Hemmaladdning av elbilar
Hemmaladdning är en fråga om energiplanering och elinstallation. Det bästa systemet ersätter den energi som används varje dag på ett säkert sätt, ryms inom byggnadens tillgängliga kapacitet och är klart när bilen måste köras.
Börja med energi, inte maximal effekt
Ett stort batteri kräver inte automatiskt en hemmaladdare med hög effekt. Det som spelar roll är energin som används mellan parkeringstillfällena.
Som exempel kan vi ta en förare som kör 60 km per dag med en elbil som förbrukar 20 kWh/100 km:
Energi som fordonet använder = 60 km × 20 kWh/100 km
= 12 kWh
Om hela processen från elinstallation till batteri hade en verkningsgrad på 90% skulle det krävas omkring 13.3 kWh från elmätaren för att återföra 12 kWh till batteriet. Fördelat över tio timmars parkering kräver det bara omkring 1.3 kW i genomsnitt. Den faktiska förbrukningen, förlusterna, temperaturen och tarifferna varierar, men exemplet visar varför parkeringstiden över natten kan vara viktigare än batteriets totala kapacitet.
Lägg till marginal för vinterförbrukning, oregelbundna långa dagar, begränsningar av laddtider och önskad återhämtning efter en resa. Ett hushåll med två elbilar kan ha större behov av lastdelning än av två kretsar med maximal effekt.
Den användbara laddeffekten bestäms av den lägsta gränsen bland:
- Byggnadens nätanslutning och tillgängliga reservkapacitet
- Gruppledningen
- EVSE-inställningen
- Kabeln och kontakten
- Fordonets inbyggda AC-laddare
- Varje gräns från dynamisk laststyrning
En laddbox på 11 kW kan inte leverera 11 kW till en bil som är begränsad till 7.4 kW, och en trefasig laddbox får inte ett enfasigt fordon att ladda på tre faser.
Låt installationen dimensioneras för kontinuerlig belastning
Elbilsladdning kan upprätthålla en betydande ström under många timmar. Det skiljer sig från en apparat som bara kortvarigt når sin märkeffekt.
En behörig installatör bör bedöma:
- Servisens och elcentralens kapacitet
- Befintliga topplaster och framtida elektrifiering
- Kabelväg, ledararea, spänningsfall och omgivningstemperatur
- Dedikerad strömkrets och överströmsskydd
- Jordfels- eller felströmsskydd
- Detektering av DC-läckström där det krävs
- Jordningsarrangemang
- Överspänningsskydd och lokala krav från nätbolaget
- Exponering utomhus, risk för påkörning, dränering och kapslingsklass
- Tillstånd, inspektion, anmälan och regler för nätanslutning
Exakta skyddsanordningar och jordningslösningar beror på jurisdiktionen. IEC 61851 definierar krav för EVSE, men nationella installationsregler och byggnadens faktiska elinstallation är fortfarande avgörande. I USA hänvisar officiell vägledning till en dedikerad gruppledning för EVSE, medan andra marknader tillämpar sina egna regler för kretsar, felström och försörjning.
Bostadsägaren bör få strömkretsens märkdata, EVSE-konfigurationen, testresultat, protokoll från driftsättningen och instruktioner för säker frånkoppling av utrustningen.
Fast ansluten, uttagsansluten eller bärbar EVSE
En korrekt specificerad uttagsansluten EVSE är inte farlig i sig. Problemet är att ett uttag tillför kontakter som kan lossna, slitas, korrodera eller vara dåligt installerade. Motstånd i en försämrad kontakt skapar värme under en lång laddsession med hög ström.
En fast ansluten laddbox tar bort anslutningen mellan stickpropp och uttag, motverkar tillfällig flytt och är ofta det enklare valet för en permanent installation med högre ström. En uttagsansluten laddbox kan förenkla byte eller säsongsförvaring, men uttaget, kapslingen, strömkretsen och belastningsklassningen måste alla vara lämpliga för långvarig elbilsladdning. Lokala regler kan begränsa vilken lösning som är tillåten.
Följande bild visar konsekvensen av överhettade uttagsanslutningar. Den ska inte tolkas som bevis för att varje uttagsansluten EVSE kommer att gå sönder, utan illustrerar varför kontaktkvalitet, åtdragningsmoment, slitage, temperatur och inspektion är viktiga.
En bärbar Mode 2-laddkabel kan vara användbar under resor eller för reservladdning när uttaget och strömkretsen är lämpliga. Den bör inte kombineras med en vanlig förlängningskabel, reseadapter, ett skadat uttag eller en okänd strömkrets. Upprepade oönskade frånslag, missfärgning, lukt, knastrande ljud eller en varm stickpropp är skäl att avbryta laddningen och låta kontrollera installationen.
Välj effekt efter parkeringstiden
Högre effekt är värdefull när bilen kommer tillbaka nästan tom sent på kvällen och måste köras tidigt, eller när flera fordon delar samma utrustning. Den är mindre värdefull när bilen rutinmässigt står i tolv timmar efter en kort pendling.
Viktiga frågor är:
- Hur många kilowattimmar behöver normalt återföras före avfärd?
- Vilken är den kortaste regelbundna parkeringstiden?
