Elbilen er sjefen

HurtigladingHvorfor er hurtiglading så treigt i kulda? Er det laderne som er stivfrosne, kabelen eller batteriene? 

ABB delte i sin tid kunnskap med oss for å forklare hva som skjer. Erfaring var henta fra bruk av CHAdeMO-ladere. Vi antar det samme gjelder Combo/CCS. Teslas superlading er en egen historie. Som vanlig har de funnet en løsning - se fotnote.

Vi gjorde oss tidlig en egen erfaring. Og deretter noen tanker som vi skrev om i hurtiglading i kulda. Hver vinter får mange nye elbilister en liten overraskelse når de ser at hurtig ikke alltid er så hurtig. Det er greit å vite hva du kan forvente i vintermånedene.

blogg121219sjefelektroderHvordan virker litiumbatterier?

Battericellene består av en positiv og en negativ elektrode og en elektrolytt som gir litiumionene mulighet til å forflytte seg mellom elektrodene. I den ene eller andre retningen, avhengig av om vi lader eller utlader batteriet. Når batteriet lades, dyttes positive litiumioner til den negative elektroden helt til det er fullt der, og batteriet dermed er å anse som fulladet.

Hva er egentlig hurtiglading?

Forskjellen er at du raskere tilfører strøm enn ved vanlig lading. Energimengden måles i kilowattimer (kWt) og er en funksjon av spenning (Volt), strømstyrke (Ampere) og tid (timer).

Ved hurtigladingen som vi i dag kjenner for de fleste elbilene, likestrøm med CHAdeMO eller CCS/Combo, er spenningen ca 400V istedenfor ca 230V som er i de vanlige ladeuttakene våre. Størst forskjell er det derfor på strømstyrke. Ved normallading er den 10-13A varierende med biltype, mens ved hurtiglading kan den være opptil 125A.

Da kan vi få en ladeeffekt (målt i Watt) som er 20 ganger høyere enn ved normallading. Eller 40-50 ganger raskere med Teslas superladere. Og da forkorte ladetiden like mye.

Hvem har kontrollen på ladingen?

Avgjørende for hvor fort ladingen kan foregå, er batteriets tilstand målt gjennom cellespenning og -temperatur. Dette er det elektronikken i bilen som skal ha kontroll på. Basert på rapporteringen til og kalkulasjonene i batterikontrollsystemet vil bilen bestemme hvor raskt batteriene kan ta imot energi.

Ved mer avanserte ladeformer enn normalladinga som vi i dag er vant med, vil elbilen kommuniserer med ladepunktet for å avstemme maksimum ladeeffekt. Som oftest blir dette begrensa av hva ladepunktet er i stand til å avgi – ikke batterienes evne til å ta i mot.

Ved DC hurtiglading hvor ladeeffekten kan være opptil 50 kW, kan dette være strømstyrker høyere enn hva batterienes helse har godt av. Derfor er det elbilen, dens elektronikk og batterier, som avgjør hvor fort du får hurtiglade. Dette begrenses av to særlige forhold:

  • Hvor fullt batteriet er (spenningen)
  • Hvor kalde eller varme batteriene er (temperaturen)

HurtigladerHvorfor er det ikke hurtiglading til 100%?

Det er uproblematisk å lade batteriene med høy effekt når det er romslig med plass på elektroden hvor litiumionene skal flyttes over til. Men nærmere du er fullada, jo trangere og vanskeligere blir det for litiumionene å finne en plass. De trenger mer tid for å frigjøre plass til ionene som er på vei over.

Derfor reduseres ladeeffekten når du har kommet til et visst spenningsnivå på battericellene. Vanligvis rundt 80-90%. Etter dette senkes ladeeffekten slik at at litiumionene får mer tid til å utnytte arealet på katoden. Litt sånn tetrisspill hvor litiumionene må snike seg til en plass. Hvis laderen i steden for å redusere farten fortsetter å dytte mange ioner over, risikerer du å skade battericellene.

