Het belang van de Cv-fase voor exploitanten van laadpunten

Iedereen die een elektrische auto heeft opgeladen bij een snellaadstation kent het probleem...

De eerste 80% is extreem snel en de resterende 20% lijkt een eeuwigheid te duren. Bovendien is de bewering van de typische autofabrikant dat u in minder dan 30 minuten 50% van uw auto kunt opladen, misleidend. Strikt genomen is het misschien juist, maar de tweede 50% zal veel langer duren.

Maar waarom?

Het eenvoudige antwoord is: vanwege de constante spanningsfase (CV-fase).

Maar misschien heb je gemerkt dat Tesla-auto's minder met deze problemen lijken te worstelen dan andere fabrikanten. Is dat waar? Waarom doet Tesla er alles aan om dit probleem te voorkomen?

In dit artikel willen we je een eenvoudig overzicht en een technische uitleg geven van dit fenomeen. We zullen bespreken hoe batterijen en sommige elektronische componenten werken en hoe inzicht in de CV-fase ons kan helpen om elektrische voertuigen slimmer op te laden. Meer informatie over optimaliseren laadinfrastructuur voor elektrische voertuigen in ons vlootrapport.

Wat is de laadtoestand (SoC)?

Laten we, voordat we in de natuurkunde duiken, snel de term SoC definiëren. De laadtoestand is een van de meest gebruikte termen bij het beschrijven van het opladen van elektrische voertuigen.

Als we het hebben over een SoC van 80%, bedoelen we dat de accu van het voertuig 80% van zijn totale capaciteit heeft ontvangen. Bijvoorbeeld 80 kWh van in totaal 100 kWh die in een accupakket kan worden opgeslagen.

Je zult vaak lezen dat de CV-fase begint met een SoC van 80%. Dat is echter niet helemaal waar. Het hangt af van de elektrische componenten, de batterij en andere factoren. Maar 80% is een redelijk goed gemiddelde.

Wat is een condensator en waarom is dat belangrijk?

Een voertuig heeft een grote batterij die energie opslaat. Een batterij werkt op dezelfde manier als een condensator. Zelfs de definitie klinkt als een batterij: een condensator is een elektronisch onderdeel dat elektrische lading opslaat.

Om precies te zijn, wanneer een condensator in een elektrisch circuit wordt gebruikt, worden elektronen aan één kant van de condensator „opgeslagen”. Deze elektronen kunnen niet door de condensator gaan. Laten we dit de „oplaadfase” noemen.

Zodra je de condensator loskoppelt van de energiebron en deze aansluit op een elektrisch apparaat zoals een lamp, stromen de elektronen langzaam van de ene naar de andere kant.

Stel een slimmer depotplan samen met onze EV-oplaadsimulator, of om te leren hoe Ampcontrol de laadefficiëntie verbetert door een demo aanvragen.

Hoe werkt de CV-fase in condensatoren?

Het duurt een bepaalde tijd voordat de condensator de maximale hoeveelheid elektronen opslaat tijdens de oplaadfase. Laten we zeggen 10 seconden. Deze tijd is afhankelijk van veel factoren, zoals de grootte van de condensator.

Nu het kritieke punt:

• Als we aan het begin van het laadproces de spanning meten, wordt nul volt (0V) weergegeven.
• Aan het einde van de oplaadtijd (wanneer de condensator volledig is opgeladen) zal de spanning zijn maximum bereiken. Laten we zeggen bijvoorbeeld 1 volt.
• Tussen het begin en het einde van de laadfase neemt de spanning langs een curve toe, zoals hieronder weergegeven.
  

We zien dat de spanning tijdens de laatste fase vrijwel constant blijft. Dit is de fase met constante spanning (CV). Als de spanning vrijwel constant blijft, is het „moeilijk” om meer elektronen op te slaan. Daarom vertraagt het laadproces meteen.

Hoe werkt een batterij?

Batterijen en condensatoren lijken op elkaar, omdat beide energie kunnen opslaan en vrijgeven. Batterijen kunnen de energie echter behouden wanneer ze worden losgekoppeld. Dit maakt hun potentiële toepassingen anders.

De enige reden waarom we batterijen en condensatoren vergelijken, is dat ze beide dezelfde CV-fasekarakteristiek hebben.

