Laden elektrische voertuigen

Onderwerpen:

  • Inleiding
  • AC-laden
  • DC-laden
  • Laadconnectors en aansluitingen
  • Electronic Vehicle Supply Equipment (EVSE)
  • Laadmogelijkheden

Inleiding:
De accu’s van elektrische voertuigen of plugin-hybrides kunnen met externe laadvoorzieningen worden geladen. Men kan de auto met een laadkabel verbinden met een publieke laadpaal, publiek laadstation of eigen wallbox (aan de buitengevel of in de garage) om de batterij via het stroomnet te laden.

De volgende afbeelding toont het laden van een elektrische auto. Aan de zijkant van het voertuig bevindt zich een klep die erg op een tankklep lijkt van een auto met verbrandingsmotor. Achter de klep vinden we de stekkeraansluiting waar de laadstekker in kan worden gestoken.

De sticker in de klep geeft aan welke kleur de LED naast de stekker zal gaan branden bij een bepaalde status.

AC-laden:
Bij het laden met wisselstroom (AC) wordt de elektriciteit van het stroomnet in de auto omgezet naar een gelijkstroom (DC). Het nadeel van AC-laden is dat er een grote kans is op inductieverschijnselen en verliezen als gevolg van de geleiderweerstand. Ook vindt er in de auto een omzetting plaats van AC naar DC voordat de energie de accu bereikt, waardoor de laadstroom beperkt is.

DC-laden:
Met het laden van gelijkstroom (DC) kan “super” snel worden geladen. Er vindt geen AC/DC-omzetting meer plaats in de on-boardlader, maar buiten het voertuig. De accu kan dus met een groter laadvermogen worden opgeladen en is dus sneller vol. Dit is ideaal om even tijdens een koffiepauze langs de snelweg te laden voor het vervolg van de reis.

Laadstekkers en aansluitingen:
De laadstekkers (connectors) en aansluitingen zijn in Europa gestandaardiseerd. Voor het AC-laden kennen we de Mennekes (type 2) en voor DC-laden de CCS2 connectors.

De volgende afbeelding toont een CSS2-laadconnector van een BMW i3. Met deze connector is het mogelijk om met gelijkstroom te (snel)laden.

In de onderstaande afbeelding zijn de connectors te zien die in andere delen van de wereld worden gebruikt. Er wordt onderscheid gemaakt in AC en DC, waarbij  de DC-variant vaak een uitbreiding is van de AC-connector.

Electronic Vehicle Supply Equipment (EVSE):
Publieke laadvoorzieningen zijn te allen tijde voorzien van een interface met EVSE (Electronic Vehicle Supply Equipment). Hiermee wordt de beveiliging en communicatie gewaarborgd. De functies van de EVSE zijn o.a:

  • Controleren van aansluitingen: na een bevestiging dat alle stekkers zijn aangesloten en vergrendeld, start de laadmodus;
  • Zelfdiagnose: bij het detecteren van fouten wordt de netvoeding onderbroken;
  • Lekstroomdetectie: bij iedere vorm van lekstroom wordt de netvoeding onderbroken;
  • Stroomregeling: communiceert met de on-board lader in de auto middels een PWM-signaal om de stroomsterkte te begrenzen.

Laadmogelijkheden:
Laden kan in vier verschillende levels. Welke mogelijkheid er beschikbaar is, hangt af van de configuratie in de auto en de maximale stroomsterkte die de laadpaal of wallbox vanuit het stroomnet kan transporteren:

  • Level 1: standaard laden
    – AC-laden aan het stopcontact (met 1-fase, 230 volt)
    – maximaal 5 kW
    – geen communicatie tussen laadpaal en voertuig (geen EVSE)
  • Level 2: snel laden
    – AC-laden aan het stopcontact of wallbox (1- of 3-fasen, 230 tot 400 volt)
    – tussen de 5 en 50 kW
    – maakt gebruik van EVSE
  • Level 3: supersnel laden
    – DC-laden bij een (snel) laadstation (300 tot 500 volt)
    – boven de 50 kW
    – maakt gebruik van EVSE
    – via High Level Communication (HLC) wordt de laadspanning en stroom bewaakt
Wallbox
Snel laadstation

De manieren waarop een voertuig aan een laadstation kan zijn verbonden, kunnen we in vier verschillende modi indelen:

  • Mode 1: Laden geschiedt rechtstreeks via het elektriciteitsnet van een huishoudaansluiting. Behalve een zekering is er geen sprake van beveiliging. De maximale laadstroom is zeer beperkt;
  • Mode 2: In de stekker bevindt zich een pilotaansluiting die door een communicatieapparaat wordt gebruikt ten behoeve van de EVSE. Net als in mode 1 wordt de wandcontactdoos van een huisaansluiting gebruikt en beperkt de laadstroom zich tot 16 A met een vermogen van 3,68 kW. Wanneer het accupakket van een Volkswagen e-Golf (32 kWh) vanaf 20% moet worden opgeladen, neemt dit ca. 7 uur in beslag. Uitleg: 80% (laden) van 32 kWh = 25,6 kWh. De laadtijd berekenen we door het benodigde vermogen door het geleverde vermogen te delen: (25,6 / 3,68) = 6,96 uur.
  • Mode 3: Voor het laden wordt gebruik gemaakt van een laadpaal of wallbox. Dankzij de communicatie met de controller is het mogelijk om met hogere vermogens te laden. De technologie van de mode 3 maakt het mogelijk om op afstand te laden via een app en “slim” te laden. Middels snelladen kan het accupakket van de VW e-Golf in 36 minuten worden opgeladen. 

Op het moment van schrijven kost het laden van het e-Golf accupakket per 100 km:

  • via een huisaansluiting (mode 1 of 2) ongeveer €5,50
  • via een snellader €9,90.

Bron: https://ev-database.nl/