There is a growing interest and investment in electric vehicles infrastructure. To change those electric vehicles here are many different options how this can be done – with different benefits and disadvantages. The charging time depends on the battery capacity and the charging power. The charging power depends on the power available from the power source, the capabilities of your car and how your car is connected to the power source. There are also many different connectors in use (in both power outlets and in the car end). One of the disadvantages are that there are many options that can confuse users.
How does an Electric Car work ? | Tesla Model S
The simplest options that many people choose is to charge their electric vehicles from a domestic socket typically plug your car in overnight. Some electric vehicles have converters on board that can plug directly into a standard electrical outlet or they can be plugged to standard outlet with a special cable that has some active electronics in it (setting allowed load current and provide protection functions). Charging an electric vehicle is pretty easy if your car supports that option – just plug it in and wait.
Many people choose to charge their electric vehicles from a domestic socket typically plug your car in overnight (it can take all night to charge your car battery from empty to full). As a short-term or occasional solution, charging from the mains is fine. In longer term use, the problems are that that charging is slow that in some cases the old domestic outlets might not be able to properly handle the long term high current load the electrical car charging causes.
Another option is that you can charge your car at a public charging station or at home via a domestic socket or a specially installed charging point. You can charge your car much faster if you install a specially-designed charging point. Home chargers (typically 16-amps or 32-amps) can charge an electric vehicle from flat to full in 3.5 hours. Some are even quicker. The price of chargers depends on their power and efficiency. Typically you will use a charging station that provides electrical conversion, monitoring, or safety functionality.
Electric Car Charging, How long does it REALLY take?
Charging Your EV at Home
There is also a wide variety of electrical vehicle charging stations. An electric vehicle charging station is an element in an infrastructure that supplies electric energy for the recharging of plug-in electric vehicles—including electric cars, neighborhood electric vehicles and plug-in hybrids. Charging station is usually accessible to multiple electric vehicles and has additional current or connection sensing mechanisms to disconnect the power when the EV is not charging.
Charging stations fall into four basic categories:
1. Residential charging stations: An EV owner plugs into a standard receptacle when he or she returns home, and the car recharges overnight.
2. Charging while parked (including public charging stations) – a private or commercial venture for a fee or free, sometimes offered in partnership with the owners of the parking lot. This charging may be slow or high speed.
3. Fast charging at public charging stations >40 kW, capable of delivering over 60-mile (97 km) of range in 10–30 minutes.
4. Battery swaps or charges in under 15 minutes.
The charging time depends on the battery capacity and the charging power. The charging power depends on the voltage handling of the batteries and charger electronics in the car. The U.S.-based SAE International defines Level 1 (household 120V AC) as the slowest, Level 2 (upgraded household 240 VAC) in the middle and Level 3 (super charging, 480V DC or higher) as the fastest.
In Europe where 230V AC is used, the Level 2 type of charging is most commonly used. For normal charging (up to 7.4 kW), car manufacturers have typically built a battery charger into the car. A charging cable is used to connect it to the electrical network to supply 230 volt AC current. The charging cable can have active electronics in it to provide car the information how much current it can draw from outlet and some protective electronics (ground fault protector, over current protector, connector over-heating protection etc.). The Type 2 connector is suitable for slow, fast and rapid charging.
For quicker charging (22 kW, even 43 kW and more), manufacturers have chosen two solutions:
1. Use the vehicle’s built-in charger, designed to charge from 3 to 43 kW at 230 V single-phase or 400 V three-phase.
2. Use an external charger, which converts AC current into DC current and charges the vehicle at 50 kW (e.g. Nissan Leaf) or more (e.g. 120-135 kW Tesla Model S).
Mode 1: Domestic socket and extension cord. The vehicle is connected to the power grid through standard socket-outlets present in residences, which depending on the country are usually rated at around 10 A. You are merely connecting a car to the mains using a wire, with no method of controlling current/voltage drawn or utilizing any extra safety features. The the electrical installation must comply with the safety regulations and must have an earthing system, a circuit breaker to protect against overload and an earth leakage protection. This is nowadays very rarely used option.
