I delar av världen, med början i Nordamerika, Europa och Kina, har man etablerat tre olika laddstandarder med speciell form på ladduttaget och laddintaget. Dessutom är kontakten för växelströmsladdning (AC, läge 3, typ B och C) av en annan konstruktion än den för DC-laddning (läge 4). Med vår breda CHARX-portfölj täcker vi in alla användningsområden:
Typ-1-standarden för Nordamerika föreskriver inget laddhandtag på infrastruktursidan. I Europa används en adapterkabel för detta fall, som på fordonssidan består av ett typ-1-laddhandtag och ett typ-2-laddhandtag på infrastrukursidan.
Växelströmsladdning
Växelströmmen (AC, Alternating Current) från strömförsörjningen/nätet går först via laddstationen och laddkabeln till bilen – kontrollerat, men utan omvandling. Det är först i bilen där det finns en inbyggd AC/DC-växelriktare, en så kallad onboard charger, som växelströmmen omvandlas till likström (DC, Direct Current), som batteriet laddas med. Eftersom AC-laddstationer därför inte behöver någon omvandlingselektronik är de förhållandevis billiga jämfört med DC-laddstationer, och därför ofta ett attraktivt val för privata tillämpningar. Beroende laddstationen, laddkabeln och onboard chargern kan man uppnå en laddningseffekt på upp till 22 kW. På grund av den relativt låga effekten är växelströmsladdning mer skonsamt för batteriet och rekommenderas om bilen parkeras längre än 30 minuter, t.ex. över natten i carporten, i garaget, på hotellet eller under dagen på restauranger och stormarknader.
DC-laddning
Här har kraftkontakterna och laddhandtagets ledarareor dimensionerats större än vid växelströmsladdning. Betydligt högre laddningseffekter på upp till 500 kW (High Power Charging, HPC) kan överföras, vilket ger avsevärt snabbare laddtider. Därför kallar man det även för snabbladdning eller ultrasnabbladdning. Till skillnad från växelströmsladdningen görs AC/DC-omvandlingen redan i laddstationen, där det finns en integrerad kraftelektronik. Det är en av anledningarna till att DC-laddningen är mer komplex och kostnadskrävande, vilket leder till att den används mest i kommersiella sammanhang. Vid långa körsträckor med korta pauser rekommenderas att ladda bilen några minuter för att förlänga räckvidden, t.ex. på vägkrogar eller rastplatser.
Fordonet laddas med växelström via ett vanligt eluttag hemma. På enfasnät får spänningen vara upp till 250 V, medan den i trefasnät kan vara upp till 480 V. Maximal laddström är 16 A. Ingen kommunikation sker mellan fordonet och laddpunkten. Det är absolut nödvändigt att ha en säkring i form av en jordfelsbrytare (FI). Då det inte alltid är möjligt på äldre installationer avråder Phoenix Contact från denna laddmetod.
Som läge 1, men maximala laddströmmen är 32 A här och laddkabeln är utrustad med en så kallad In-Cable-Control-and-Protection-Device (IC-CPD). Denna enhet innehåller en säkerhetsutrustning (jordfelsbrytare: FI), kommunicerar med fordonet och styr på så vis laddningen.
I läge 3 laddas fordonet med växelström via en laddstation eller wallbox där den obligatoriska jordfelsbrytaren (FI) redan är integrerad. Laddstationen hanterar kommunikationen med fordonet. Bilen kan laddas med enfasström upp till 250 V eller med trefas upp till 480 V och en max. laddström på upp till 63 A. Läge 3 delas in i tre varianter:
I variant A används en laddkabel som är permanent ansluten till fordonet. Den har därför bara en ände med ett kontaktdon – infrastruktur-laddhandtaget – som sätts in i laddstationens ladduttag. Variant A finns beskriven i standarder, men förekommer nästan inte längre i praktiken.
I variant B behövs en så kallad mobil AC-laddkabel som man har med sig i bagageutrymmet. Den har laddkontakter i båda ändarna: Den ena änden är laddhandtaget och sätts in i fordonsintaget. Den andra änden, infrastruktur-laddhandtaget, sätts in i laddstationens laddintaget. Variant B används i huvudsak på offentliga laddstationer.
Laddvariant C fungerar på motsatt vis i förhållande till laddvariant A, eftersom laddkabeln här är fast ansluten till laddstationen. Den andra änden har ett kontaktdon: laddhandtaget som sätts in i fordonsintaget. Variant C förekommer mycket ofta för privat laddning.
Den här metoden är den enda som tillämpar DC-laddning i snabbladdstationer. På grund av de höga laddströmmarna på upp till 500 A gäller högre säkerhetskrav. Därför är laddkabeln alltid fast ansluten till laddstolpen. Det är bara på fordonssidan som ett kontaktdon är jackbart – i form av ett laddhandtag som förs in i fordonsintaget. Därmed har läge 4 ingen indelning i tre olika varianter (som i läge 3). Dessutom krävs en temperaturövervakning av kraftkontakterna i laddhandtaget samt extra skyddsfunktioner i laddstationen, t.ex. en isolationsövervakning.
Tillsammans med ledande biltillverkare har vi tagit fram Combined Charging System (CCS). Det speciella är CCS-laddintaget i bilen, där både AC- och DC-laddhandtag passar. Elbilen behöver alltså endast ett laddgränssnitt för AC- och DC-laddning.
Laddstandarder av typ 1 och typ 2 har en kontaktfronter med en konstruktion som är kompatibel med CCS. Redan 2013 valde Europeiska kommissionen CCS typ 2 till officiell laddstandard i hela Europa. Sedan dess har vårt mål att etablera CCS som global laddstandard kunnat förverkligas i stora delar av världen. Och det är fler och fler länder som går över till CCS.
CCS-laddintagen är som standard utrustade med ett elektromagnetiskt låsställdon. Det låser fast laddhandtaget under laddningen på sidan eller direkt på spärrhaken i kontaktfronten.
Ställdonsbultarna är konstruerade för att klara av höga dragkrafter. Detta gör att laddhandtaget på ett säkert sätt förhindras från att kunna dras ut vid laddning.
För att kunna ladda säkert behövs det också övervakning av temperaturen i CCS-laddsystemet. Enligt IEC 62196 får det inte värmas upp till över 90 °C. Temperaturstyrda resistansgivare, t.ex. Pt 1000, säkerställer därför snabb och exakt mätning av temperaturen på DC-kraftkontakterna.
Temperaturvärdena skickas till laddstyrningen via de avsedda signalutgångarna. Om det uppstår en överhettning, t.ex. på grund av för hög utomhustemperatur eller överbelastning, kan laddstyrningen avbryta laddningen eller minska laddningseffekten.
Dagens laddstationer och väggboxar för elbilar måste delvis uppfylla höga krav på tillgänglighet, säkerhet och komfort. Ofta förekommer en komplex konstruktion av ett stort antal olika komponenter. I våra videor får du tydliga förklaringar av konstruktionen och samspelet mellan de olika komponenterna, och vi visar hur man kan uppfylla alla krav som ställs på modern och uppkopplad laddinfrastruktur.
Inom varje affärsområde växer ett eget språk och egna begrepp fram, inte minst för att sätta namn på nya tekniska lösningar och funktioner. Här hittar du förklaringar på vanliga begrepp och förkortningar som används inom E-Mobility:
Fordon
Laddhandtag, laddintag och ladduttag
Laddmetoder och -standarder
Laddinfrastruktur
Kommunikation och styrsystem
