Snabbladdning – mer än en kW-siffra

Snabbladdningskapacitet brukar anges utefter hurmycket bilen laddar på max. Men det är ofta bara en kort stund man får den effekten; batterierna klarar inte maxeffekt under speciellt lång tid. Vi reder ut begreppen och konstaterar att batterierna har blivit bättre med åren.

Text: Tibor Blomhäll | Foto: Tillverkarna

När du ansluter din elbil till en snabbladdare skickas det högspänning, likström, rakt in i bilens batterier. Men hur mycket ström som laddningen ska ske med styrs faktiskt av bilen. Det är bilens batterimanagementsystem (BMS) som styr med vilken spänning och ström (det vill säga vilken effekt) snabbladdaren får ladda batterierna. Det regleras konstant under hela laddningen, beroende främst på batteriernas temperatur och laddnivå. 

När batterier laddas blir de varma, en värme som måste kylas bort för att inte skada dem. Om batterierna blir för varma kan de skadas och åldras för tidigt. Därför måste laddströmmen minskas. Likaså om batterierna är för kalla. På vintern upplever många elbilister att det går väldigt trögt att ladda bilen när man först ansluter den till snabbladdaren. Det är först när batterierna har blivit tillräckligt varma som laddningen kommer igång på allvar. 

Även batteriernas laddnivå påverkar hur mycket laddning de kan ta emot. När batterierna är nästan helt urladdade kan de ta emot högst strömstyrka. Ju mer laddade de sedan blir, desto högre blir batteriernas inre motstånd, och laddströmmen måste då sänkas för att inte generera för mycket värme i batterierna och skada dem. 

Som tumregel brukar man säga att batterier kan ta emot hög laddström upp till cirka 50 procents laddnivå, sedan måste laddströmmen minskas för att skydda batterierna. Men som diagrammet visar kan det variera högst betydligt mellan olika bilmodeller. Det är nederländska laddoperatören Fast Ned som har publicerat data om hur deras snabbladdare upplever olika bilmodeller. Deras mest avancerade CCS-laddare kan ladda med upp till 175 kW effekt – men det är ju bilarna som styr hur mycket de faktiskt får brassa på med. 

Sedan mätningen gjordes har Tesla Model 3 uppgraderats, och den kan nu ta emot 200 kW snabbladdning. Men bilden är ändå en bra illustration över hur olika det kan se ut. 

Tesla Model 3, Mercedes EQC och Jaguar i-PACE beter alla sig som förväntat. De kan ta emot laddning med maxeffekt upp till 40–50 procents laddnivå, sedan börjar laddströmmen begränsas för att skydda batterierna. 

Även Hyundai Kona och Opel Ampera-e (även känd som Chevrolet Bolt) uppvisar samma beteende, fast deras styrkretsar minskar laddeffekten i ganska stora steg, inte mjukt kontinuerligt. 

Två bilar, Hyundai Ioniq och Audi e-Tron, trotsar dock tumregeln och tillåter full laddström ända upp till 75–80 procents laddnivå. Det är troligtvis bilarnas ypperliga kylning av batterierna som gör att de tål högre laddström. Även när batteriernas inre motstånd ökar och värme börjar utvecklas lyckas de kyla bort överskottsvärmen effektivt. Men till slut måste även de begränsa laddströmmen, därför att över 80 procent faller deras laddkurva brant. 

Ser man bilarnas laddkurvor så här på samma graf är det naturligt att börja jämföra dem och kora “vinnare” och “förlorare”. Audi e-Tron kan här ta emot överlägset mest laddström – betyder det att den “vinner” laddligan? Njae, inte riktigt. 

Audi e-Tron kan ta emot mest laddeffekt från CCS snabbladdare, uppemot 150 kW jämfört med “tvåan” Tesla Model 3 som här kan laddas med 125 kW. Dessutom laddar Audin 150 kW till 80 procent och avslutar på hela 50 kW. 

Man ska heller inte glömma att dessa laddkurvor visar maximalt möjliga ladd­effekt som bilarna kunde uppnå under de mest optimala förhållandena. De flesta laddningar kommer inte upp i dessa nivåer. Det kanske är för kallt ute, eller för varmt, eller att bilen av någon annan anledning begränsar laddströmmen.  

De flesta snabbladdare i Sverige klarar dessutom inte att leverera mer än 50 kW. Då kan laddeffekten inte bli högre än så trots att bilen skulle kunna klara mer. Det börjar dyka upp snabbladdare med högre laddeffekt, så kallade High Power Chargers (HPC) även i vårt land men de är fortfarande ganska få. 

Jämför vi laddkurvorna för 2015 års Tesla Model S 70 med dagens Model S LR ser vi hur utvecklingen går framåt. Medan gamla Teslan klarade uppgivna 120 kW laddeffekt endast när batterierna var i det närmaste tomma klarar dagens Teslor maxeffekt ända upp till 60 procent batteriladdning. Mycket har hänt under dessa fyra år, Teslas ingenjörer har inte bara lyckats stoppa in fler batterier i batteripacket utan har även förbättrat batterikemi och kylning så att bilarna klarar högre laddhastighet. Det som var state-of-the-art för bara fyra år sedan börjar te sig ganska medioker idag. 

Andra elbilar med förbättrade batteripack, som till exempel Nissan Leaf och BMW i3 uppvisar liknande utveckling. Medan de första batterierna medgav maximal laddeffekt endast när de var i det närmaste tomma tål nyare batteripack maximal laddström upp till långt högre laddnivåer. 

Med ett undantag: Nissan har fått begränsa hur mycket laddning nya Leaf 40 kan ta emot, eftersom deras batterier är helt okylda och blir farligt varma när de snabbladdas. Därför tvingas Nissan begränsa laddeffekten för 40 kWh-batterierna över 60 procents laddnivå. Det blir dessutom ännu värre om bilen till exempel har körts i motorvägshastighet i sommarvärmen så att batterierna är varma redan när bilen anländer snabbladdaren. Då måste laddhastigheten begränsas redan från början. 

Receptet för riktigt snabb snabbladdning är alltså inte bara hög maximal laddeffekt utan även bra kylning av batterierna så att man kan bibehålla laddeffekten länge innan man tvingas börja sänka den – och sedan låg elförbrukning av bilen så att man kommer längre på de kWh man lyckats ladda. De flesta elbilar ska man undvika snabbladda mer än till 60 procent för sedan sjunker laddhastigheten. Det finns dock undantag, bilar som klarar att bibehålla hög laddeffekt längre. Bra batterikylning kan höja laddhastigheten inte enbart vid hög laddnivå utan även på varma sommardagar. Likaså om batterierna kan förvärmas före laddning på vintern. Snabbladdning är så mycket mer än bara den där kW-siffran som anges i databladet.