Nauðsynlegt er að gera sér grein fyrir því að hlaða rafmagni á rafbíla þarf mikla raforku og því verður að fara eftir reglum HMS hvað varðar lagnir og frágang rafmagnstafla að hleðslustöðvum.

Riðstraums(AC) hleðslustöðvar sjá ekki um hleðslu rafhlaða í rafbílum það er hleðslutækið í bílunum sjálfum sem stjórnar hleðslunni, hleðslustöðvarnar(AC) eru einskonar rofi á milli rafmagnstöflunnar og bílsins sem hleðslutækið í bílnum stjórnar.
DC hleðslustöðvar eru hins vegar hleðslutæki sem stjórna hleðslunni á rafhlöðunum sem er mjög sérhæft ferli og allt annað og mun flóknara en að hlaða startgeymi eins og algengur er í brunahreyfilsbílum.

Óvenjuleg hegðun í hleðslu.
Ef þið sjáið óvenjulega hegðun á hleðslustöðinni eins og óvenju lengi að hlaða með litla straumtöku eins og 0,7A eða jafnvel enga straumtöku, ekki hafa áhyggjur af því hleðslutækið í bílnum nær ekki alltaf að hlaða rafhlöðuna í 100% vegna óhagstæðs hita á henni og einnig getur ástæðan verið ójöfn hleðslustaða á sellum(Cell Ballancing), þetta getur valdið því að hleðslustöðin hangi inni á meðan, einfaldlega slökkvið á hleðslustöðinni og takið hleðslusnúruna úr sambandi þegar þið ætlið að nota bílinn. þetta verður komið í lag næst þegar bílinn verður hlaðinn.

Einnig kemur fyrir að smarthleðslustöðvarnar koma með villuboð um að þær hafi misst sambandið við bílinn þegar bílinn er tekinn úr sambandi án þess að slökkt sé á hleðslustöðinni, það er fullkomlega eðlilegt eins og gefur að skilja!

Notum 16A iðnaðartenglana fyrir hleðslu rafbíla með hleðslustöðvar upp að 16A einn fasi og 2,5 fermillimetra vír.

venjulegi tveggja pinna tengilinn og 1,5 fermillimetra vír hitna undan álaginu við hleðslu rafbíla og geta þannig valdið íkveikju, sjá mynd af réttum tengli.

Þessir tenglar eru merktir CEE 16A-6h, 6h stendur fyrir staðsetningunni á jarðpinnanum ekki að tengilinn megi bara nota í 6 klukkustundir eins og sumir halda
Þessir bláu tenglar eru líka til 32A enn eru aðeins stærri. Rauðu tenglarnir eru þriggja fasa og algengar stærðir eru 16A, 32A og 63A.

Margar hleðslustöðvar sem eru fluttar inn til landsins hafa ekki jafnstraums(DC) lekavörn og jafnvel ekki riðstraums(AC) lekavörn heldur, þetta getur skapað hættu og því nauðsynlegt að fá rafverktakann til að setja B-gerðar lekaliða í rafmagnstöfluna fyrir framan A liða sem fyrir eru ásamt sér öryggi fyrir hleðslustöðina.
Lekastraumsrofi B-gerð slær út ef jafnstraumsleki nær 6mA og riðstraumsleki nær 30mA og er því nauðsynleg vörn fyrir leka inn á rafkerfið frá t.d. rafbílum.
Ástæðan er ef það verður jafnstraumsleki inn á rafkerfi hússins verður gamli AC lekastraumsrofinn óvirkur og það er hættulegt.
Besen, PowerCore og fleiri hleðslustöðvarnar eru með innbyggða B-gerðar lekastraumsvarnir og þurfa því aðeins að tengjast á sér öryggi í rafmagnstöfluna samkvæmt reglugerð.

Hleðslusnúrur falla undir lög nr.146/1996 Það þýðir að einungis löggiltir rafverktakar hafa leyfi til að gera við eða breyta hleðslusnúrum enda bera þeir fulla ábyrgð á þeirri vinnu eins og annarri vinnu við neysluveitur og hleðslustöðvar tilheyra neysluveitum eins og önnur sterkstraums raftæki.
Vinna við hleðslusnúrur krefst sérþekkingar og það þarf dýr sérhæfð verkfæri til að framkvæma hana á réttan hátt.

