Din AC-laddare laddas inte: OBC:n ställer in strömmen

Koppla in en bil i en 22 kW väggbox och instrumentpanelen kan rapportera 11 kW, eller 7 kW, eller 3,6 kW. Instinkten är att skylla på laddaren. För det mesta levererar laddaren exakt det den blev ombedd att leverera, och omvandlingen till likström sker någon helt annan plats – inne i fordonet.

Den skillnaden låter akademisk tills den hamnar på en installationsräkning, en mättvist eller ett garantikrav. En AC-laddstation är inte en liten DC-laddare. Det är en skyddad, mätt strömväg plus en kontrollbox som förhandlar. Att veta vilken del som gör vad förändrar vad du kan lova en sajt och vad du rimligen kan klaga på.

Vad en AC-laddare faktiskt innehåller

Öppna en och dellistan är kort. Det finns en kontaktor som kopplar in och kopplar ur nätströmmen. Det finns restströmsskydd, antingen inbyggt eller nödvändigt uppströms. Det finns en mätare, en styrenhet som styr kommunikationsstacken, ett användargränssnitt av något slag och pilotsignalkretsar som kommunicerar med fordonet. Sedan finns det höljet, kabel eller uttag och fästet.

Det som inte finns med i listan spelar lika stor roll. Det finns ingen likriktare. Det finns ingen stor transformator som ökar spänningen upp till paketnivå. Det finns inget högpresterande switchsteg. De komponenterna är stora, de är varma och de sitter kvar i fordonet. En väggbox liknar i sin anda mer en smart växel med en betalterminal än en strömomvandlare.

Det är också därför AC-enheter är billiga i förhållande till sin klassning. Den dyra ombyggnadsutrustningen var redan betald av den som köpte bilen.

Var likriktaren sitter

Den inbyggda laddaren, vanligtvis förkortad OBC, omvandlar växelströmsförsörjningen till den likspänning som paketet behöver. Dess betyg är en egenskap hos fordonet, fastställd på fabriken, och den varierar mycket mer mellan modeller än vad köparna förväntar sig. En kompakt halvkombi kan acceptera en enfas. En långdistans-sedan kan acceptera tre. En skåpbil kan acceptera tre faser med måttlig ström eftersom dess packspänning är lägre.

Tre konsekvenser följer, och de förklarar det mesta av förvirringen kring AC-laddning.

För det första är namnskylten på laddaren ett tak, inte en leveranssiffra. En 22 kW-enhet ansluten till ett fordon med en 11 kW laddare stabiliserar sig på 11 kW och stannar där under hela sessionen, utan att något är fel i någon ände.

För det andra ger samma laddare olika resultat på olika bilar. Det är normalt beteende, inte bevis på fel, och det är den vanligaste källan till onödiga serviceanrop vid AC-installationer.

För det tredje bestäms fasräkningen av fordonet, inte av installatören. En trefasmatning vid laddaren slösas bort på en bil som bara kan likrikta en fas.

CP, PP och PWM-signalen

Två lågspänningsledningar bär hela förhandlingen, och ingen av dem bär ström.

Kontrollpiloten, definierad i IEC 61851-1, är huvudsamtalet. Laddaren håller linjen vid en definierad spänning och applicerar en pulsbreddsmodulerad fyrkantsvåg. Arbetscykeln för den vågen kodar den maximala ström som fordonet får dra. Fordonet svarar genom att ändra spänningen på samma linje för att signalera sitt tillstånd: anslutet, redo, laddande, begär ventilation eller fel. Laddaren övervakar den spänningen för att veta när det är säkert att stänga kontaktorn.

Proximity-piloten är den andra ledningen och finns på socklade enheter. Den talar om för fordonet vad kabeln som är inkopplad i den kan bära. En kabel som är klassad för lägre ström har ett annat motstånd, och fordonet minskar sitt drag därefter utan att laddaren alls är involverad.

Den praktiska poängen är att båda signalerna kommunicerar tillstånd. Ingen av dem instruerar fordonet att ta en specifik mängd. När en förare rapporterar en lägre siffra än vad etiketten lovar, är den användbara frågan vilken tillåtelse som var bindande – arbetscykeln, kabeln eller fordonets egen omvandlare.

Case A, B och C: Tre sätt att koppla ihop

Standarderna beskriver tre anslutningarrangemang, och skillnaden är inte kosmetisk. Den avgör vem som äger kabeln och därmed vem som äger problemet när kabeln är gränsen.