Mode 2: Domestic socket and cable with a protection device. Mode 2 cables build upon Mode 1 to provide more safety and control. The vehicle is typically still connected to the main power grid via normal household socket-outlets. Charging can be done via a single-phase or three-phase network. A protection device is built into the cable. They feature some inline circuitry to help communicate with the car and dictate how much current is being pumped into the battery pack – they try to set charging current to match the capabilities of the car and the electrical outlet type used for charging. Typical protective functionality provided are ground fault protection, current sensors which monitor the power consumed (maintain the connection only if the demand is within a predetermined range) and additional physical “sensor wires” which provide a feedback signal (SAE J1772 and IEC 62196 schemes).
Mode 3: Specific socket on a dedicated circuit. The vehicle is connected directly to the electrical network via specific socket and plug and a dedicated circuit. A control and protection function is also installed permanently in the installation. Mode 3 is when things start to get clever, allowing the car and charging point to talk to one another. What this means is that electric cars can instruct the charging point to turn off the power when the battery is fully charged and also allow the car to evaluate a charging point’s capacity – changing the speed with which the car will be charged. Typically, these are wall-box type units.
Electric Vehicle Charging – Part 1/2
Electric Vehicle Charging – Part 2/2
Cables and connectors for electronics vehicle charging can be confusing. There are many connector and cable types. Electric car charging cables aren’t as simple as you may expect. Not only are there multiple types of plugs and connectors but there are different modes of operation, too. Modes of operation are a little different to plug/connector design, as they affect what these are capable of. There is no set world-wide standard for all car makers to follow.
Charging cable and plug types article gives an overview of all relevant charging cable and plug types for electric mobility. Using the right combination of cables for your EV is needed to charge it properly and quickly.
Put simply, an electric car charging cable is made up of three parts: a connector which plugs into your car, a length of wire and another plug which connects into a power source. That’s applies to most of the charging cable except type 2. Those wire only cables do without any electronics or rely on larger electronics at both ends of the cable, such as a wall-box.
There are two types of charging cables for electric cars: The mode 2 charging cable and the mode 3 charging cable. The mode 2 charging cable that fits into any standard domestic socket. The mode 3 charging cable is the connection cable between the electric car and the charging station.
The mode 2 charging cable is on that is the one that usually delivered with the vehicle ex works and fits into any standard domestic socket.
Mode 2 charging uses a cable that has circuitry in between both ends of the cable. Communication between the charging connection and the electric car takes place via a box which, which acts as intermediary between the vehicle and the connection plug (ICCB, in-cable control box). In case of charging from normal mains plug, the box on the type 2 cable tells the car how much current it can take from the mains outlet and tries to disconnect mains power to car if something seems to be going wrong.
Having many types of different connectors in electrical vehicles can be a problem for users. The EU realiszed this and back in 2014 brought into effect legislation that stated all new plug-in vehicles and charging points must include a ‘Type 2′ charging connector. The IEC 62196 Type 2 connector (commonly referred to as mennekes) is used for charging electric cars within Europe. The connector is circular in shape, with a flattened top edge and originally specified for charging battery electric vehicles at 3–50 kilowatts. Electric power is provided as single-phase or three-phase alternating current (AC), or direct current (DC).
The connector contains seven contact places: two small and five larger. Two small contacts are used for communications. Communication takes place over the signalling pins between the charger, cable, and vehicle to ensure that the highest common denominator of voltage and current is selected. The large pins are used for power and ground connections somewhat differently depending on the charging mode.
Types of Electric Car Charging Cables
Type 2 (Mode 3) cable explained
Charging Adapters
You might be interested to see what is inside those charging stations and charging cables. Here are videos to see what is inside different electrical car charging systems.
Inside an electric vehicle charger interface.