Þegar hlaðið er með riðspennu(AC) hleðslustöð sér innbyggða hleðslutækið í bílunum um hleðsluna, hleðslustöðin er bara öryggistæki. Nánari lýsing hér fyrir neðan.

Ein af lífsseigari spurningunum er af hverju er 11kW hleðslustöð ekki 7,4kW á einum fasa?

Svarið er 11kW hleðslustöð er mest 16A á hverjum fasa og þar af leiðandi er hleðslustöðin 1X16A á einum fasa eða 16A X 230V er u.þ.b. 3,5kW.
Það er ástæðan að betra er að fara í 22kW hleðslustöð hún er 7,2kW á einum fasa eða 32A X 230V u.þ.b. 7,2kW.
Það þarf að sjálfsögðu að taka tillit til straumgetu rafmagnsstofnsins inn í rafmagnstöfluna í hvað stóra hleðslustöð í kílóvöttum(kW) er hægt að fara/velja.
Teikningarnar hér útskýra betur muninn á hleðslustöðvum.

Formúlan fyrir vött þrír fasar er hér:
P = 1,73 x U x I x cos φ
tökum dæmi
P = W(vött), 1,73(√3) = 3 fasar, U = spenna(V), I = straumur(A), cos φ = fasvik má nota 0,98.
Þá reiknast þetta
W(vött) = 1,73 X 400 X 32 X 0,98
sem eru þá 21,7kW eða 22kW

Það er alltaf smá fasvik í hleðslutækinu í bílnum.

Þessi teikning er dæmi um hvernig á að tengja lekaliða og vör fyrir mismunandi hleðslustöðvar sem tengjast í töfluna.

Þó farhleðslustöð hafi innbyggðan B-lekaliða verður eftir sem áður að vera annar B-lekaliði fyrir tengilinn sem farstöðin tengist í vegna þess að hægt er að tengja önnur tæki í tengilin sem ekki hafa innbyggðan lekaliða eins og háþrýsti dælur og fl. og fl.

Þá kviknar spurningin má ekki hafa A-gerðar liða fyrir tengilinn?  Svarið er nei og ástæðan er þegar tveir ólíkir lekaliðar á eftir hver öðrum annar af A-gerð og hinn af B-gerð getur myndast mettun sem verður til þess að lekastraumurinn verður hættulega hár án þess að liðarnir leysa út, það er ekki í samræmi við reglugerð enda hættulegt.

Nýjasta reglugerðin kveður á um að bannað er að nota AC-gerðar lekaliða fyrir almenna notkun, þar er A-gerðar liðinn góður kandidat.
Ástæðan er aukin LED-lýsing á heimilum hún veldur mettun á AC-lekaliðum.

Mettunin getur verið það mikil að AC-lekaliði sem á að slá út við 30mA lekastraum slær ekki út fyrr en við 70mA meira en helmingi hærra en leyfilegt er(upplýsingar frá HMS).
Síðan kemur undantekningin ef hleðslustöðin er bara með innbyggða DC6mA lekastraumsvörn á að nota A-gerðar lekastraumsrofa fyrir hleðslustöðina til að tryggja bæði AC og DC lekastraumsvörn!
Margir framleiðendur hleðslustöðva eru að nota tvo innbyggða lekastraumsrofa annan A-gerð AC30mA og hinn DC6mA.

Viðmiðunartafla

Hvað tekur langan tíma að hlaða fyrir hverja 100km.
Hiti á rafhlöðu, sellujöfnun(cell balancing) sem stjórnað er af rafhlöðu stýringarkerfinu(Battery Management System (BMS)) og fleira hefur áhrif á hleðslutíma rafhlaða.

