Samlebegrep på alle kjøretøyer som driftes elektrisk enten komplett eller delvis.
  • BEV: Battery Electric Vehicle: Rent elektrisk drevet kjøretøy som har en drivenergi som lagres i kjemisk form i batterier.
  • HEV: Hybrid Electric Vehicle: Kjøretøy som har både en forbrenningsmotor og en batterielektrisk drivenhet.
  • PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle: Som HEV, batteriet kan likevel lades eksternt via en ladeplugg (Plug-in).

Ladeplugger og -kontakter

  • Inlet: Ladekontakt i elkjøretøyet som kjøretøyladepluggen plugges inn i. Kalles også kjøretøyladekontakt.
  • Connector: Ladeplugg som elkjøretøyets ladekontakt plugges inn i. Kalles også kjøretøyladeplugg.
  • Plug: Ladeplugg som plugges inn i ladestasjonens ladekontakt. Kalles også infrastrukturladeplugg.
  • Socket Outlet: Ladekontakt i ladestasjonen som et kjøretøy tilkobles via en mobil AC-ladekabel og som lades i henhold til lademodus 3, situasjon B. Kalles også infrastrukturladekontakt.

Lademetoder og -standarder

  • AC-lading: Lading med en- eller trefaset vekselstrøm (lademodus 1, 2 eller 3).
  • DC-lading: Lading med likestrøm (lademodus 4).
  • CCS: Combined Charging System: Ladepluggsystem for type 1 og type 2 der både AC-lading og DC-lading er mulig med kun én kjøretøyladekontakt.
  • Combo: Utdatert betegnelse på CCS.
  • Type 1: Ladepluggeometri for Nord-Amerika og ytterligere regioner, definert i standardene SAE J1772 og IEC 62196-3.
  • Type 2: Ladepluggeometri for Europa og ytterligere regioner, definert i standard IEC 62196-3.
  • GB/T: Nasjonale kinesiske standarder. Standard GB/T 20234 definerer ladepluggeometrien for Kina.
  • HPC: High Power Charging, også ultrahurtiglading: DC-lading med effekt fra 150 kW. For tiden er lading med væskekjøling med CCS type 1 og CCS type 2 opptil 500 kW mulig.
  • MCS: Megawatt Charging System: Ladestandard som er under utvikling, for DC-lading av nyttekjøretøyer med effekt fra 1 til 4,5 MW.
  • V2G: Vehicle-to-Grid, form for toveislading: Kjøretøyet kan ikke bare lades fra forsyningsnettet, men ved behov også mate energi tilbake til nettet.
  • V2H: Vehicle-to-Home: Som V2G, men her fungerer kjøretøyet som husholdningsbatteri. Batteriets avgitte energi flyter ikke tilbake til nettet, men brukes for å optimalisere hjemmets autarki (selvforsyning).

Ladeinfrastruktur

  • Ladepunkt: Mulighet for å koble til og lade et kjøretøy. En ladestasjon har ett eller flere ladepunkter.
  • Ladesystem: Samspill mellom samtlige tekniske komponenter innenfor en ladestasjon (elektromekanikk, elektronikk, programvare) som kreves for å lade et kjøretøy.
  • Wallbox: Ladesystem for veggmontering i produsentspesifikk design og hus. Kalles også Wallbox. Hovedsakelig for privat AC-lading i husholdning med opptil 11 eller 22 kW, for eksempel i garasje eller i carport. Brukes i tiltagende grad også for privat DC-lading kombinert med et solenergianlegg.
  • Ladestasjon: Enkeltstående ladesystem i produsentspesifikk design og hus. Hovedsakelig for offentlig eller delvis offentlig AC- og/eller DC-lading inkl. avregningssystem, for eksempel i parkeringshus, på hoteller og kjøpesentre.
  • EVSE: Electric Vehicle Supply Equipment: Se Wallbox og Ladestasjon.
  • Ladepark: Samling med flere offentlige eller delvis offentlige ladestasjoner, for eksempel på motorveirasteplasser, parkeringsplasser eller i parkeringshus.
  • CPO: Charging Point Operator: Foretaket eller den juridiske personen som drifter enkelte ladepunkter eller ladeanlegg og som fakturerer brukerne av kjøretøyene for energien som benyttes.

Kommunikasjon og styring

  • CP: Control Pilot: Signalkontakt eller signalledning i type-1-, type-2- og GB/T-ladekabel. Brukes for å overføre styreinformasjon mellom ladestasjon og kjøretøy.
  • PP: Proximity Pilot: Signalkontakt eller signalledning i type-2-ladekabel. Sender informasjon til kjøretøyet om at lading pågår med en bestemt ladestrøm, slik at startsperren aktiveres.
  • CC: Connection Confirmation: Signalkontakt eller signalledning i GB/T-ladekabelen. Sender informasjon til kjøretøyet om at lading pågår med en bestemt ladestrøm, slik at startsperren aktiveres.
  • CS: Connection Switch: Signalkontakt eller signalledning i type-1-ladekabelen. Sender signal til ladestasjonen dersom låsehendelen på ladepluggen betjenes, slik at denne bryter ladestrømmen.
  • IC-CPD: In-Cable-Control-and-Protection-Device: En styre- og beskyttelsesanordning som er integrert i ladekabelen. Muliggjør enfaset AC-lading i henhold til lademodus 2 på husholdningsstikkontakter med effekt opptil 3,6 kW.
  • Backend: Tilrettelegger for drift av CPO-ens ladepunkter på dennes programvareside. Omfatter brukeradministrering, utføring av betalinger (vanligvis via tredjepart/tjenesteyter eller Roaming-leverandør) samt en teknisk overvåking av ladepunktene via en sky.
  • OCPP: Open Charge Point Protocol: Brukes til kommunikasjon mellom ladestasjonen og Backend.