Dette er grunnen til at ladetid ved hurtiglading oppgis for 0-80%. For etter 80% fullading kan farten reduseres vesentlig – i verste fall helt ned til det vi er vant til ved normallading. Nå er det nødvendigvis heller ikke full pupp på 50 kW fra 0-80%. De fleste erfarer en snitteffekt på rundt 35 kW. Noe som tilsvarer 20-30 minutter ladetid avhengig av batteripakkas størrelse (målt som energimengde som kan lagres). For de fleste elbiler er ikke den større enn 17-24 kWh.

Hvorfor er hurtiglading litt sirup i kulda?

Vi bruker «sirup» fordi det uttrykker årsaken godt. Litiumionene beveger seg saktere i elektrolytten. Elektrokjemiske prosesser er følsomme for temperaturen.

Ved samme ladeeffekt vil cellespenningen kunne bli høyere enn ved mer ideelle temperaturer. Dette har et potensial for å ødelegge cellene. Konsekvensen er at ladeeffekten må reduseres. Noe batterikontrollsystemet i elbilen tar ansvar for. Klar beskjed til ladepunktet: Vær så snill, reduser strømstyrken.

Skyld derfor ikke på ladepunktet for dette. Herren sitter i elbilen, ladestasjonen er bare en slave av sin mester.

Hvor hurtig går det?

ABB har lagd noen grafer som viser forskjell på lading opptil 90% for en Nissan LEAF, under nærmest optimale forhold med 20 varmegrader og lett vinter med 2 minusgrader. Selv uten at gradestokken har krøpet så mye under null, er forskjellen påtagelig.

I grafene har de sammenligna ladetid for en hurtiglader (opptil 50 kW) og en semihurtiglader (opptil 22 kW). Vertikal akse viser resultatet for ladetid i minutter. Søylene er for ulik restkapasitet før lading. Blå er med hurtiglader, rød er med semihurtig.

Hurtiglading sommer
Hurtiglading kaldt


I den første grafen kan vi se at forskjellen er markant sommerstid. Fra 0-90% kan det ta ca 30 minutter med hurtig og 60 minutter med semihurtig. Ser vi derimot på søylene i nederste grafen for minus 2 grader, langt i fra grisekaldt, er forskjellen langt mindre. Henholdsvis 58 minutter mot 77 minutter. Kaldere det blir, mindre vil denne forskjellen bli.

ABB har en liten oversikt som viser hva du, for elbiler med "normalstørrelse" på batteripakkene, i intervallet 0-80% kan forvente av ladetid ved forskjellige utetemperaturer:

  • 10ºC : 30 minutter
  • 0ºC : 45 minutter
  • -10ºC : 90 minutter
  • -20ºC : 90 minutter med batterioppvarming eller 3 timer uten

Det er elbilen som bestemmer

Mange synes det er spennende å teste ulike hurtigladere for å se om det går an å få noen prosenter ekstra på maks ladeeffekt. Joda, avhengig av tilstanden på batteriene dine og din egen bils elektronikk – kan du oppleve høy ladeffekt til 80%...83%...87%...90%. Men dette er ikke en test av laderen, det er en test av dine egne batterier.

For å si det sånn, finner du en hurtiglader som lar deg lade med høy effekt opptil batteristatus 100%, så bør du melde fra til operatøren av denne...

Elbiler som står parkert i romtemperatur om vinteren, vil la seg raskere hurtiglade etter en kjøretur. Så fort faller ikke batteritemperaturen. Og temperatur er nøkkelen til å få raskere lading. Samtidig er det vanskelig å kjøre på seg vesentlig høyere batteritemperatur. Til det er den indre motstanden (som skaper varmeutvikling) i litiumbatterier for lav. Men det er klart, kjører du en lengre distanse sammenhengende med flere hurtigladinger på turen, vil både kjøring og lading hjelpe på batteritemperaturen og ladeeffekten bli høyere.

