DC-hurtigopladning

DC-hurtigopladning flytter den primære strømkonvertering ud af bilen og ind i stationen. Den kan hurtigt tilføre energi til rejsen, men det nyttige resultat afhænger af hele kæden af anlæg, station, kabel, køretøj, batteri og ladenetværk.

DC-strømmens vej

Et offentligt hurtigladeanlæg indeholder typisk mere hardware end den synlige ladestander:

En nettilslutning, transformer og koblingsanlæg forsyner anlægget.
Effektkabinetter ensretter vekselstrøm til kontrolleret jævnstrøm.
Konverteringsmoduler kan deles mellem flere ladestandere.
Et væskekølet eller naturligt kølet kabel fører jævnstrøm til køretøjet.
Kontaktorer, isolationsovervågning og beskyttelsessystemer holder højspændingen isoleret, indtil kontrollerne er godkendt.
Køretøjet anmoder om spænding og strømstyrke inden for sine sikre grænser.
Stationen måler energien og rapporterer transaktionen til ladenetværkets backendsystem.

Nogle anlæg tilføjer et stationært batteri for at reducere spidsbelastninger på elnettet, understøtte en begrænset nettilslutning eller flytte tidspunktet for, hvornår energi trækkes fra nettet. Batteriet skaber ikke energi; det skal genoplades, og anlæggets vedvarende effekt afhænger stadig af nettilslutningen og driftsstrategien.

Hvad sker der, efter stikket er sat i?

Den præcise rækkefølge varierer efter ladesystem, men en moderne DC-session følger den samme sikkerhedslogik:

Stationen registrerer stikket og køretøjet.
Lavspændingssignalering bekræfter forbindelsens tilstand og kablets kapacitet.
Stationen og køretøjet etablerer kommunikation på højt niveau.
Føreren eller køretøjet godkendes, medmindre stationen starter uden kontogodkendelse.
Systemerne kontrollerer isolation, låsning, spændingskompatibilitet og fejltilstand.
Stationen hæver sin udgangsspænding, så den svarer til køretøjssiden, før højspændingsforbindelsen lukkes.
Køretøjet anmoder gentagne gange om en tilladt strømstyrke og spænding.
Begge sider overvåger strømstyrke, spænding, isolation, stiktemperatur, nødindgange og kommunikation.
Ved stop falder strømstyrken, kontaktorerne åbner, spændingen aflades efter behov, og stikket låses op.

Denne forhandling forklarer, hvorfor et fysisk kompatibelt stik er nødvendigt, men ikke tilstrækkeligt. En session kan mislykkes før strømoverførslen på grund af kommunikation, certifikater, stationens backend, godkendelse, isolationskontrol, registrering af låsen eller inkompatibel spænding.

Det annoncerede tal er et loft

Betegnelsen “350 kW-oplader” kan beskrive kabinettet, én ladestander under ideelle forhold eller maksimumværdien for en gruppe med effektdeling. Den lover ikke 350 kW til hvert tilsluttet køretøj.

Den øjeblikkelige effekt begrænses af:

Anlæggets tilgængelige effekt på det pågældende tidspunkt
Fordelingen af konverteringsmoduler
Stationens maksimale spænding og strømstyrke
Kablets og stikkets kontinuerlige eller kortvarige boost-strøm
Køling og kontakttemperatur
Køretøjets indtag, ledere og effektelektronik
Batterispændingen og den strømstyrke, køretøjet anmoder om

Effekt er spænding ganget med strømstyrke. En station, der er begrænset til 500 A, kan ideelt levere 200 kW ved 400 V, 350 kW ved 700 V eller 450 kW ved 900 V. Et køretøj med lavere spænding kan derfor være strømbegrænset, selv når det er tilsluttet en ladestander med en langt højere annonceret kilowatteffekt.

Effektdeling kan være statisk, dynamisk eller modulbaseret. Et anlæg kan fordele et kabinet ligeligt, sende ledige moduler til den bil, der kan bruge dem, eller begrænse den samlede effekt på grund af transformerens eller batteriets grænser. Stationens skærme og apps forklarer ikke altid, hvilken grænse der er aktiv.

