Rodzaje ładowarek do samochodów elektrycznych i jak wybrać odpowiednią ładowarkę?

Jakie typy ładowarek do aut elektrycznych istnieją?

Ładowarki do aut elektrycznych możemy podzielić według ich zastosowania, tj. Stacje ładowania(ładowarki komercyjne) i ładowarki do użytku prywatnego.

Stacje do ładowania mogą przyjmować różne wygląd i posiadają różne gniazda, moc itd.

Stacje komercyjne lub publiczne- w zależności od miejsca ładowarki instaluje się albo szybkie ładowarki CCS - głównie przy autostradach, drogach szybkiego ruchu itd, albo ładowarki AC mogące ładować tylko do 22 KWH. Ładowarki AC mogą być z wbudowanym kable lub tylko z gniazdem. Takie ładowarki znajdziemy najczęściej przy parkingach miejskich, centrach handlowych/sklepach i hotelach/restauracjach. Ładowarki publicznew Europie zawsze będą wyposasożene w złaczą Type 2 / CCS, czasami pojawiają się też dodatkowe złącza dostępne jak CHAdeMO, jednak nie jest to reguła. Dostępność złącz można sprawdzić w aplikacji danej ładowarki czy w aplikacjach mobilnych takich jak plugshare.

Stacje AC (3,7-22 KWH), w których wymagany jest własny przewód do ładowania

Stacje AC (3,5-22 KWH) ze zintregowanym przewodem

Stacje DC (50-350KWH) z zintegrowanych przewodem do ładowania. Każda szybka stacja ładowania zawsze ma zaintegrowany przewód do ładowania.

Ładowanie prywatne  - w zależności od potrzeb każdy kierowca auta elektrycznego decyduje się czy będzie się ładować na co dzień także w domu czy w firmie i musi wybrać jeden z trzech rodzaji typów ładowarek. Na własny użytek można zakupić także szybką stacje ładowania DC, jednak ich koszt oraz wymogi prawne czy wymagania dotyczące mocy przyłączeniowej zdecydowanie zniechęcają do takich inwestycji.

Ładowarka przenośna do gniazdka domowego (3,7KWH)

Ładowarka przenośna na złącze typu siła/kemping(3,7- 22KWH)

Ładowarka typu Wallbox (3,7- 22KWH)

 

Jak szybko naładuje auto elektrycznego? Wewnętrzne ładowarka auta, kilowatogodziny, ampery, AC i DC.

Szybkość ładowania samochodu elektrycznego jest krytycznym czynnikiem, który wpływa na użyteczność i wygodę jazdy elektrycznej. W tym artykule omówimy, jakie czynniki wpływają na szybkość ładowania oraz jak wyliczyć prędkość ładowania w oparciu o ilość amperów dostarczanych przez stację ładowania.

zynniki Wpływające na Szybkość Ładowania:

• Moc Ładowania (kW): Jest to podstawowy czynnik, który określa, jak szybko akumulator zostanie naładowany. Moc ładowania jest wyrażana w kilowatach (kW) i zależy od stacji ładowania oraz samochodu.
• Pojemność Akumulatora (kWh): Większe baterie wymagają więcej czasu na pełne naładowanie. Pojemność baterii jest wyrażana w kilowatogodzinach (kWh).
• Stan Naładowania Akumulatora: Akumulatory ładują się wolniej, gdy zbliżają się do pełnego naładowania. Ostatnie 20% naładowania może trwać znacznie dłużej niż pierwsze 20%.
• Temperatura Akumulatora i Otoczenia: akumulatory ładują się wolniej w niskich temperaturach. Cześć aut oferuje funkcjonlaność podgrzania (przygotowania) baterii do ładowania przed przyjazdem do szybkiej stacji ładowania.
• Technologia Akumulatora: Różne technologie akumulatorów mają różne charakterystyki ładowania.
• Złącza i Kable Ładowania: Rodzaj i stan złącza oraz kabla ładowania mogą również wpłynąć na szybkość ładowania.

Każde auto elektryczne działa na prąd stały (DC), gdzie w instalacji elektrycznej posiadamy prąd zmienny (AC) - stąd auta elektryczne posiadają wbudowany falownik zamieniający prąd zmienny w prąd stały. Stąd w zależności od typu ładowarki (AC/DC) możemy ładować bezpośrednio baterię auta (w przypadku ładowarek DC z wbudowanem falownikiem) lub musimy skorzystać z falownika wbudowanego w auto przy ładowaniu ładowarkami AC.

