DC-pikalataus (DCFC) on tekniikka, jonka avulla sähköauton (EV) lataaminen kestää 20–40 minuuttia tuntien sijaan. Se eroaa perustavanlaatuisesti kotona käytettävästä AC-latauksesta.

Tässä on vaiheittainen selitys siitä, miten se toimii, verkosta auton akkuun.

Ydinajatus: Ohitus auton sisäisestä laturista

AC- ja DC-latauksen keskeinen ero on siinä, missä vaihtovirran (AC) muuntaminen tasavirraksi (DC) tapahtuu.

AC-lataus (Taso 1/2): Koti ja julkinen verkko toimittavat AC-virtaa. Sähköautossasi on sisäänrakennettu laturi, joka muuntaa AC-virran DC-virraksi akun lataamiseksi. Tämän laturin teho on rajoitettu (tyypillisesti 7–11 kW, joidenkin premium-mallien kohdalla jopa 22 kW).

DC-pikalataus: AC-virran muuntaminen DC-virraksi tapahtuu auton ulkopuolella, latausasemalla itsessään. Latausasema on pohjimmiltaan suuri ja tehokas ulkoinen laturi, joka syöttää tasavirtaa suoraan akkuun, ohittaen auton pienemmän ja hitaamman sisäisen laturin.

DC-pikalatauksen vaiheittainen prosessi

1. Verkkoyhteys & Virran muuntaminen:

DC-pikalatausasema on kytketty keskijännite- tai korkeajänniteverkkoon (usein 480V AC kolmivaiheinen teollisuusvirta).

Latausaseman suuressa kaapissa tasasuuntaajat ja muuntimet muuttavat saapuvan AC-virran korkeajännitteiseksi DC-virraksi. Tämä on aseman ydintehtävä.

2. Kommunikaatio & Kättely (Digitaalinen keskustelu):

Kun kytket latausjohdon, ennen kuin korkeajännitevirtaa alkaa virrata, auton ja laturin välillä käydään kriittinen digitaalinen keskustelu käyttäen CCS- (Combined Charging System), CHAdeMO- tai Teslan NACS-protokollaa.

Ne varmistavat, että yhteys on turvallinen.

Ne sopivat auton akun hyväksymästä enimmäisjännitteestä ja -virrasta.

Auto ilmoittaa nykyisen varauksen tilan (SOC), akun lämpötilan ja muut tärkeät tiedot.

3. Virran toimittaminen & Tehon nostaminen:

Kun kättely on valmis, laturi alkaa syöttää DC-virtaa sovittuina tasoina.

Latausprosessia hallinnoi auton akunhallintajärjestelmä (BMS). BMS on akkupakin aivot – se valvoo jatkuvasti jokaisen solun terveyttä, lämpötilaa ja tilaa.

BMS kertoo jatkuvasti latausasemalle, mitä jännitettä ja virtaa syöttää.

4. Latauskäyrä (Ei tasainen viiva):

Tämä on tärkein käsite. DC-lataus ei ole tasainen "täyttö". Se noudattaa optimaalista latauskäyrää akun suojelemiseksi ja nopeuden maksimoimiseksi.

Vakio virta -vaihe (0 % – ~50–80 % SOC): Laturi syöttää maksimivirran (esim. 350 A tai 500 A), ja jännite nousee tasaisesti akun täyttyessä. Tämä on nopein osa latauksesta, jolloin kilometrejä kertyy nopeimmin minuutissa.

Vakio jännite -vaihe (~80 % – 100 % SOC): Estääkseen vaurioita, kun akku lähestyy täyttä kapasiteettia, BMS kehottaa laturia pitämään jännitteen vakiona ja vähentämään virtaa merkittävästi. Tästä syystä lataaminen 80 %:sta 100 %:iin voi kestää lähes yhtä kauan kuin 10 %:sta 80 %:iin. Suositellaan, että lataat yli 80 % vain tarvittaessa pitkillä matkoilla.

5. Valvonta & Turvallisuus:

Koko latauksen ajan BMS ja laturi kommunikoivat jatkuvasti.

Ne säätävät latausnopeutta akun lämpötilan perusteella. Jos akku liian kuumene tai jäähtyy liikaa, lataus hidastuu tai keskeytyy. (Tästä syystä monissa sähköautoissa on aktiivinen akun lämpötilan hallintajärjestelmä).

Useat varmistusmekanismit valvovat vikoja, maadoitusongelmia tai kommunikaatiovirheitä ja katkaisevat virran välittömästi, jos ongelma havaitaan.

6. Valmistuminen:

Kun akku on täynnä (tai keskeytät latauksen aseman näytön tai sovelluksen kautta), laturi katkaisee DC-virran.

Viimeinen kommunikaatio vahvistaa, että lataus on valmis, ja laskutus perustuu toimitettuun energiaan (kWh) tai yhteydessäoloaikaan.

Keskeiset osat

Latausasema ("Jakaja"): Sisältää raskasähköiset komponentit (tasasuuntaajat, muuntajat, jäähdytysjärjestelmät) ja käyttöliittymän.

EV-akkupakki: Korkeajännitteinen DC-akku, tyypillisesti 400 V tai 800 V arkkitehtuuri nykyaikaisissa sähköautoissa.

Akkujärjestelmän hallinta (BMS): Kriittinen sisäänrakennettu tietokone, joka hallitsee koko prosessia turvallisuuden ja kestävyyden varmistamiseksi.

DC-latausliitin & Kaapelit: Nämä ovat paljon paksumpia ja painavampia kuin AC-kaapelit, koska ne kuljettavat korkeajännitteistä tasavirtaa. Niissä on nestejäähdytys lämmön hallitsemiseksi.

Jännitteellä on merkitystä: 400 V vs. 800 V arkkitehtuuri

400 V järjestelmät: Nykyinen standardi useimmille sähköautoille. 350 kW:n laturi, joka toimittaa maksimitehon 400 V akulle, vaatii erittäin korkean virran (ampeerit), mikä tuottaa enemmän lämpöä ja vaatii painavia, nestejäähdytettäviä kaapeleita.

800 V järjestelmät: Käytössä esimerkiksi Hyundai Ioniq 5/6, Kia EV6, Porsche Taycan ja Lucid Air -autoissa. Samalla teholla (kW) 800 V järjestelmä tarvitsee vain puolet virrasta. Tämä tarkoittaa:

Vähemmän lämmöntuottoa.

Kevyempiä ja helpommin käsiteltäviä kaapeleita.

Mahdollisesti nopeampaa latausta, erityisesti vakio virta -vaiheessa.