Delta Energy Systems 3.3kw Ev Charger teardown
eFIXX – Teardown – Whats inside a ROLEC Wallpod electric vehicle charger? (Rolec EV Charger)
Chinese Level 2 EV charger tear down
“Amazing-E EVSE” – Review and Look Inside
Aliexpress 32A (7kW) portable EV chargers ( EVSE ) Zencar, Khons
Ohme smart EV charging cable ( EVSE )
275 Comments
Tomi Engdahl says:
https://etn.fi/index.php/tekniset-artikkelit/15646-piikarbidi-varmistaa-saehkoeauton-oikean-latauksen
Tomi Engdahl says:
Sähköauton maahantuoja pyytää tuiki tavallisesta laturista aivan posketonta summaa
https://www.is.fi/autot/art-2000010054096.html
Tomi says:
https://etn.fi/index.php/tekniset-artikkelit/15734-piikarbidi-tuo-myoes-paremman-suojauksen
Tomi Engdahl says:
https://philipmcgaw.com/different-ev-connectors/
Tomi Engdahl says:
DC wallbox
https://www.infineon.com/cms/en/applications/industrial/ev-charging/dc-wallbox/?redirId=269741?utm_medium=paidsocial&utm_source=facebook&utm_campaign=202310_glob_en_gip_GIP.A.Industrial.EVCharging&utm_content=p10&utm_term=unboxing_videoad&fbclid=IwAR1vn2Qk3pUxjhubMvUePytSY5hgS3wesiLi_7_cn9DEArdR34uNJTF908s_aem_AZzNiZ_tWV7xdbwwtFj7mnSNu85eGrOVgTZwC_jWShXYnJ-oEtFGiAHy8XDPLxnuO7UaTP6QE16u5CQDkQD2A05d#!collapse-178fe28d-3b4d-11ee-a4d2-005056945905-2
Tomi Engdahl says:
https://www.facebook.com/groups/ElectronicParts/permalink/2349124638610191/
I have been made redundant from working at a leading EVSE manufacturer, so I am writing down information that I have learnt while there, and other places I have previously worked that I find interesting, I hope that this information is useful or interesting to other people as well.
https://philipmcgaw.com/charging-an-ev/
This post is about the different levels of EVSEs.
I am currently working through the different EV charging cable types, my next posts will be on how to emulate a Charger, a cable, and then lastly a vehicle.
Tomi Engdahl says:
https://philipmcgaw.com/ev-charging-cases-and-modes/
Tomi Engdahl says:
https://www.mdpi.com/1996-1073/16/4/2057?utm_campaign=journnews_ccbj_energies&utm_medium=social_journ&utm_source=facebook
Tomi Engdahl says:
https://etn.fi/index.php/13-news/15867-hyvae-paha-saehkoeauto
Tomi Engdahl says:
https://www.caverion.fi/blogi/kiinteistot/EPBD-vaatimukset-2024/
Tomi Engdahl says:
https://www.uusiteknologia.fi/2024/02/23/kempower-tuo-latauksen-kilpa-autoihin/
Tomi Engdahl says:
https://hackaday.com/2023/05/25/vehicle-to-grid-made-easy/
https://github.com/dalathegreat/Battery-Emulator
Tomi Engdahl says:
Read this paper “Using an Intelligent Control Method for Electric Vehicle Charging in Microgrids” published in WEVJ: https://bit.ly/3HPSbrT
Tomi Engdahl says:
https://etn.fi/index.php/13-news/15943-saehkoeautokaupasta-loppui-virta-tammikuussa
JATO Dynamics seuraa Euroopan automarkkinoita ja tammikuussa rekisteröitiin hieman yli miljoona eli 1 011 281 uutta henkilöautoa, mikä oli 11 prosenttia enemmän kuin vuotta aikaisemmin. Suuri osa kasvusta johtui sähköautojen ja ladattavien hybridien kysynnän vuoksi. Silti niiden osuus kokonaismyynnistä putosi pienimmilleen yli vuoteen.
Tomi Engdahl says:
https://www.uusiteknologia.fi/2024/03/15/volvo-nopeuttaa-sahkoakkujensa-latausta/
https://etn.fi/index.php/13-news/15986-volvo-nopeuttaa-latausta-jopa-kolmanneksella
Tomi Engdahl says:
https://www.uusiteknologia.fi/2024/03/14/valmet-automotive-nosti-akkutuotantonsa-uuteen-ennatykseen/
Tomi Engdahl says:
https://www.uusiteknologia.fi/2024/03/18/omat-akut-siirrettavaan-sahkoauton-latausasemaan/
Tomi Engdahl says:
EU edellyttää jatkossa pikalatausasemaa 60 kilometrin välein
https://etn.fi/index.php/13-news/15997-eu-edellyttaeae-jatkossa-pikalatausasemaa-60-kilometrin-vaelein
EU julkaisi viime syksynä AFIR-asetuksen (Alternative Fuels Infrastructure Regulation), joka luo yhteiset raamit sähköautojen latausalalle ja edistää liikenteen sähköistymistä. Asetus edellyttää, että pääteillä löytyy pikalatausasema 60 kilometrin välein. Lataus pitää myös pystyä maksamaan kortilla.