Trzy kluczowe parametry auta istotne dla zrozumienia prędkości ładowania:

• Moc wbudowanego falownika i ilość obsługiwanych faz, np. 1 faza 16A/32A, 3 fazy 16A/32A, co się przekłada na następującą moc
  230V x 16A x 1 faza = 3680 W
  230V x 32A x 3 fazy = 22 080 W
• Maksymalna obsługiwana prędkość ładowania przez baterię (np. 240 KWH)
• Pojemność baterii (np. 60KWH)

Przykład:

Tesla 3, pojemność baterii (78 KWH), maksymalna moc ładowania AC (11KWH), maksymalna moc ładowania DC (250KWH).
Mająć ładowarkę typu Wallbox 22KWH i tak najszybciej ładuje auto z prędkością 11KWH.
Estymowane czasy ładowania pełnej baterii
Ładowarka przenośna 3,7 KWH: ~18 km/h; 0-100% 21godzin
Ładowarka wallbox 11 KWH: 55 km/h; 0-100% 7 godzin
Szybka ładowarka DC 100KWH: ok. ~500 km/h, 0-100% 45 minut.

Stan naładowania akumulatora wpływa na prędkość ładowania. Poniższy diagram pokazuje, jak spowalnia się ładowanie na szybkiej ładowarce DC podczas typowego ładowania.

source: https://insideevs.com/news/519382/tesla-model3-82kwh-charging-analysis/

Czy da się szybciej ładować auto elektryczne w domu niż 22 KWH (ok 100 km/h)?

W teorii możemy zakupić ładowarkę komercyjną DC ze złączem CCS, która obsługuję np. 100KWH jednak poza wysokiem kosztem samego sprzętu (np. 100 tys. zł) to dochodzą dwie kluczowe sprawy:

• Moc przyłącza - typowy dom jednorodzinny ma przyłącze w okolicy 12KWH. Często fizycznie nie ma możliwości/dostępności takiej ilości prądu aby zrobić przyłącze o parametrach do ładowarki DC. Dodatkowo koszt utrzymanie takiego przyłącza może wynosić pare tysięcy złotych. Przyłącza powyżej 50KWH są obsługiwane także przez taryfy komercyjne z dużo mniej opłacalnymi cennikami dla osób indywidualnych.
• Instalacja elektryczna powyżej 50KWH wymaga projektów, pozwolenia na budowę, odbiorów, zgód z Urzędu Dozoru Technicznego itd. Najczęściej cały wielomiesięczny proces conajmniej podwaja sam koszt ładowarki.

Ładowarkę o jakiej mocy zakupić?

Wszystko zależy od profilu jeżdzenia, najbardziej optymalne jest posiadanie 3 ładowarek:

• Ładowarka przenośna gniazdkowa 3,7 KWH
• Ładowarka z możliwością podłączenia do siły (idealnie z dodatkowymi adapterami/przejściowkami na niebieską wtyczkę kempingową czy mała siłę), np. 7-22KWH
• Wallbox 22KWH

Ładowarka przenośna gniazdkowa 3,7KWH z możliwością obniżenia amperów pomoże nam się naładować w zasadzie w każdych warunkach. Każda taka ładowarka jest jednofazowa - a ograniczona ilość żył, poprzez brak 2 i 3 fazy w przewodzie, wpływa zdecydowanie na jej koszt. Jest to zdecydowanie najwolniejszy sposób ładowania, ale pozwoli spokojnie doładować ok. 37 KWH przez noc, czyli 200-300 KM. Domyślnie wszystkie ładowarki przenośne do gniazdek mają takie same parametry, czyli obsługują 16A (16A * 230 V = 3 680 W -> 3,7KWH). Jedyne czego tutaj potrzebujemy do sprawnego gniazdka, które może obsłużyć 16A oraz prawidłowo działającej instalcji elektrycznej. Nasze doświadczenie pokazuje, że nawet 20% użytkowników aut elektrycznych podłącza ładowarki do gniazdek z niedziałającym uziemieniem, odwróconą fazą z przewodem neutralnym. Większość ładowarek renomowanych producentów nie będzie działać przy braku uziemienia. Każde auto elektryczne i plug-in, które znamy obsługuje ładowanie conajmniej 3,7 KWH.

Ładowarka przenośna na siłę - są to ładowarki, które mogą wspierać od 1 do 3 faz, od 16 do 32A, czyli w tym gronie znajdziemy ładowarki 7, 11 i 22 KWH. Najcześciej sprzedawane są z wtykiem typu duża siła (32A), na rynku są dostępne także ładowarki z wtyczką typu mała siła (16A) i wtyczką kempingową. Cześć takich ładowarek posiada funkcjonalności znane z wallboxów jak aplikacje mobilne, obsługa kart RFID, uchwyty ścienne itd.