Bedøm en bil efter tilført energi og tid

Spidseffekt er nem at markedsføre og ofte en dårlig målestok for rejser. En retfærdig sammenligning angiver:

Ladetilstanden ved start og slutning
Tilførte kilowatttimer
Forløbet ladetid
Gennemsnitlig effekt over netop dette interval
Batteriets og omgivelsernes temperatur
Forvarmnings- eller forkølingstilstand
Stationens spændings- og strømkapacitet
Om værdien er målt, certificeret eller oplyst af producenten

En tilførsel på 60 procentpoint til et batteri på 120 kWh overfører langt mere energi end 60 procentpoint til et batteri på 60 kWh. To tider for “10–80%” kan ikke sammenlignes uden at kende den tilførte energi.

Den gennemsnitlige effekt for et sessionsinterval er:

Gennemsnitlig effekt = leveret energi ÷ forløbet tid

Hvis 56 kWh når køretøjet på 18 minutter, er stationens gennemsnitlige effekt omkring 187 kW:

56 kWh ÷ 0.3 h ≈ 187 kW

Forskellen mellem elmåler og batteri har stadig betydning. Den energi, stationen leverer, kan være større end den lagrede energi, fordi køretøjet bruger effekt til pumper, ventilatorer, opvarmning, køling, elektronik og interne tab.

Batteritemperatur, ladekurver, C-rate, spændingsarkitektur og termisk adfærd ved gentagne sessioner forklares i How an EV Battery Charges. Denne artikel behandler grænsefladen mellem station og rejse i stedet for at gentage batteriteorien.

Ankom med lav ladetilstand, men med en margen

Mange elbiler modtager deres højeste DC-effekt ved en forholdsvis lav ladetilstand og reducerer derefter effekten, efterhånden som batteriet fyldes. Ruteplanlægningen kan udnytte dette ved at ankomme med en lav, men sikker reserve og kun lade nok til at nå det næste egnede stop.

Den laveste teoretiske ankomstprocent er sjældent det bedste mål. Tag højde for:

Vejr og vind
Højdeforskelle
Omkørsler og vejlukninger
Anhængerkørsel eller last på taget
Defekt oplader eller kø
Et koldt batteri eller manglende forvarmning eller forkøling
Den energi, der kræves for at nå et alternativt anlæg

Det er heller ikke en universel regel at køre videre ved 80%. Hvis effekten forbliver høj, den næste driftssikre station ligger langt væk, eller forholdene er dårlige, kan det være rationelt at lade ud over 80%. Hvis effekten er faldet kraftigt, og et andet driftssikkert anlæg ligger tæt på, kan det forkorte rejsen at køre tidligere.

Køretøjets effektivitet forbinder ladehastigheden med hastigheden på vejen. En bil, der tilføres energi med 180 kW, men bruger 30 kWh/100 km, opnår rækkevidde med samme hastighed som en bil, der tilføres 120 kW og bruger 20 kWh/100 km, før andre forskelle medregnes. Kilowatt alene bestemmer ikke rejsetempoet.

Forvarmning, forkøling og gentagne stop

Hvis en kompatibel DC-station vælges i køretøjets navigation, kan bilen muligvis forberede batteriet før ankomsten. Manuel klargøring, rutebaseret automatisering eller planlagt afgang kan også være tilgængelig.

Forvarmning eller forkøling kræver tid og energi. Det kan ikke overvinde en inkompatibel station, en meget høj ladetilstand ved ankomst, effektdeling på anlægget eller et batteri uden for køretøjets regulerbare temperaturområde. En oplader, der kun indtastes via en telefonapp, udløser muligvis ikke bilens rutebaserede klargøring.

På lange rejser er gentagelighed vigtig. Kørsel med høj hastighed, anhængerkørsel, sommervarme og flere på hinanden følgende ladestop belaster kølesystemet. Et køretøj med en moderat, men stabil kurve kan klare sig bedre end et med en højere spidsværdi ved første session, som ikke kan gentages.

