Welke techniek zit achter snelladen van elektrische auto’s?

snelladen elektrische auto

Inhoudsopgave

Snelladen geeft je elektrische auto in korte tijd extra actieradius. De laadpaal levert daarbij gelijkstroom, ook wel DC genoemd, rechtstreeks aan de batterij. Je vindt deze laadpunten vaak langs snelwegen, bij tankstations en op drukke plekken in de stad.

De laadpaal bepaalt niet alleen hoe snel je kunt laden. Ook de maximale DC-laadcapaciteit van je auto, de batterijgrootte, de laadstatus en de temperatuur spelen mee. Daarnaast kan beperkte netcapaciteit het laadvermogen verlagen.

Snelladen is vooral handig wanneer je onderweg snel verder wilt. Voor dagelijks gebruik is laden met wisselstroom thuis of op het werk vaak praktischer en goedkoper. Modellen van Tesla, Volkswagen, Hyundai, Kia, BMW, Mercedes-Benz en Renault ondersteunen verschillende laadvermogens. Controleer daarom altijd de gegevens van jouw eigen auto.

In dit artikel ontdek je hoe wisselstroom en gelijkstroom samenwerken. Ook lees je welke laadpaal en stekker je nodig hebt, hoe de batterij wordt beschermd en welke factoren de snelheid en kosten van snelladen bepalen.

Hoe werkt snelladen elektrische auto?

Wanneer je een elektrische auto aansluit, begint een samenspel tussen de laadpaal, de auto en de batterij. Het openbare elektriciteitsnet levert meestal wisselstroom, ofwel AC. De stroomrichting verandert daarbij steeds.

Een hoogvoltagebatterij slaat energie op als gelijkstroom, ofwel DC. De aangeleverde wisselstroom moet dus eerst worden omgezet. De manier waarop dat gebeurt, bepaalt voor een groot deel de laadsnelheid.

Het verschil tussen AC-laden en DC-snelladen

Bij AC-laden vindt de omzetting plaats in de auto. De ingebouwde lader, die je vaak de onboard charger noemt, zet wisselstroom om in gelijkstroom. De laadpaal regelt vooral de veilige communicatie en de toevoer van stroom.

De onboard charger begrenst het laadvermogen. Heeft je auto een ingebouwde lader van 11 kW? Dan laad je met AC niet sneller dan ongeveer 11 kW. Dat blijft zo wanneer de laadpaal technisch meer vermogen kan leveren.

Bij DC-snelladen gebeurt de omzetting grotendeels in de laadpaal. Zware vermogenselektronica maakt van de wisselstroom uit het net gecontroleerde gelijkstroom. Die stroom gaat via de laadkabel en connector rechtstreeks naar het batterijpakket.

De rol van de omvormer en laadpaal

De onboard charger wordt bij DC-laden grotendeels omzeild. Daardoor zijn hogere laadvermogens mogelijk. De snellaadpaal bevat daarvoor krachtige onderdelen die veel warmte kunnen afvoeren.

Je auto en de laadpaal communiceren voortdurend met elkaar. De auto geeft door hoeveel spanning en stroom de batterij veilig kan opnemen. De laadpaal past het vermogen daar direct op aan.

Een laadpunt van 50, 100, 150 of 350 kW levert dus niet altijd continu dat vermogen. Het werkelijke laadvermogen hangt af van je automodel, de batterijtemperatuur en de laadstatus.

Waarom DC-laden veel sneller gaat

Bij DC-laden komt de stroom met een hoge spanning en stroomsterkte direct bij de batterij. Je kunt daardoor in twintig tot dertig minuten veel bruikbare actieradius toevoegen. De exacte winst verschilt per auto en per laadconditie.

Hoge vermogens vragen om dikke kabels, sterke connectoren, koeling en een geschikte netaansluiting. De batterijregeling moet elke laadstap nauwkeurig bewaken. Een snellaadstation is daardoor groter en complexer dan een gewone AC-laadpaal.

De term snelladen staat niet voor één vast vermogen. In de praktijk begint dit vaak rond 50 kW. Stations van Fastned, Allego, Shell Recharge en Tesla Supercharger bieden bij geschikte auto’s veel hogere vermogens.

