Elbilar kan laddas med två olika strömtyper: växelström (AC) och likström (DC). Skillnaden mellan dessa påverkar laddningshastighet, kostnader och var laddningen kan ske.
AC-laddning sker främst hemma och på arbetsplatser med lägre effekt, medan DC-laddning används för snabbladdning längs vägar.
Omvandlingen från elnätets växelström till batteriets likström sker antingen i bilen eller i laddstationen.
Växelström och likström
Elnätet distribuerar växelström (AC – Alternating Current) där strömmen byter riktning 50 gånger per sekund. Bilbatterier lagrar däremot likström (DC – Direct Current) som flödar åt ett håll. All elbilsladdning kräver därför omvandling från AC till DC någonstans i kedjan.
Så fungerar laddningen
AC-laddning
Vid AC-laddning skickar laddstationen växelström till bilen. Omvandlingen till likström sker i bilens ombordladdare – en inbyggd komponent som konverterar strömmen innan den når batteriet. Ombordladdarens kapacitet avgör hur snabbt bilen kan ladda med växelström.
DC-laddning
Vid DC-laddning innehåller laddstationen en kraftig omvandlare som konverterar växelströmmen från elnätet till likström. Strömmen går sedan direkt till batteriet utan att passera bilens ombordladdare. Detta möjliggör högre effekter eftersom laddstationens omvandlare kan vara större än den som ryms i bilen.
Effekt och laddtider
AC-laddning sker vanligtvis med effekter mellan 3,6 och 22 kW. En bil med 11 kW ombordladdare tillför cirka 5 mils räckvidd per laddtimme. Full laddning tar normalt 6-12 timmar beroende på batterikapacitet och laddeffekt.
DC-laddning arbetar med effekter från 50 upp till 350 kW. Laddningen till 80% tar mellan 15 och 45 minuter. Efter 80% minskar laddeffekten automatiskt för att skydda batteriet, vilket gör sista delen långsammare.
Fas-system och elnätets begränsningar
Enfasladdning begränsas till maximalt 32 ampere, vilket ger upp till 7,4 kW effekt. Trefasladdning med 16 ampere ger 11 kW, medan 32 ampere ger 22 kW. Svenska hem har vanligtvis 16-20 ampere huvudsäkring, vilket påverkar vilken laddeffekt som kan installeras utan elnätsförstärkning.
Kontakter och standarder
- Typ 2 (Mennekes) används för AC-laddning i Europa. Kontakten har sju stift för kommunikation och strömöverföring.
- CCS (Combined Charging System) används för DC-laddning och består av en Typ 2-kontakt med två extra kraftstift undertill. Denna standard dominerar på nya europeiska elbilar.
- CHAdeMO är en japansk DC-standard som främst finns på äldre asiatiska bilar. Kontakten är helt separat från AC-kontakten.
Tesla använde tidigare en modifierad Typ 2-kontakt för både AC och DC, men Model 3 och nyare modeller använder CCS-standard.
Ombordladdarens roll
Ombordladdaren begränsar maximal AC-laddeffekt oavsett laddboxens kapacitet. Vanliga effektnivåer är 3,6 kW för mindre bilar, 7,4 kW för mellanklassbilar och 11 kW för större modeller. Några bilmodeller, som Renault Zoe, har 22 kW ombordladdare som standard.
En laddbox med 22 kW kapacitet laddar endast med den effekt bilens ombordladdare tillåter. En bil med 7,4 kW ombordladdare laddar därför med 7,4 kW även vid en 22 kW laddbox.
Batteriets respons på olika laddtyper
AC-laddning genererar mindre värme i batteriet eftersom effekten är lägre. Temperaturer mellan 20 och 40 grader Celsius ger optimal laddning och minimal degradering.
DC-laddning värmer batteriet mer på grund av högre strömstyrka. Vätskekyld batterier hanterar värmen bättre än luftkylda system. Studier visar att frekvent DC-laddning (mer än tre gånger per månad) ökar degraderingen med cirka 10% jämfört med enbart AC-laddning.
Laddförluster och verkningsgrad
Vid AC-laddning uppstår förluster på 10-15% när strömmen omvandlas i ombordladdaren och överförs till batteriet. Vintertid ökar förlusterna eftersom batteriet behöver värmas.
DC-laddning har lägre förluster eftersom omvandlingen sker i laddstationen med mer effektiv kylning. Totala förlusten ligger på 5-10%.
Kostnadsstruktur
Hemmaladdning med AC kostar mellan 2 och 3 kronor per mil vid normala elpriser. Publika AC-laddare har varierande prissättning, ofta per timme eller per kWh.
DC-laddning kostar mer per kWh på grund av högre investeringskostnader för laddstationerna. Prissättningen varierar mellan operatörer och kan baseras på tid, energi eller en kombination.
Batteridegradering över tid
Batterier degraderar i genomsnitt 1,8-2,3% per år enligt långtidsstudier. Degraderingen påverkas av laddmönster, temperatur och batterinivåer snarare än antal körda mil.
Att hålla batterinivån mellan 20 och 80% minskar belastningen på cellerna. Längre perioder med fullt eller tomt batteri accelererar degraderingen. Moderna batterisystem förväntas fungera i över 20 år med normal användning.
Vinterförhållanden
Kalla temperaturer minskar räckvidden med 20-30% på grund av ökad energiförbrukning för uppvärmning och försämrad batterieffektivitet. Laddningen går långsammare när batteriet är kallt, särskilt vid DC-laddning där batteriet först värms till optimal temperatur.
Installation och elnätskapacitet
AC-laddboxar installeras permanent och kräver ofta elinstallation av behörig elektriker. Lastbalansering fördelar tillgänglig effekt mellan flera laddpunkter eller anpassar laddningen efter husets totala elförbrukning.
DC-laddstationer kräver kraftig elanslutning och egen transformator, vilket gör dem olämpliga för hemmabruk. De installeras därför vid motorvägar, köpcentra och andra publika platser.