I en förankrad lösning är kabeln permanent fast vid laddningspunkten. Dess klassning är känd, den är en del av produkten, och ansvaret för dess skick ligger hos den som levererat enheten. I en uttagsanordning presenterar laddningspunkten ett industriuttag och drivrutinen tar med en kabel. Den kabeln kan vara klassad under laddarens utgång, kan vara skadad, kan vara en adapter och kan ha köpts till ett pris som inte speglar något av detta.

Det är därför båda formerna finns i samma produktfamilj istället för att en är strikt bättre. Offentliga och semi-offentliga platser föredrar ofta sockelformen eftersom den fungerar med kablar som drivare redan bär och minskar belastningen på en fast enhet som används flitigt. Flottdepåer och arbetsplatser föredrar ofta den förankrade formen eftersom kabeln kan specificeras, inspekteras och bytas ut som en kontrollerad enhet. Utgångar på 7, 11 och 22 kW förekommer i båda formerna, så valet handlar om driftsmodell snarare än om effekt.

Varför samma laddare ger olika effekt på olika bilar

Fyra variabler står för nästan all variation som ses på platsen.

Den inbyggda laddarens klassning är den första och största. Det är ett hårt tak som ingen nedströms inställning kan flytta. Fasräkningen är den andra: ett fordon som likrättar en fas drar från en fas oavsett vad som finns tillgängligt på de andra två. Paketspänningen är den tredje, eftersom en omvandlare designad för en lägre paketspänning når sin strömgräns tidigare. Den fjärde är termisk och laddningstillstånd, vilket är samma beteende som beskrivs i laddningskurvan: en kall packning eller en nästan full tar emot mindre, och växelströmsförsörjningen följer plikttroget.

En snabb diagnostik skiljer dem åt. Jämför samma fordon på en annan laddningspunkt med känd effekt. Om den träffar samma siffra någon annanstans är fordonet taket. Om den når en högre siffra någon annanstans, titta på kabeln och pilotsignalen vid första punkten. Om det varierar från session till session vid samma punkt är orsaken termisk eller laddningstillstånd, och inget behöver bytas ut.

Fullständiga tekniska parametrar för AC-serien, inklusive socketed och tethered-varianter, listas på AC wallbox produktsida.

Vad detta betyder för mätning

Mätaren sitter på laddningssidan av laddningspunkten. Den mäter vad som lämnar laddaren, inte vad som går in i batteriet. Mellan dessa två punkter finns kabelförluster, konverteringsförlusterna inuti den inbyggda laddaren och vad fordonet förbrukar för värmehantering under laddningen.

För de flesta kommersiella faktureringar är detta rätt plats att mäta, eftersom det är där operatörens kostnad uppstår och där leveransen levereras kontraktsmässigt. Det betyder dock att siffran på fakturan överstiger den siffra som fordonet rapporterar, och att en förare som jämför de två hittar ett glapp som inte har något med noggrannhet att göra.

När energisiffran används för ersättning, underfakturering eller lagstadgad avstämning blir mätaren i sig en reglerad post snarare än en komponent. Enheter i detta intervall kan förses med en MID-godkänd mätare, som adresserar instrumentet men inte förlusterna nedströms. Skillnaden mellan en godkänd mätare och en mätkedja är viktig, och den behandlas separat i en separat notis om mätning och dokumentation.

Detta ändrar hur ett AC-projekt ska specificeras. Den användbara frågan är inte hur mycket ström laddstationen kan leverera, utan vilka fordon som faktiskt parkerar där och vad deras inbyggda laddare accepterar. En plats full av trefas långdistansbilar motiverar trefasväxlar. En plats som betjänar en blandad flotta, inklusive laddhybrider och små stadsfordon, gynnas mindre av de extra faserna än av fler poäng med lägre betyg, eftersom fordonen inte kan använda det högre betyget erbjuder.

Samma logik gäller för kabeln. Att specificera en tethered enhet tar bort en variabel från varje framtida felrapport. Att specificera en socket-enhet tar bort ett slitobjekt men ger kabeln till drivrutinen, och med det en återkommande fråga om varför sessionen var långsammare än etiketten.

Inget av svaren är fel. Det som är fel är att specificera en AC-installation utan att veta vilka fordon som använder den, och sedan behandla de resulterande siffrorna som ett prestandafel.