Welke laadpaal en stekker heb je nodig voor snelladen?

Voor snelladen heb je een DC-laadstation nodig. De laadpaal levert gelijkstroom direct aan de batterij. Een gewone openbare AC-laadpaal of wallbox thuis werkt meestal met wisselstroom. Die is geschikt voor rustig laden, maar niet voor dezelfde hoge vermogens.

In Nederland leveren langzamere DC-laders vaak ongeveer 50 kW. Snelladers langs snelwegen bieden meestal 100 tot 350 kW. Het maximale laadvermogen van je auto blijft bepalend. Een auto die maximaal 100 kW accepteert, laadt bij een 350 kW-station niet sneller dan 100 kW.

Voor Europese elektrische auto’s is CCS2 de meest gebruikte aansluiting voor DC-snelladen. Deze stekker heeft de bovenste AC-contacten van Type 2. Twee extra contactpunten zorgen voor de overdracht van gelijkstroom.

  • Type 2: de standaard voor AC-laden in Europa. Deze aansluiting is geschikt voor gewone laadpalen, maar is op zichzelf geen DC-snellader.
  • CCS2: de gangbare DC-aansluiting voor moderne elektrische auto’s in Europa.
  • CHAdeMO: vooral te vinden bij oudere of bepaalde Aziatische modellen, zoals sommige versies van de Nissan Leaf en Mitsubishi Outlander PHEV. Het netwerk van CHAdeMO-punten is kleiner.
  • NACS: de North American Charging Standard, die Tesla in Noord-Amerika breed gebruikt. In Nederland hebben Tesla-modellen meestal een CCS2-aansluiting.

Controleer de aansluiting van jouw auto voordat je naar een laadstation rijdt. Kijk naar de laadklep en zoek naar CCS of CHAdeMO. De handleiding, voertuigapp en technische gegevens van de fabrikant geven extra informatie over de laadmogelijkheden.

Let op het maximale DC-laadvermogen. Dat kan bijvoorbeeld 50, 100, 150 of 250 kW zijn. In een laadapp zie je vaak de stekkersoort, het beschikbare vermogen en de actuele status van een station.

In Nederland en Europa vind je snelladers van Tesla Superchargers, Fastned, Allego, Shell Recharge en Ionity. Het vermogen, de prijs en de toegangsvoorwaarden verschillen per locatie. Controleer ook of je een laadpas, app of betaalkaart nodig hebt.

Een plug-inhybride ondersteunt niet altijd DC-snelladen. Veel modellen laden uitsluitend via AC. Sommige uitvoeringen hebben wel een beperkte DC-laadmogelijkheid. Controleer dit per voertuigtype in de handleiding of app.

Kijk bij het plannen van een laadstop verder dan het hoogste vermogen. De locatie, kabelbeschikbaarheid, wachtrij en actuele storingsinformatie bepalen mede hoe soepel je kunt laden. Een laadapp van Fastned, Shell Recharge, Tesla of je mobiliteitsaanbieder helpt je deze gegevens vooraf te bekijken.

Hoe blijft de batterij veilig en efficiënt tijdens snelladen?

Snelladen vraagt veel van het hoogvoltagebatterijpakket. Je auto bewaakt elke laadfase nauwkeurig. Zo blijft de batterij binnen veilige grenzen en blijft de levensduur zo lang mogelijk behouden.

Het batterijmanagementsysteem tijdens het laden

Het Battery Management System, kortweg BMS, is de centrale bewaking van de batterij. Het meet de spanning, stroomsterkte en temperatuur van afzonderlijke cellen en celgroepen.

Het BMS geeft de laadpaal voortdurend informatie over het maximale vermogen dat de batterij veilig kan opnemen. Loopt de temperatuur of spanning te hoog op, dan verlaagt het systeem de laadstroom of stopt het laden.

Batterijcellen moeten binnen vaste spannings- en temperatuurlimieten blijven. Het BMS voorkomt overbelasting, oververhitting en grote verschillen tussen cellen. Met celbalancering corrigeert het kleine spanningsverschillen, zodat het pakket gelijkmatig blijft werken.