Latausasemia kehittävä Virta muistuttaa, että asetus astuu voimaan 13. huhtikuuta 2024, ja Suomessa Valtioneuvosto aikoo käsitellä siihen perustuvat lait toukokuussa. Virta nostaa korttimaksamisen, hinnoittelun selkiyttäminen ja latauspisteiden määrän kasvattamisen asetuksen tärkeimmiksi uudistuksiksi.
- Uuden asetuksen myötä palveluntarjoajien on edelleen helpotettava kertamaksamista tuoden latausasemille uusia maksutapoja ja esittävä lataustapahtuman hintakomponentit. Kuluttajille tämä näkyy selkeämpänä hinnoitteluna ja antaa kuluttajille nykyistäkin selvemmän käsityksen latauksen kustannuksista, sanoo Virran yhteiskuntasuhdejohtaja Eemil Rauma.
Tomi Engdahl says:
Tukholmassa vakava tulipalo sähköauton lataamisesta – rivitalon rakenteet syttyivät räjähdysmäisesti tuleen
Paikalla työskenteli toistakymmentä Tukholman pelastuslaitoksen yksikköä. Viiden asunnon rivitalosta tuhoutui silti lähes puolet
https://www.is.fi/autot/art-2000009666283.html
Suomen lataussuositusten mukaan sähköautoa tulisi ladata kotitalouspistorasiasta enintään 8 ampeerin virralla. Latausjohdon suojalaiteyksikkö olisi myös tuettava niin, ettei pistorasiaan kohdistu vääntö- eikä vetorasitusta.
Tomi Engdahl says:
Traficom muistuttaa sähköauton latauslaitteen asennusvelvoitteesta – valvonta alkaa ja määräaika päättyy jo tänä vuonna
Sähköautojen latauspiste on tulossa pakolliseksi lukuisiin ei-asuinkäytössä oleviin rakennuksiin. Määräaika laiteasennuksille ja sähkötöille loppuu jo tänä vuonna.
https://www.is.fi/autot/art-2000010319162.html
Tomi Engdahl says:
Perheen naapuriin rakennettiin sähköautojen latausasema – sitten kotona alkoi tapahtua kummia
https://www.is.fi/autot/art-2000010346005.html
Professorin mukaan toimintaa häiritsevä ilmiö voi vaikuttaa moneen eri kodin sähkölaitteeseen.
Siikalatvan Pulkkilassa asuva perhe kärsi lähes vuoden päivät erikoisesta ongelmasta, joka käynnistyi, kun heidän naapuriinsa rakennettiin sähköautojen latausasema.
Ensimmäisenä Kalevan uutisoimassa tapauksessa alueen asukkaiden induktiolieden toiminta häiriintyi tai lakkasi kokonaan, kun viereisellä ABC-asemalla oli runsaasti autoja lataamassa. Maaliskuussa Kaleva uutisoi ongelman ratkenneen, kun verkkoyhtiö Elenia jakoi ongelmista kärsineen asiakkaan eri muuntopiiriin latausaseman kanssa.
Elenialta vahvistettiin huhtikuun alussa Ilta-Sanomille, että korjaustoimenpide auttoi ja ongelma ei palautunut.
Tässä tapauksessa kyse oli todennäköisesti yliaaltojen aiheuttamasta resonanssista, joka haittasi induktiolieden toimintaa. Tampereen yliopiston sähkövoimatekniikan professori Pertti Järventausta kertoo, että vastaavan ilmiön synty ei sinänsä vaadi nimenomaan suurta latausasemaa eikä induktioliesi ole laitteena ainut ongelmasta kärsivä.
