Elbilsskolan: Så fungerar laddaren i elbilar

Laddaren i en elbil liknar till stor del batteriladdaren du använder att ladda din sladdlösa borrmaskin med – men större batterier kräver förstås en mer rejäl laddare.

Enfasladdning

Batteriladdaren i alla elbilar klarar enfasladdning. De kan kopplas till vanliga vägguttag och ladda bilens batterier. Problemet med vägguttag är de inte levererar särskilt mycket ström – högst 16 ampere, men de flesta vägguttag tål inte ens det utan att bli varma och därmed utgöra en brandfara.

Vanliga vägguttag i bostadshus brukar dessutom vara kopplade med klena kablar i väggarna till små säkringar i proppskåpet. De flesta elbilar vågar därför inte dra mer än 10 ampere när de är kopplade till vanliga vägguttag – vilket ger en laddeffekt på klena 2,3 kW. Ett helt tomt elbilsbatteri på 23 kWh tar då tio timmar att ladda fullt.

Elbilarna kan dra mer ström från robustare kontakttyper, som blåa CEE-kontakter eller de Typ 2-kontakter som är speciellt framtagna för elbilar och brukar sitta på laddstolpar. 16 och 32 ampere är vanliga siffror (det vill säga 3,6 respektive 7,2 kW).

Problemet med höga strömstyrkor är att de kräver dyra komponenter i laddaren i bilen. Därför är det försvinnande få elbilar som klarar enfasladdning på mer än 32 ampere. Då blir laddtiderna långa.

Trefasladdning

Elbilar mer större batterier brukar även klara trefasladdning. Grovt förenklat är en trefasladdare tre enfasladdare monterade bredvid varandra. Istället för att belasta en enda fas genom ett klent vanligt vägguttag kan bilen dra en tredjedel så mycket ström från var och en av de tre faserna.

Trefaskontakter är dessutom byggda att tåla höga strömmar (i bostäder brukar till exempel spisen och torktumlaren drivas med trefas). De kan utan problem leverera 16 ampere per fas. Elbilen kan då istället för vägguttagens 2,3 kW ladda med hela 11 kW från ett trefasuttag, och ladda fullt ett 23 kWh-batteri på dryga två timmar (istället för tio med enfasladdning).

Anledningen till att så pass få elbilar har trefasladdning än så länge är att tre laddare i bilen förstås kostar mer än en enda. Men när batterierna i bilarna blir större måste de börja utrustas med trefasladdare för att undvika absurt långa laddtider.

Chameleon

Renault Zoe har en väldigt annorlunda, patenterad laddlösning. Istället för att ha en separat laddare i bilen matas strömmen från elkontakten rätt in i elmotorns lindningar och använder bilens ordinarie växelriktare till att likrikta strömmen och ladda batterierna.

När man motorbromsar med en elbil fungerar ju elmotorn som en generator och växelriktaren omvandlar den genererade växelströmmen tillbaka till likström som laddar batterierna. När Renault Zoe laddas är det som om bilen konstant skulle motorbromsa, som om den skulle åka i en evig nerförsbacke. Elmotorn är förstås fastlåst med en kraftig bult under laddning – annars skulle växelströmmen som matas in i den få bilen att rulla iväg.

Fördelen med den den här tekniken är att det inte behövs någon separat laddare i bilen och det sparar kostnader. Speciellt i och med att det är en extra dyr trefasladdare som ersätts. Nackdelen är dock att en separat laddare kan vara mer effektiv. Renault Zoe, speciellt de tidiga modellerna, hade stora laddförluster när bilarna laddades från vanliga vägguttag.

Foto: Clever/Creative Commons

Laddstolpar

När elbilen ansluts till en publik laddstolpe "på stan" är det fortfarande bilens inbyggda laddare som används till att ladda batterierna. Laddstolpen ger ifrån sig samma slags växelström som vanliga vägguttag eller trefasuttag.

Laddstolpar kan ofta leverera höga strömstyrkor, men bli inte förvillad: har bilen en klen inbyggd laddare spelar det ingen roll hur mycket ström stolpen kan leverera – laddningen kommer ändå inte gå snabbare än vad bilens laddare klarar.

Som exempel kan vi ta en elbil med batterier på 23 kWh som ansluts till en laddstolpe som levererar 46 kW. Kan bilen då laddas på en halvtimme? Nej, om bilen bara har enfasladdare på 3,6 kW tar laddningen över sex timmar.

Snabbladdare

En snabbladdare har däremot en egen, stark laddare. När bilen ansluts till en snabbladdare kopplas bilens inbyggda laddare förbi. Likströmmen snabbladdaren levererar kopplas direkt till bilens batterier. En snabbladdare laddar därför batterierna med den angivna effekten (oftast 50 kW) oberoende av vad bilens laddare klarar – den används ju inte.

Däremot kan batteriernas laddnivå och temperatur göra att snabbladdaren blir tvungen att sänka laddeffekten. Läs mer om det i artikeln om batterierna.


Mer i Elbilsskolan

Del 1: Laddaren
Del 2: Batterierna
Del 3: Växelriktaren
Del 4: Motorn