Fördelarna med dynamisk laddning av elfordon

Petri Korhonen, Chief Engineer, och Mikko Veikkolainen, CTO på Kempower, diskuterar fördelarna med dynamisk laddning av elfordon.

Kempower är en ledande leverantör av laddningsteknik för e-mobility i Norden och specialiserar sig på dynamisk och skalbar likströmsladdning för elfordon och maskiner.

Snabbladdningslösningar för elfordon

Kempower konstruerar och tillverkar lösningar för snabbladdning med likström för elfordon och maskiner. Vi är ett team av elfordonsentusiaster med en djup förståelse för laddningsmarknaden och en praktisk mentalitet. Vår produktutveckling och produktion är förankrad i Finland och över 90 % av våra material och komponenter kommer från lokala leverantörer. Vi fokuserar på alla transportområden, från personbilar och kommersiella fordon till gruvutrustning, båtar och motorsport. Med 70 års erfarenhet av att förbättra kraftkällor sätter vi ribban högt när det gäller teknik och design av användarupplevelsen.

Varför behöver elektriska personbilar (EV) dynamisk DC-laddning?

När en elbil ansluts till en likströmsladdare skickar bilen ett meddelande till laddaren där den begär en viss mängd ström. Laddaren startar laddningssessionen baserat på denna begäran.

Laddningskurvorna för eldrivna personbilar är till sin natur starkt avtagande. Om laddningskurvorna var mer stabila under hela laddningssessionen skulle behovet av dynamisk laddning vara mindre. Med andra ord: om bilarna skulle begära en jämn mängd ström under hela laddningssessionen skulle det inte finnas något behov av dynamisk laddning.

Laddningskurvorna för elbilar skiljer sig också kraftigt åt från modell till modell, och endast ett fåtal elbilar har en stadigt sjunkande laddningskurva. Det finns också vissa elbilsmodeller på marknaden med mycket hög laddningskapacitet. Problemet är dock att det bara finns ett fåtal laddare som ger lika hög laddningseffekt. Dessutom uppnår även de mest kraftfulla elbilarna maximal effekt endast under en kort tidsperiod.

Alla elbilar på marknaden kräver alltså en minskande mängd ström under en snabbladdningssession, vilket skapar ett behov av dynamisk laddning. I praktiken kan den laddeffekt som en bil begär när laddningssessionen inleds vara mer än 10 gånger större än när laddningssessionen avslutas. Detta innebär att laddaren bör kunna ändra konfigurationen under laddningssessionerna.

I de lösningar för likströmsladdning som Kempower tillhandahåller konfigureras laddningsanläggningen under hela laddningssessionen för att matcha den minskande effekt som bilen kräver.

Fördelarna med dynamisk EV-laddning för slutanvändarna: elbilsförare

I laddningsområden med flera laddningsstationer och laddningsutgångar innebär dynamisk laddning att den effekt som frigörs från laddningssessionen för elbil A kan överföras till elbil B. Denna överföring sker samtidigt som elbil A efterfrågar allt mindre effekt mot slutet av laddningssessionen. Bilarna sätts automatiskt i kö när de ansluts till laddaren och systemet vet i vilken ordning den frigjorda effekten kommer att fördelas till andra bilar.

Om bilen till exempel initialt begär t.ex. 75 kW i början av laddningssessionen, sjunker den laddningseffekt som bilen begär under 75 kW efter ett tag. Vid dynamisk laddning överförs denna frigjorda effekt till nästa bil i kön så snabbt och smidigt som möjligt. Detta är anledningen till att Kempowers laddningslösningar har strömförsörjningsenheter på 25 kilowatt: det är ett lämpligt upplösningssteg för dynamisk laddning. Med större nätaggregat skulle den dynamiska laddningen inte bli lika smidig: elbilarna som står i kö för mer ström skulle behöva vänta längre.

Fördelar med dynamisk laddning av elbilar för laddningsoperatörerna

Den dynamiska laddningen gör det enklare att installera flera laddstationer i samma område, eftersom laddningskapaciteten kan delas. För operatörerna av laddplatserna innebär detta att en större andel av de inköpta kilowattarna används, vilket ger ett bättre förhållande mellan laddkapacitet och laddare än med enstaka laddare.

Med dynamisk laddning behöver laddoperatören inte investera i den laddningskapacitet som behövs under årets mest hektiska dagar. Istället kan den laddningskapacitet som behövs vid en laddstation utvärderas för att ge en tillräcklig effektnivå för flera elbilar under större delen av tiden. Vid en laddstation som är utformad för t.ex. 8 bilar får bilarna aldrig den maximala effekt som bilarna kräver samtidigt. Men bilarna kommer alltid att få tillräckligt med ström för att upprätthålla en smidig och snabb laddningssession.

Dynamisk laddning möjliggör också så kallad prioriterad laddning. Prioritering kan ske på många olika sätt. I städer kan prioriteringen till exempel bestämmas utifrån fordonskategori: elbussar kan ha högre prioritet än taxibilar, taxibilar har högre prioritet än personbilar, och så vidare. Ett annat sätt att fastställa prioriteten är den så kallade ”först in, först ut”-modellen. Den gemensamma faktorn är att laddningssystemet styr prioriteten automatiskt.

Vi ser att behovet av dynamiska DC-laddningsplatser med flera laddningsstationer ökar i takt med att elbilar blir vanliga. Laddoperatörerna vill erbjuda bästa möjliga laddningsupplevelse för elbilsförare, som i sin tur vill undvika laddningsköer och fortsätta sin resa så snabbt som möjligt.