Notum 16A CEE þriggja pinna tenglana fyrir hleðslu rafbíla með hleðslustöðvar upp að 16A einn fasi og 2,5 fermillimetra vír og sér grein í töflu með 16A vari og AC/DC lekaliða.

Venjulegi tveggja pinna tengilinn og 1,5 fermillimetra vír hitna undan álaginu við hleðslu rafbíla og geta þannig valdið íkveikju, mesta hættan er þegar notaðar eru farhleðslustöðvar sem er 3,5kW og ekki með stillanlegum straum niður í 8 eða 10A sem er nauðsynlegt því það má ekki hlaða með hærri straum en 10A í tveggja pinna tengli og helst ekki að nota þá nema þeir séu gerðir fyrir fullt álag í langan tíma!
Sjá mynd af réttum þriggja pinna 16A tengli sem þolir fullt álag 24/7.

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 einna fasa og eru líka til 32A og eru aðeins stærri. Rauðu tenglarnir eru þriggja fasa og algengar stærðir eru 16A, 32A og 63A.
Bláu og rauðu tenglarnir voru hannaðir fyrir meiri straumnotkun þar sem meira afl þurfti fyrir vélar og tæki í iðnaði í verksmiðjum og um borð í skipum og þar sem mikið og stanslaust álag er. Þessir öflugu tenglar og klær henta því fullkomlega fyrir hleðslustöðvar fyrir rafbíla.

Það má benda á það hér að margar vegghleðslustöðvar eru með innbyggða kló og tengil(sökkultengi) sem er mun minni en CEE kló og tengill bæði styttri pinnar og grenri og því lítið gagn í því að fá sér fast tengda hleðslustöð og vera svo með innbyggða mini kló og tengil innan í henni sem að getur brunnið!

Margar hleðslustöðvar sem eru fluttar inn til landsins hafa ekki jafnstraums(DC) lekastraumsvörn og jafnvel ekki riðstraums(AC) lekastraumsvörn heldur, þetta getur skapað hættu og því nauðsynlegt að setja B-gerðar lekastraumsrofa í rafmagnstöfluna fyrir framan A lekastraumsrofa sem er fyrir almenna notkun ásamt sér öryggi fyrir hleðslustöðina.

Lekastraumsrofi B-gerð slær út ef jafnstraumsleki nær 6mA og riðstraumsleki nær 30mA og er því góð vörn fyrir lekastraum inn á rafkerfið frá rafbílum.
Ástæðan er ef það verður jafnstraumsleki inn á rafkerfi hússins verður A-gerðar eða AC-gerðar lekastraumsrofinn óvirkur og þá rjúfa þeir ekki strauminn af húsinu í útleiðsluástandi sem er hættulegt.
Margar hleðslustöðvarnar eru með innbyggða B-gerðar lekastraumsvarnir og þurfa því aðeins að tengjast á sér öryggi í rafmagnstöfluna samkvæmt reglugerð.

Allur búnaður sem tengist að og í hleðslutengi rafbílana fellur undir rafmagnsreglugerðina til að halda því til haga.

.

Þegar hlaðið er með riðspennu(AC) hleðslustöð sér innbyggða hleðslutækið í bílunum um hleðsluna, hleðslustöðin er bara öryggistæki. Munurinn á milli 16A og 32A hleðslustöðva einna og þriggja fasa er skýrð hér fyrir neðan og af hverju 11kW hleðslustöð er ekki 7kW á einum fasa.

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.

Hleðslutækið í bilunum er með einna fasa afriðun og eða þriggja fasa afriðun ef þau eru fyrir þrjá fasa líka. Þessi búnaður er bara til að breyta riðspennu í jafnspennu fyrir hleðslutækið.
Í hleðslutækinu er líka flókinn rafeindabúnaður sem stýrir hleðslunni á batteríunum, það þarf að stýra spennunni, straumnum, hitanum á sellunum og sellujafna og fleira kemur til.

Þar sem afriðun er beitt og töluverður straumur er í rásinni er hætta á truflunum m.a. frá spækum og harmónískum tíðnum en það verður fjallað betur um það hér.

Spólurnar sjá mynd eru til að minka truflun frá óæskilegum tíðnum eins og spækum og harmónískum tíðnum. Þessar truflanir koma frá hleðslutæki bílsins og líka frá hraðhleðslustöðvum(DC) því það er afriðunin í hleðslutækjunum og hraðhleðslustöðvunum(DC) sem veldur því og hér er nánari lýsing hvers vegna það gerist. Díóður eru yfirleitt notaðar til afriðunar á riðspennu í jafnspennu og gallinn við þær er að þær klippa á straumflæðið í hvert skipti þegar spennan er í kringum 0V á tínikúfunni og þá myndast spennu og jafnvel háspennuspækar sem valda truflunum.

Þá kemur að hlutveki spólana sem eru síur í þessari rás L-sía á tæknimáli og hleðslutækið á myndinni er þriggja fasa og því spóla fyrir hvern fasa. Spækar myndast með miklum hraða og eru því hátíðni en spólurnar hafa þann eigileika að drekka í sig háa tíðni eins og spæka vegna þess að viðnámið í þeim hækkar til muna við hækkandi tíði.
Þessi síuaðfeð virkar ekkert vel á harmóniskar tíðnir fyrr en þær eru komnar í margfalda grunntíðnina sem er 50Hz á Íslandi og sem dæmi 50Hz sinnum 100 eða 5kHz en það er talað um harmóníkin er tvisvar sinnum grunntíðnin og þrisvar sinnum og fjórum sinnum og s.fr.

Það er ágætt að leyfa því að fljóta með hérna af því að truflanasíur eru í umræðunni að annað raftæki á heimilum eins og þvottavélin er með LC-síu og LCL-síu það er samvinna þétta og spóla til að minka til muna truflanir frá þvottavélinni og fleiri tæki eru með samskonar spæka síur eins og ryksugur með seríu mótora.

Riðstraums(AC) hleðslustöðvar valda ekki truflunum þar sem engin umbreyting á straum eða spennu á sér stað bara rofavirkni.
Hleðslustöðvar með truflanasíum rjúfa spennuna til bílsins ef búnaðurinn í þeim skynjar óæskilega truflun á spennunni enn hleðslutækin í bílunum og DC-stöðvar eru með LC og LCL síur til að verja sig fyrir háspennu púlsum eða hátíðni. LCL sía og önnur hér

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, upplýsingar frá HMS.

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, jafnspennugjafar, varaaflgjafar og fl. 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	45 til 55 mínútur
DC hleðslutæki	50kW	400 til 500V	100 til 125A	20 til 25 mínútur
DC hleðslutæki	120kW	400 til 600V	300 til 350A	5 til 8 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.
12 Volta spennugjafinn sem breytir spennunni úr lágspennu sem er á milli 50V og 1000V og niður í smáspennu sem er á milli 0V og 50V er switched-mode og oft með Mosfet transistorum, þarna er líka hleðslustýrirng fyrir 12V batteríið sem er í mörgum tilfellum bara startgeymir sem hleðst á 14,4V.

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. DC hleðslustöð er í raun sambyggð AC hleðslustöð og innbyggða hleðslutækið í bílnum hún sér um hvoru tveggja.
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) og eru að nálgast Megavatt.

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 riðstrams(AC) hleðslustöðvum.

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.