Ongelman juurisyy on siinä, että autoa ladattaessa latausvirtaan aiheutuu yliaaltoja, eli se säröytyy. Kun sähköverkosta sitten otetaan tätä säröytynyttä latausvirtaa, myös jännite säröytyy.
– Laite voi olla jokin muukin kuin sähköauton laturi. Kun virta säröttyy, se säröyttää jännitteen ja se näkyy naapuriasiakkaalle. Kun näitä laitteita on lähekkäin tarpeeksi, niin niiden vaikutus näkyy koko paikallisen pienjänniteverkon alueella, Järventausta tiivistää.
Induktioliesi on iso laite, johon yliaallot vaikuttavat Järventaustan mukaan paljon, mutta erot jännitteen yliaalloissa voivat aiheuttaa ongelmia myös vaikkapa television tai muun sähkölaitteen toiminnalle.
Mutta miksi ongelmat Pulkkilassa sitten alkoivat juuri latausasemasta?
Lähtökohtaisesti sähkön laatustandardeissa on määritelty, että jännitteen kokonaissärö asiakkaan liittymispisteessä saa olla enintään kahdeksan prosenttia. Järventaustan mukaan autojen runsas samanaikainen lataaminen samalla alueella voi rikkoa tämän raja-arvon.
Latauksen teholla ei Järventaustan mukaan ole välttämättä niinkään suurta merkitystä, koska säröytymisen taso riippuu enemmänkin elektroniikasta, jolla auto käsittelee latausta.
– Esimerkiksi Teslan elektroniikka ja akku on suunniteltu niin, että autoa ladataan suurella teholla. Kun autoa ladataankin kotona pienellä virralla, niin auto ottaa pienen virran, mutta se virta säröytyy suhteellisesti enemmän.
Suomessa on jo vuosia käyty keskustelua siitä, kestääkö sähköverkon siirtokapasiteetti sähköautojen lisääntymisen. Järventaustan mukaan jännitteen säröytymisen aiheuttavat ongelmat kuitenkin voivat nyt realisoitua paljon nopeammin, kuin varsinainen tehonsiirtokapasiteetti.
Pulkkilan tapauksessa ongelman korjannut muuntopiirin vaihto on Järventaustan mukaan pätevä ratkaisu latausasemien kohdalla.
Mikäli vastaava säröytymisongelma kuitenkin ilmentyisi esimerkiksi jonkin alueen runsaan kotilatauksen myötä, oltaisiin silloin paljon hankalammassa paikassa.
– Verkkoon on mahdollista tuoda laitteita, jotka tavallaan imevät yliaaltoja ja vaimentavat siten tilannetta, mutta ne laitteet maksavat. Näitä yliaaltosuodattimia käytetään teollisuudessa, koska sieltä säröyttäviä kuormia löytyy paljon, Järventausta kertoo.
– Toinen ratkaisu voisi olla esimerkiksi latauksen ohjaaminen siten, että kuormaa saataisiin hajautettua eri aikoihin.
Tomi Engdahl says:
https://www.uusiteknologia.fi/2024/04/12/suomessa-jo-12-000-julkista-sahkoautojen-latauspistetta/
Tomi Engdahl says:
https://www.uusiteknologia.fi/2024/04/12/litium-akkupaloihin-viritetty-sammutin/
Ruotsalainen Presto on kehittänyt litium-akkupalojen sammuttamiseen viritetyn käsisammuttimen. LB9 on sertifiointu NTA 8133 -standardin mukaisesti. Tarjolla on myös pienempi kuuden kilon LB6-malli.
Tomi Engdahl says:
https://www.uusiteknologia.fi/2024/04/19/sahkokelkkojen-akut-varalahteeksi-kahteen-suuntaan/
Tomi Engdahl says:
https://etn.fi/index.php/13-news/16126-monsteriluokan-saehkoemoottoripyoerae-latautuu-10-minuutissa
Kalifornialainen Lightning Motorcycles on yksi pioneereja, jotka haluavat tehdä sähköistää moottoripyöräilyn. Nyt yhtiö on tehnyt yhteistyötä akkuvalmistaja Enevaten kanssa. Tuloksena on monsteriluokan pyörä, jonka akun voi täyttää 20 prosentista 80 prosentin kapasiteettiin vain 10 minuutissa.