Warmteontwikkeling en batterij-koeling

Snelladen produceert warmte door de hoge stroomsterkte. Elektrische verliezen ontstaan in de batterij, laadkabels en vermogenselektronica. Bij een hoger laadvermogen is een goede warmteafvoer steeds belangrijker.

Veel moderne elektrische auto’s gebruiken actieve vloeistofkoeling. Een koelvloeistofcircuit voert warmte af rond de batterijmodules en laadcomponenten. Bij sommige modellen wordt via dit circuit ook de elektromotor gekoeld.

Batterijvoorverwarming helpt bij lage buitentemperaturen. Tesla, Hyundai en Kia kunnen de batterij op temperatuur brengen wanneer je in de navigatie een snellaadstation kiest. Een warme batterij kan sneller laden en krijgt minder thermische belasting.

Een koude batterij beperkt de laadstroom. Dat beschermt de cellen tegen slijtage, maar je ziet tijdens de eerste minuten van een laadstop soms een lager vermogen.

De invloed van de laadstatus op de snelheid

Het laadvermogen volgt een laadcurve. Bij een lage of middelhoge laadstatus is het vermogen vaak het hoogst. Naarmate de batterij voller raakt, verlaagt de auto de laadstroom.

Vanaf ongeveer 70 tot 80 procent neemt de snelheid bij veel modellen duidelijk af. De batterij bereikt hogere spanningsniveaus en heeft meer bescherming nodig tegen overbelasting en warmte.

Een korte laadstop tot ongeveer 80 procent past vaak beter bij een lange rit dan wachten tot 100 procent. De laatste twintig procent kan relatief veel tijd kosten.

Het moment waarop het vermogen afneemt verschilt per automodel. Batterijchemie, software, temperatuur, slijtage en het laadstation beïnvloeden de laadcurve. Regelmatig snelladen binnen de grenzen van de fabrikant is veilig, al geeft rustig AC-laden meestal minder thermische belasting.

Wat bepaalt de snelheid en kosten van snelladen?

De batterijcapaciteit wordt uitgedrukt in kilowattuur (kWh). Een accu van 60 kWh kan meer energie opslaan dan een accu van 40 kWh en heeft in theorie ook meer energie nodig voor een volle lading. Het laadvermogen, uitgedrukt in kilowatt (kW), bepaalt juist hoe snel die energie wordt toegevoegd.

Je auto bepaalt hoeveel vermogen hij kan gebruiken. Accepteert de auto maximaal 100 kW, dan levert een laadstation van 150 of 350 kW geen hogere laadsnelheid op. Het piekvermogen geldt bovendien maar kort, meestal bij een lage laadstatus en een batterij met de juiste temperatuur.

Koud weer vertraagt het laden totdat de accu is opgewarmd. Bij extreme hitte verlaagt het systeem soms het vermogen om schade te voorkomen. Met batterijvoorconditionering verwarmt of koelt je auto de accu al tijdens de rit naar het laadstation, waardoor sneller laden vaak mogelijk wordt; software, slijtage, laadstatus en het gebruik van verwarming of airco zorgen ervoor dat zelfs twee gelijke auto’s anders kunnen laden.

Ook laadstations leveren niet altijd hun nominale vermogen. Gedeelde netcapaciteit, storingen, een warme kabel en de connector kunnen de snelheid beperken; bij zeer hoge vermogens zijn daarom vloeistofgekoelde kabels nodig. In Nederland betaal je meestal per kWh, maar een starttarief, tijdstarief, blokkeertarief, roamingkosten of transactiekosten kunnen het bedrag verhogen; controleer het actuele tarief in de app of op het scherm en let op de voorwaarden van je laadpas of abonnement. Thuisladen via een wallbox of stopcontact is meestal goedkoper, zeker met zonnepanelen, maar duurt langer. Je betaalt voor de toegevoegde energie, dus 30 kWh kost hetzelfde bij een 50 kW- als bij een 300 kW-lader, als het tarief gelijk is. Een laadstop tot ongeveer 80 procent is vaak sneller en voordeliger dan doorladen tot 100 procent. Controleer voor vertrek het maximale laadvermogen, plan met een betrouwbare app, conditioneer de batterij en vergelijk laadnetwerken.