Dækning er mere end punkter på et kort

En stationsmarkør beviser ikke, at det er et nyttigt ladestop. Ruteplanlægningen bør tage højde for:

Antallet af ladepladser, der kan bruges uafhængigt
Stik- og spændingskompatibilitet
Kabellængde og parkeringsretning
Stationens aktuelle status og driftssikkerhed på det seneste
Effektdeling
Åbningstider og fysisk adgang
Anhængervenlige eller gennemkørbare pladser
Belysning, vejrbeskyttelse, toiletter og mad
Mobildækning og alternativ godkendelse
Pris, gebyrer for optagelse af pladsen og parkeringsrestriktioner
Et troværdigt alternativt anlæg

Det følgende kort er et historisk øjebliksbillede fra juni 2023. Det illustrerer netværkets geografi, ikke Electrify Americas aktuelle dækning.

Ladenetværk kan variere lige så meget i anlægsdesign som i størrelse. Teslas integrerede økosystem af køretøj, ruteplanlægning og Superchargere reducerede flere kompatibilitetsvariabler for egne køretøjer. Åben adgang og indførelsen af SAE J3400 udvider den mulige køretøjsgruppe, men stationens generation, adaptergodkendelse, spænding, kabellængde og netværksgodkendelse bestemmer stadig resultatet.

IONITY er et eksempel på et europæisk CCS-netværk med høj effekt, der er opbygget omkring større rejsekorridorer. Førerens praktiske vurdering bør stadig tage udgangspunkt i det konkrete anlæg i stedet for at antage, at alle steder har identisk udstyr eller tilgængelighed.

Godkendelse, betaling og protokoller

Flere kommunikationsgrænseflader eksisterer samtidigt:

Kommunikationen mellem køretøj og station styrer energioverførslen.
ISO 15118 Plug & Charge kan bruge kontraktcertifikater, der opbevares i køretøjet, til automatisk godkendelse og afregning.
OCPP forbinder et ladepunkt med dets administrationssystem med henblik på godkendelse, transaktioner, overvågning, konfiguration og intelligent opladning.
Roamingsystemer forbinder mobilitetsudbydere og ladeoperatører.
En betalingsterminal, app, RFID-legitimation, QR-proces eller et betalingskort kan give ad hoc-godkendelse.

Understøttelse af ét lag garanterer ikke de andre. En station kan implementere OCPP uden køretøjsbaseret Plug & Charge, og en bil kan understøtte ISO 15118, mens et netværk mangler det nødvendige certifikat- og kontraktøkosystem.

EU-reglerne giver et nyttigt eksempel på kundevendte krav: Offentlige anlæg, der etableres efter de gældende bestemmelser, skal understøtte ad hoc-betaling, og stationer på eller over 50 kW skal inden sessionen vise en ad hoc-energipris pr. kWh samt et eventuelt gebyr for optagelse af pladsen. Reglerne på andre markeder er anderledes.

Føreren bør sammenligne den endelige tarif, ikke kun elkomponenten. Sessionsgebyrer, tidsafgifter, roamingtillæg, abonnementsordninger, parkeringsafgifter og tomgangsgebyrer kan ændre totalprisen.

Hvis en session ikke vil starte

En systematisk kontrol er hurtigere end gentagne gentilslutninger:

Læs stationens og køretøjets meddelelser, før de afvises.
Bekræft, at stikket er sat helt i, og at kablet ikke trækker sidelæns.
Prøv stationens stopkommando, lås køretøjet op, og tilslut derefter igen én gang.
Kontrollér, om stationen kræver godkendelse via app, RFID, betalingskort eller Plug & Charge.
Prøv en anden ladestander på samme anlæg; den kan bruge andre effektmoduler eller anden kabelhardware.
Hvis det er sikkert og praktisk, så kør til et alternativ i nærheden i stedet for at opbruge reserven.
Indberet den præcise ladeplads, stikket, tidspunktet og fejlen til operatøren.

Brug ikke improviserede adaptere, hold ikke et beskadiget stik på plads, omgå ikke en lås, og fortsæt ikke efter synlige lysbuer, blotlagte ledere, indtrængende væske, røg eller kraftig varme i stikket. Brug kun stationens nødstop i en nødsituation, ikke som den normale måde at afslutte en session på.

Stikfamilier og adapterbegrænsninger gennemgås i EV Charging Connectors and Inlets. Den komplette systemoversigt findes i EV Charging: The Complete System.