- Vilken AC-effekt och faskonfiguration kan bilen ta emot?
- Ska en andra elbil, värmepump, induktionshäll, varmvattenberedare eller solcellsväxelriktare dela servisen?
- Kan EVSE:n dynamiskt minska strömmen när byggnadens belastning ökar?
- Är det billigare att förbereda en framtida uppgradering av kabel och elcentral redan vid den första installationen?
Mycket hög AC-effekt i bostäder kan öka kostnaden utan att förkorta normal nattladdning. Den kan också höja effektavgifterna eller utlösa behov av en uppgradering av servisen. Dynamisk laststyrning kan ofta bibehålla en användbar laddhastighet samtidigt som anläggningens totala ström hålls under en konfigurerad gräns.
Fasta kablar, uttag och daglig användbarhet
En EVSE med fast kabel har fordonskabeln permanent ansluten. Den går snabbt att använda och säkerställer att kabelns märkdata passar utrustningen, men kabeln utsätts för väder och skador och kan vara dyrare att byta.
En EVSE utan fast kabel har ett uttag. Föraren tillhandahåller en kabel som kan bytas separat och förvaras på annan plats, men varje laddsession innebär en andra manuell anslutning och kabeln kan glömmas.
Kontrollera kabellängden mot placeringen av bilens intag utan att kabeln behöver korsa en gångväg, ligga hårt upprullad under belastning, skava mot skarpa kanter eller bära sin egen vikt från kontakten. Monteringshöjd, hållarens utformning, belysning, snöröjning, tillgänglighet och en skyddad väg från utrustningen till bilen spelar roll varje dag.
Kontaktfamiljer och intagens placering behandlas i EV Charging Connectors and Inlets.
Smart laddning har flera betydelser
En uppkopplad laddbox kan erbjuda fjärrstart, energihistorik, åtkomstkontroll, tariffstyrning, solcellsintegration eller deltagande i nätbolagets program. Dessa funktioner bör inte blandas ihop:
- Schemalagd laddning startar eller stoppar vid valda tider.
- Tariffoptimering reagerar på kända eller dynamiska elpriser.
- Statisk lastdelning fördelar en fast strömbudget mellan flera laddpunkter.
- Dynamisk laststyrning mäter anläggningens efterfrågan och ändrar elbilens ström för att hålla sig inom en gräns.
- Laddning med solcellsöverskott följer lokal produktion, med hänsyn till bilens lägsta stabila laddström och fasbeteende.
- Styrd laddning låter ett nätbolag, en aggregator eller en anläggningsstyrenhet justera efterfrågan samtidigt som förarens behov vid avfärd skyddas.
En användbar smart laddare bör fortfarande klara säker grundläggande laddning om dess molntjänst, app, Wi-Fi eller leverantörskonto inte är tillgängligt. Köpare bör kontrollera lokal styrning, policy för programvarustöd, exportmöjligheter för energidata, cybersäkerhetsuppdateringar och vad som händer om tillverkaren slutar driva tjänsten.
Storbritannien är ett exempel på en marknad som reglerar smarta funktioner, standardinställningar för lågtrafiktid, slumpmässig fördröjning, synlighet för mätdata och enhetssäkerhet för privata laddpunkter. Kraven på andra marknader skiljer sig.
Nord Pool-bilden är ett historiskt prisexempel, inte en aktuell tariff. Dynamiska priser, skatter, nätavgifter och leverantörspåslag måste kontrolleras för förarens faktiska avtal.
Laddförluster och batteriinställningar
Den energi som debiteras vid elmätaren är större än den energi som lagras i batteriet. Förluster uppstår i byggnadens ledningar, EVSE-elektroniken, den inbyggda laddaren, fordonets hjälpsystem, termisk konditionering, ledare och batteriet. Laddning med låg effekt kan också använda en större andel av den tillförda energin till fordonets fasta grundförbrukning.
Laddgränser, cellbeteende, batteritemperatur och avvägningarna med att rutinmässigt ladda till en hög laddningsnivå hör hemma i How an EV Battery Charges. Hemmasystemets uppgift är att leverera säker, styrbar effekt, medan fordonet avgör hur den används.
En praktisk checklista för specifikationen
Anteckna följande före installationen:
- Fordonskontakt och maximal AC-inmatning
- Stöd för enfas eller trefas
- Normalt dagligt energibehov och kortaste parkeringstid
- Tillgänglig serviskapacitet och föreslagen strömkrets
- Fast anslutning eller uttagsanslutning
- Fast eller lös kabel och nödvändig räckvidd
- Miljöklassning för inom- eller utomhusbruk
- Nödvändigt skydd, jordning, tillstånd och anmälan till nätbolaget
- Statisk eller dynamisk laststyrning
- Styrning efter tariff, solceller och avfärdstid
- Lokal drift om nätverksanslutningen slutar fungera
- Garanti för både utrustning och installation
Den rätta installationen är inte nödvändigtvis den mest kraftfulla. Det är den som upprepade gånger kan leverera den energi som behövs utan att överskrida fordonets, byggnadens eller de lokala elektriska gränserna. För sambandet mellan laddning hemma, offentligt, med AC, med DC och på fordonssidan, se EV Charging: The Complete System.