Et eksempel på en kjøretur

Det kan være en megaforskjell å dra på langtur sommer eller vinter. Som et eksempel kan vi bruke en Nissan LEAF som skal kjøre 27 mil fra Sarpsborg til Lillehammer. Er heldigvis blitt en del hurtigladere på denne distansen.

KartDu velger å ha en grei kupétemperatur om vinteren. Vi forutsetter at du ikke kjører ned til 0% før hver lading. Så tøffe er det få som er – og de blir sjelden populære om familien er med. Du starter med full kapasitet, kjører første gangen ned til 20% og kan lade til 80%, og slik fortsetter det til du er framme. Snittfarten din er 80 km/t.

  • Sommerrekkevidde er ca 140 km. Ladetid 20-80% gir ca 25 minutters stopp. Slik får du en tur hvor du kjører i tre timer og tjue minutter og har to pauser i totalt femti minutter. Rundt 4 timer tar da hele turen.
  • Vinterrekkevidde er ca 80 km. Ladetid 20-80% gir ca 40 minutters stopp. Slik får du en tur hvor du fortsatt kjører i tre timer og tjue minutter, men får 4-5 ladepauser på ca to timer og tre kvarter til sammen. Over 6 timer tar da hele turen. 

Hva forteller dette oss? Jo, du kan få en ganske hyggelig, elektrisk tur sommerstid, med et passe påfyll av strøm, beinstrekk og kaffe.

Mens det på vinteren kan det i beste fall bli en drøy tur på over seks timer for å kjøre fra Sarpsborg til Lillehammer. Svært avhengig av temperatur du oppnår på batteriene og flaks/uflaks med hvor hurtigladerne er lokalisert på ruta. Og ikke minst om de står ledige til deg. Raskt kan du risikere én times ventetid om to stykker er foran deg i køen. Verste scenario er at hurtigladeren er ute av drift - det skjer altfor ofte. Risikoen for slike uheldige opplevelser er stor fordi du titt og ofte vil nærme deg bunn på kapasiteten. Det er derfor du stopper så mange ganger for å lade.

De fleste vil nok fristes til først å teste en slik tur om sommeren. Det er lurt. Men vær da klar over at tidsbruken blir helt annerledes om vinteren. Kortere kjørelengde og langt lengre ladetid. Og siden behovet for ladestopp melder seg langt hyppigere, trenger du også flere hurtigladere å velge mellom.

Siste gode råd fra ABB

Til slutt vil vi ta med noen gode råd fra ABB. Norske vintere er røffe, og det er viktig å være litt forsiktig for ikke å ødelegge ladeutstyret.

  • Fei bort snø og is fra ladeluka før du åpner den.
  • Pass på at det ikke er snø, is eller vann på kontaktflatene mellom pluggen og kontakten i bilen.
  • Kontaktflatene kan renses med en rein, tørr klut. Bruk ingen former for løsningsmidler, bensin, pulver e.l. som kan skade dem.
  • I kulda blir ladekabelen stivere og ikke så lett å bøye. De som setter opp ei rask strømpumpe, må passe på at det er god plass for kabelen slik at den og pluggen ikke vrenges og vris mer enn nødvendig for å settes i elbilen.

Fotnote om Tesla m.fl.

I Model S er det aktiv oppvarming av batteriene. Så lenge du ikke aktiverer "Range Mode" som fjerner batterivarmen, skal ikke superlading være noe særlig tregere om vinteren. Du kjører fort 15-30 mil før du skal superlade, da har batterioppvarminga gjort susen. 

Det er mulig at BMW i3 med sin aktive batterioppvarming, om vinteren holder bedre hurtigladefart enn hva vi har beskrevet i denne artikkelen. Det vil vi gjerne ha info om fra erfarne i3-elbilister. Kanskje dette også gjelder Kia Soul Electric. Send oss gjerne Denne e-postadressen er beskyttet mot programmer som samler e-postadresser. Du må aktivere javaskript for å kunne se den.om hva dere erfarer.

AddThis Social Bookmark Button

Google Play

iTunes

Lading for «dummies»

lading for dummies