In tegenstelling tot condensatoren slaan de batterijen energie op in chemische vorm. De chemische eenheid, de cel genaamd, bestaat uit drie hoofdonderdelen; een positieve aansluiting, de kathode, een negatieve aansluiting, de anode, en de elektrolyt.

Deze anode en kathode bestaan ook in condensatoren en hebben een vergelijkbare functionaliteit. Daarom zien we een vergelijkbaar effect. Tegen het einde van het laadproces blijft de spanning in de batterij vrijwel constant. Deze constante spanning verlaagt de laadsnelheid (CV-fase). De batterij laadt naar het einde toe een stuk langzamer op dan in het begin.

(Belangrijke opmerking: Batterijen van elektrische voertuigen hebben altijd gelijkstroom nodig.)

Waarom is de CV-fase een belangrijke factor voor het opladen van elektrische voertuigen?

Allereerst is het essentieel om te weten dat alleen omdat de eerste 80% SoC slechts 30 minuten duurde, dit niet betekent dat je binnen nog eens 7 minuten met 100% SoC kunt vertrekken. Het zal zeker langer duren.

Voor chauffeurs is het belangrijk om deze tijd in te plannen tijdens lange ritten of zelfs te overwegen om niet 100% in één keer op te laden. Plan in plaats daarvan een tweede stop wanneer de batterij minder dan 50% is.

Als u meerdere voertuigen bestuurt, zoals wagenparkvoertuigen, moet u hier nog meer aandacht aan besteden, omdat dit grotere gevolgen heeft bij het opladen van meerdere voertuigen.

Hier is een eenvoudig voorbeeld: een oplader van 100 kW laadt de accu van een auto van 100 kWh niet in 1 uur op. Het duurt waarschijnlijk 1,5 uur. We hebben uitgelegd hoe om te gaan met de opladen van elektrische wagenparken in een vorig artikel.

Hoe helpt het begrijpen van de CV-fase bij het opladen van elektrische voertuigen?

Als u eenmaal begrijpt hoe de CV-fase werkt, kunt u deze in uw voordeel gebruiken.

Hier zijn drie manieren waarop u ervoor kunt zorgen dat u hiervan profiteert:

Doe je onderzoek naar voertuigen en fabrikanten

Sommige fabrikanten hebben het effect van de CV-fase meer getest dan andere. Velen hebben hun accucellen geoptimaliseerd om de effecten van de CV-fase te verminderen of hebben het voertuig simpelweg te veel uitgerust met meer batterijen zonder u hiervan op de hoogte te stellen. Waarom maakt dat uit? Als uw voertuig 100 kWh in zijn specificaties heeft, maar het accupakket 120 kWh is, zult u bijna nooit de CV-fase voelen. Je batterijcellen laden gewoon niet voor 100% op. Dat is een dure methode, maar werkt prima.

Plan je laadapparatuur op de juiste manier

Nu je een kent DC-snellader zal tijdens het hele laadproces nooit op vol vermogen opladen, u kunt dienovereenkomstig plannen. U zou meer laadstations kunnen installeren omdat de voertuigen de laders waarschijnlijk zullen blokkeren tijdens de CV-fase. Als u bovendien gebruik maakt van slimme laadsoftware voor elektrische voertuigen, kunt u actief het vermogen tussen de laadpunten beheren en hiervan profiteren.

Gebruik waar mogelijk langzame laders

Aangezien de meeste EV-batterijen zijn ontworpen om langzaam en snel op te laden, zult u waarschijnlijk de CV-fase veel minder opmerken wanneer u ze langzaam oplaadt. Waarom? Naarmate u het vermogen verlaagt, neemt de oplaadduur van begin tot eind toe en blijft er nog steeds een CV-fase over, maar deze is doorgaans een stuk korter. Een ander voordeel is dat langzame AC-opladers zijn goedkoper, zodat u er nog veel meer op dezelfde site kunt installeren.

Samenvatting

Wanneer de batterijen van elektrische voertuigen tot de totale capaciteit worden opgeladen, is de laatste 20% of zo veel langzamer dan de eerste 80% vanwege de fase met constante spanning (CV).

Dit kan problemen veroorzaken, vooral voor chauffeurs of wagenparkbeheerders.

Om het probleem van de CV-fase te omzeilen, kunt u laadstations combineren met software voor slim opladen om de verschillende laadpunten te controleren en te besturen.

Lees hier meer over EV en CPO: 3 belangrijke uitdagingen van beheerd opladen voor elektrische voertuigen en hoe deze op te lossen