Rafmagnstenging	Afl/kW	Spenna	Amper	Hleðslutími
Einn fasi	3,5kW	230V	16A	5 til 6 tímar
Einn fasi	7,4kW	230V	32A	2 til 2,5 tímar
Þrír fasar	11kW	400V	16A	1,5 til 2 tímar
Þrír fasar	22kW	400V	32A	23 til 28 mínútur
DC hleðslutæki	50kW	400 til 500V	100 til 125A	18 til 25 mínútur
DC hleðslutæki	120kW	400 til 600V	300 til 350A	8 til 10 mínútur

Rafmagnsteikning af hleðslustöð / farhleðslustöð með skýringum


Þessi teikning er af hleðslustöð(AC)

K1 á teikningunni er rofi sem gefur sambandið frá fösunum í töflunni inn á tengilinn í hleðslustöðinni eða hleðslusnúruna ef stöðin er útbúin þannig.

Þarna sést glöggt að hleðslustöðvar(AC) er bara rofi milli rafmagnstöflunnar og bílsins og það sem ræður stærð hleðslustöðvarinnar í kílóvöttum er hve mörgum Amperum(A) og hve mörgum fösum rofinn í hleðslustöðinni getur hleypt í gegnum sig.
Sverleiki vírana fer eftir Ampertölunni.
Þetta skýrir líka af hverju farhleðslustöðvarnar eru jafn öflugar í kílóvöttum(kW) og veggstöðvarnar.

Stýriliðinn er einföld rafeindastýring sem bíllinn stýrir í gegnum CP-stýripinnann sem er stutti pinninn í klónni og PP pinninn er merki um hver er mesta ampertala í hleðslu og má taka dæmi ef hleðslusnúran er bara 16 Amper tekur bílinn bara 16 Amper þó hann geti tekið 32 Amper og eins gott að þessi skilaboð séu rétt annars er boðið hættunni heim. Amper(mælieining) fyrir straum.

Hver er þá gæðamunurinn á hleðslustöðvum í hverju felst hann? Rofinn eða spólurofinn á fagmálinu er aðal slitflöturinn fyrir utan klónna og tengilinn og með tímanum gefa snerturnar sig og einnig getur spólan brunnið í honum.
Vandaður spólurofi brummar ekki og þannig á hleðslustöðin að vera, hljóðlaus og um leið merki um góð gæði.
Ef það heyrist í spólurofanum í hleðslustöðinni þá er hann að hrista hleðslustöðina sem fer illa með rafeindabúnaðinn í henni og fleira og styttir endingatímann.


Næst er þéttleikinn á stöðinni sem ræður töluverðu um gæðin og er merktur IP og tvær tölur á eftir dæmi IP55 og best að hafa þessa tölu IP65 eða hærri.
IP er ekki gæðastaðall heldur tákn um hvað stöðin er mikið varin fyrir ytri áhrifum eins og vatni.

Verðmyndun hleðslustöðva veltur mikið á útlitshönnunarkostnaði, framleiðslukostnaði og aukabúnaði. Aukabúnaður í hleðslustöðvum er langur listi og flokkast í öryggismál og þægindi.
Aukabúnaður til að auka öryggið er eftirfarandi: lekastraumsvörn bæði AC og DC, yfirspennuvörn, undirspennuvörn, eldingavörn, yfirstraumsvörn og upplýsingaskjár til að sjá hver bilunin er og tala ekki um ef um útleiðslu er að ræða og það sést á skjánum þá er straumurinn tekinn af stöðinni í töflunni og kallaður til fagmaður, hver vill snerta bíl á gúmmihjólum sem leiðir út.
Þægindabúnaður í hleðslustöðvum er upplýsingaskjár, Ethernet tenging Cat, WIFI, Bluetooth, allskonar mælar, álagsstýringar og fl.

Þetta er mynd af Type 1 samskiptunum milli innbyggða hleðslutækisins í bílnum og hleðslustöðvarinnar eins og þau sjást í sveiflusjá(skópi). Þetta er kassabylgja 1 kHz sem gefur hleðslutækinu í bílnum merki um að það sé hleðslustöð á bak við raffæðinguna ekki bara beintengt við rafmagn og hæðin og mótunin á kössunum segir til um mesta leyfða hleðslustrauminn enn hann er að sjálfsögðu mismunandi mikill eftir gerð hleðslustöðva og það skiptir ekki máli hvort það er farhleðslustöð eða veggstöð.