Ładowarka typu Wallbox, czyli ładowarki montowane na stałe na ścianie. Są one najbardziej rozbudowane w funkcjonalności, przykładowe funkcjonalności ładowarek: aplikacja mobilna, obsługa kart RFID, Bluetooth/WIFI, wyświetlacz, integrację z fotowoltaiką czy DLB (Dynamic Load Balancing). Ładowarki typu Wallbox są o dostępne o różnej mocy i my zalecenamy zakup z zapasem mocy nawet jeżeli aktualne auto nie wspiera np. 22 KWH. Ładowarki typu Wallbox są solidnie wykonane i nic nieszkodzi na przeszkodzie by były gotowe na przyszłe auto, które będzie już wspierać wyższe moce. Mimo wyższej mocy ładowarki możemy wykorzystać taką ładowarkę do słabszego auta - auto wykorzysta tylko natężenie, które obsługuje.

Ze względu na większy rozmiar samej ładowarki często takie ładowarki są wyposażone w dużo większą ilość zabezpieczeń, typu np. Zabezpieczenia różnicowo-prądowe RCD typu B.

Kupiłem ładowarkę 11KWH i auto się ładuje tylko 3,5KWH!! - pułapka aut wspierających tylko 1 fazę z maksymalną prędkością ładowania 7,4 KWH.

Ładowarka 11KWH to nic innego jak 3 fazy po 16A. Jeżeli Twoje auto wspiera tylko jedną fazę to nie może wykorzystać pozostałych dwóch faz. Auto mając do dyspozycji 1 fazą będzie się ładować według swojego ograniczenia oraz ograniczenia ładowarki. Najczęściej mamy doczynienia z sytuacją:

• Auto wspierające 32A i 1 fazę (7,4 KWH)  i ładowarka 3-fazaowa 16A (11KWH). W tym wypadku wykorzystamy tylko 1 fazę z natężeneim 16A, czyli 230V x 16A = 3,7KWH

Czy moja instalacja elektrczyna jest gotowa na samochód elektryczny?

Poniżej znajdziecie kilka uwag, które należy wziąć pod uwagę przy ocenie posiadanej instalacji elektrycznej. Pamiętajcie, że instalacja powinna zostać zaprojektowana, wykonana i zweryfikowana przez elektryka z odpowiedniami uprawnieniami, który wcześniej zapozna się z kartą katalogową zakupionej przez Was ładowarki. Aspekty instalacji elektrycznej, które należy zweryfikować:

• moc przyłączeniowa i ilość obsługiwanych faz - możemy mieć podpisaną umowę z dostawcą energii tylko np. na 7 KWH przy jednej fazie. Uniemożliwi nam to wykorzystanie dodatkowych faz w ładowarkach 3-fazowych
• poprawnienie działające uziemienie - w starszych instalacjach (ale nie tylko) często nie ma dostępnego uziemienia lub możemy mieć wadliwą instalacje, gdzie występują tzw. wycieki do instalacji (np. poprzez zalane gniazdko, przetartą izolacje itd.). Uziemienie instalacji jest krytyczne dla bezpieczengo użytkowania ładowarek do aut elektrycznych i wiele ładowarek zablokuje możliwość ładowania bez poprawnie działąjące uziemienia. Najcześciej takie zabezpieczenia można wyłączyć na własne ryzyko, co jest niezalecane.
• odpowiednie zabezpieczenia - niezależnie od zabezpieczeń wbudowanych w ładowarki zalecamy każdemu użytkownikowi aby pod ładowanie auto elektrycznego miał przygotowany dodatkowy obwód elektryczny z zabezpieczeniami: wyłącznik nadprądowy (Ska/standardowy bezpiecznik), wyłącznik różnicowoprądowy RCD typu B (wykrywający prądy różnicowe DC) lub wyłącznik różnicowoprądowy RCD typu A z z wykrywaniem prądu resztkowego DC dostosowanego pod samochody EV. 
• okablowanie i gniazda - gniazdo, które chcemy wykorzystać - niezależnie czy siłowe czy gniazdko domoweg - powinno być dostosowane do parametrów ładowarki. Opis maksymalnie obsługiwanego prądu w V oraz A znajdziemy najczęściej na obudowie gniazdka. Elektryk powiniene także zweryfikować długość i przekrój żył pod kątem maksymalnego obciążenia. Przewody o zbyt małym przekroju, lub nieprawidłowe gniazdka mogą przyczynić się do przegrzewania i spowodować pożar.