Sähköauton lataus selitetty: teknologia, suorituskyky ja käytännön tekijät

Sähköauton akun lataus tarkoittaa sähkön siirtämistä akkuun, jossa se varastoituu kemiallisena energiana. Tämä tapahtuu elektronien ja ionien liikkeen kautta akkukennojen kahden elektrodin, katodin ja anodien, välillä, jotka on erotettu elektrolyytillä.

Latauksen aikana elektronit virtaavat virtalähteestä (esim. latausasemasta) katodiin. Samanaikaisesti positiiviset ionit liikkuvat elektrolyytin läpi katodista anodille. Kun akku on täyteen ladattu, se varastoi energiaa korkean potentiaalieron muodossa napojen välillä, valmiina syöttämään ajoneuvoa.

Prosessi on käänteinen. Purkauksen aikana elektronit virtaavat anodista katodiin ulkoisen piirin kautta, jolloin syntyy virta sähkömoottorin käynnistämiseksi.

Latauksen suorituskyky

Latauksen suorituskyky vaihtelee merkittävästi sähköautomallien välillä, ja siihen vaikuttaa useita keskeisiä tekijöitä:

Akkupaketin kokoonpano

Akkupaketin jännite vaikuttaa maksimilatausnopeuteen. Esimerkiksi 50 kW:n DC-lataus CCS-laturi, joka syöttää 125 A, vaatii vähintään 400 V saavuttaakseen täydet tehot. 300 V:n paketti on rajoitettu 37,5 kW:iin (300 V × 125 A).

Samoin useimmat CCS HPC -laturit ovat rajoitettuja 500 A:iin. Tämä tarkoittaa, että 400 V:n paketti voi tukea jopa 200 kW, kun taas 300 V:n paketti rajoittuu 150 kW:iin.

Sellaiset mallit kuin Volvo EX90, Polestar 3 ja Nio EL8 väittävät tukevansa 250 kW:n latausta 400 V arkkitehtuureissa, mutta tämä riippuu latureista, jotka eivät ole rajoitettuja 500 A:iin.

800 V sähköautot 400 V latureissa

800 V:n sähköautojen lataus voi olla rajoittunut vanhemmilla 400–500 V latureilla. Esimerkiksi Tesla Superchargerit on rajoitettu 500 V:iin, mikä vähentää latausnopeuksia 800 V ajoneuvoissa.

Jotkut sähköautot, kuten Mercedes CLA, eivät tue lataamista 400 V latureilla,

Invertteritekniikka

Jotkut sähköautot käyttävät sisäisiä inverttereitä muuntamaan jännitettä ja mukautumaan eri laturityyppeihin. Tämä on erityisen hyödyllistä, kun 800 V ajoneuvot kytkeytyvät vanhempiin 400 V DC-latureihin. Invertteri korottaa jännitteen sisäisesti, jolloin ajoneuvo voi latautua vaikka laturi ei natiivia 800 V lähtöä tukisikaan.

Kuitenkin tällä jännitemuunnoksella on tehokkuusrajoituksia, mikä johtaa pienentyneisiin huippulatausnopeuksiin. Tarkka suorituskyky riippuu ajoneuvon invertterin arkkitehtuurista ja lämpöhallintajärjestelmän ominaisuuksista.

Esimerkki maksimilatausnopeuksista invertterin jännitemuunnosta käytettäessä:

Lucid Gravity sisältää kehittyneen invertteri-boost-järjestelmän, jonka ansiosta korkeajännitelataus (926 V) matalamman jännitteen lähteistä, kuten Tesla V3 (~500 V) Superchargereista, on mahdollista. Se toteutuu upottamalla boost-muunnin takamoottorin voimansiirtoyksikköön—käyttäen moottorin staattoria ja SiC-transistoreita jännitteen korottamiseen—ilman merkittävää painonlisää (vain ~5 kg) tai lämpöhallinnan heikentymistä.

Jakolataus

Tämä menetelmä jakaa akkupaketin kahteen 400 V osaan. Mallit kuten Audi Q6 e-tron ja Porsche Macan tukevat jopa 135 kW 400 V latauksella ja jopa 270 kW 800 V latauksella. Tesla Cybertruck voi saavuttaa 230 kW 500 V Superchargereilla.

Lämpötila

Akkujen lämpötila vaikuttaa kriittisesti latausnopeuteen. Kylmissä olosuhteissa lataus voi hidastua yli 50 % akunhallintajärjestelmän (BMS) rajoitusten vuoksi. Monet sähköautot esilämmittävät akun navigoidessaan latausasemalle.

Kuumassa säässä BMS voi myös rajoittaa latausta ylikuumenemisen estämiseksi. Optimaaliset latauslämpötilat ovat 25–35 °C (77–95 °F). Yli 50–60 °C lämpötiloissa latausta saatetaan rajoittaa akun terveyden suojaamiseksi.

Nopeaa latausta tukevissa sähköautoissa on oltava tehokkaat lämpöhallintajärjestelmät akun ihanteellisen lämpötilan ylläpitämiseksi latauksen aikana.

EVKX:n latauskäyrät heijastavat optimaalisia olosuhteita:

• Akku on riittävän lämmin maksiminopeuden saavuttamiseksi.
• Akku pysyy turvallisissa rajoissa 0–100 % latauspysähdyksen aikana.

BMS-ohjelmisto

BMS-ohjelmisto muokkaa myös latauskäyriä. Valmistajat tasapainottavat latausnopeutta akun käyttöiän kanssa. Koska nopea lataaminen kiihdyttää vanhenemista, jotkut sähköautot rajoittavat latausnopeutta tai suuritehoisten latauspysähdysten määrää.

Esimerkiksi:

• Toyota BZ4X sallii vain kaksi nopeaa latauspysähdystä 24 tunnin aikana.
• Porsche Taycan antaa käyttäjien rajoittaa latausnopeutta (esim. 270 kW:sta 200 kW:iin) kulumisen vähentämiseksi.

Latausnopeusesimerkit

EVKX tarjoaa jokaiselle sähköautomallille todellisiin olosuhteisiin perustuvia latauksen suorituskykytietoja ja kaavioita:

• Zeekr 7x Long Range AWD: Yli 430 kW huipputehoa.

  Tämä malli tarvitsee yli 650 A saavuttaakseen täyden tehon. 400 V latureilla se on rajoitettu 80 kW:iin. Latauskäyräkaavio näyttää kaikki kolme tilannetta.

  

• Kia EV6 GT: Korkea huippulatausnopeus tasaisella käyrällä, ihanteellinen pitkiin matkoihin.

  

• Nissan Ariya: Kohtalainen huippulatausnopeus, mutta tasainen käyrä.

  

Lopuksi

Pitkillä matkoilla latauskäyrän muoto on tärkeä. Tasaiset käyrät tukevat pidempiä ja tasaisempia pysähdyksiä, kun taas huippupainotteiset käyrät hyödyttävät nopeita täydennyspysähdyksiä. EVKX auttaa sinua vertailemaan ja ymmärtämään kunkin mallin todellisen maailman suorituskykyä.