Þetta merki er á CP pinnanum og því skýring af hverju hleðslan stöðvast um leið og CP stutti pinnin missir samband ef ryfið er úr sambandi í miðri hleðslu!
Á meðan hleðslutækið í bílnum nemur þetta merki frá hleðslustöðinni á að vera dautt á bílnum og hann í park af öryggisástæðum. Ef hægt er að hreyfa bílinn með tengda hleðslusnúruna er bilun sem þarf að láta laga án tafar annað er hættulegt.

Þessi samskipti eru ekki eins í Type 2 og er því betra að vera með hleðslustöðvar sem styðja báða staðla.

Hér er yfirlits mynd af innviðum rafbíls og hvernig hleðslustödvarnar AC og DC tegjast þeim.

Margar gerðir af klóm og tenglum eru notuð fyrir rafmagnsbíla og hér fyrir neðan eru flestar gerðirnar.


Type 1 er norður Ameríka og Japan og type 2 er evrópa og fleiri. Þessi tengibúnaður er notaður fyrir riðstraums(AC) hleðslu.
AC hleðslustöðvar er lýst ofar á síðunni.

CHAdeMO Japan og CCS2 Evrópa og fl. eru hins vegar jafnstraumshleðsluaðferð gerð með hleðslutækjum stundum kallað DC hleðslustöðvar og hraðhleðslustöðvar, þessi hleðslutæki sjá alfarið um hleðslu rafgeymana/rafhlöðunnar enda eru þau dýr og flokinn búnaður. Sjá skýringamynd neðar á síðunni.

Myndin hér fyrir neðan er einingar(lárétt flæðirit) í hleðslutæki eða hraðhleðslustöð(DC) með skýringum, innbyggða hleðslutækið í bílunum er samskonar búnaður.
Það er mjög flókið ferli að hlaða Lithium-Ion batterí eins og er mikið notað í rafbílum og stærðin á hleðslutækjunum eru frá nokkrum vöttum upp í mörg hundruð kílóvött(kW).

1. Hér kemur straumurinn inn á hleðslutækið og byrjað er á því að sía út truflanir og spæka. LC-síur eru bestar í að hreinsa spæka og í þessum hluta er líka spennumælingar hvort of há eða of lág spenna kemur inn á hleðslutækið ásamt yfirstraumsvörn.

2. Hér er varnarbúnaður eins og B-lekastraumsrofi.
Hlutar 1 og 2 eru líka fyrir hendi í vandaðri AC eða riðstrams hleðslustöðvum eins og Besen og Khons og fl.

3. Hér er svo fyrri afriðunin breitt AC í DC spennu og gert klárt fyrir næsta stig.

4. Spennan sem er jafnspenna(DC) og fer inn á rafhlöðurnar í bílunum er allt að 1000 Volt og til að ná svo hárri spennu þarf að nota Switchmode tækni og hún vinnur þannig að búin er til ný riðspenna með tíðni í kílóriðum og spennan hækkuð með riðstraums spennubreyti og síðan er aftur breytt í jafnspennu með seinni afriðuninni og þá verður til hærri spenna eða 1000 Volt og um leið klárt fyrir næsta stig.

5. Þegar hér er komið við sögu er komið að hleðslustýringunni sem stýrir hleðslunni á sellunum í rafhlöðupakkanum í bílnum.
Þessi stýring vinnur með rafeindabúnaði rafhlöðupakka bílsins og eru stanslaus samskipti á milli hans og tölvunnar/rafeindabúnaðar í hleðslutækinu meðan á hleðslu stendur.
Það er verið að vakta spennu, straum og hita á hverri sellu og fleira kemur inn í þetta eins og jöfnun á milli sella og fl. Einnig er ýmis varnarbúnaður í þessum hluta líka.

6. Síðasti hlutinn af hleðslutækinu er kallað útgangur eða driver. Þarna eru FET-transistorar sem þola mikinn straum og ekki veitir af því allur straumurinn sem fer til rafhlöðunnar fer í gegnum þá.

Innbyggða hleðslutækið í bílunum er óvirkt meðan hraðhleðsla er í gangi enda er það bara notað með hleðslustöðvum(AC)!

Eftir þessa yfirferð er augljóst að hleðslustöð(AC) og hleðslutæki/hraðhleðslustöð(DC) er mjög ólíkur búnaður.