Allt du behöver veta om elbilar: Laddning, batteri och teknik

Det har gått fort. Det är bara nio år sedan Tesla Model S började säljas i Sverige. Då var elbilen ett udda inslag i trafikmiljön, nu har elbilen nästan blivit lika folkhemsfolklig som en Volvo kombi. Under 2021 utgjorde  elbilsförsäljningen nästan 20 procent av nybilsköpen och gruppen laddhybrider tog ytterligare 26 procent av marknaden.

Elbilstekniken har utvecklats i en rasande takt men befinner sig fortfarande på något av pionjärnivå vilket avspeglar sig i höga priser. Just de höga priserna gör att många menar att man ska avvakta med elbilsköpet till dess att tekniken med battericeller är mogen. Battericeller, laddinfrastruktur, elektroniska styrsystem och appar fortsätter utvecklas i högt tempo, men samtidigt har tekniken nått en nivå som innebär att de elbilar som säljs i dag med räckvidd runt 40 mil kommer att vara relevanta även efter tio års användning.

Elbilstyper

Vi kan dela in bilarna i två läger. Vanliga bilar med förbränningsmotor samt laddbara bilar.

• Till den förstnämnda kategorin hör elhybrider, mildhybrider och klassiska förbränningsmotorbilar utan elektrifiering.
• Till den andra kategorin hör bilar som kan laddas via elnätet, laddhybrider och elbilar.
• Elbilar med batteri laddas från elnätet och framdrivningen sker helt på el.
• Det finns elbilar som kompletterats med en mindre förbränningsmotor som kan alstra ström till batterierna, en så kallad räckviddsförlängare.
• En elbil kan även lagra energi i form av vätgas.
• Laddhybriden har en konventionell drivlina med förbränningsmotor kombinerad med en kraftig elmotor och ett större batteri.

Ordlista

• Kilowatt (kW): Mått för laddeffekt som avgör hastigheten på laddningen.
• Kilowattimme (kWh): Mått för hur mycket energi batteriet kan lagra. Kilowattimme används även som ett mått på hur mycket energi som har laddats och förbrukats. Elbilens förbrukning anges antingen i Wh/km eller i kWh/100 km. En liter bensin motsvarar ungefär nio kWh.
• Ampere (A): Mått för elektrisk ström som talar om hur mycket el som går att ta ut på samma gång. Ju större säkring, högre ampere, desto mer el finns att ladda med. Ett vanligt vägguttag har vanligen 10 A säkring och ger då 2,3 kW laddeffekt.
• AC: Förkortning av Alternating Current, växelström. Den ström som finns i vägguttaget. Behöver konverteras till likström (DC) för att batteriet ska laddas. Konverteringen görs av bilens inbyggda laddare (växelriktare). Laddarens kapacitet avgör hur snabbt batteriet kan laddas.
• DC: Förkortning av Direct Current, likström. Den ström som finns i batteriet. Stationära snabbladdare levererar likström direkt till batteriet, utan att blanda in bilens ombordladdare.
• Enfas: Elsystem som, förenklat, har en strömförande ledare. Ett vanligt vägguttag i hemmet är enfas och använder i regel 6, 10 eller 16 ampere. En säkring med 16 ampere ger 3,7 kW.
• Trefas: Elsystem som, förenklat, har tre strömförande ledare. Gör det möjligt att fördela lasten mellan tre faser och att ladda med högre effekt. En säkring med 16 ampere ger 3,7+3,7+3,7 kW (11 kW) .
• EV: Förkortning för Electric Vehicle, en eldriven bil där energilagringen kan ske antingen i batteri eller i annan form så som vätgas.
• BEV: Förkortning av Battery Electric Vehicle, en helt eldriven bil med energilagring i batteri.
• PHEV: Förkortning av Plug-in Hybrid Electric Vehicle, en laddhybrid som kan drivas av både el och bensin/diesel.
• Räckviddsförlängare: Mindre förbränningsmotor som enbart fungerar som generator till elbilens batteri. Bilar som använder eller har använt räckviddsförlängare är exempelvis BMW i3 och Mazda MX-30.

Batteriet

Högspänningsbatteriet är elbilens motsvarighet till bränsletank. Batteriet är uppbyggt av ett antal battericeller. Cellerna kan vara cylindriska, prismatiska eller påsceller.

De två förstnämnda har det gemensamt att de har hårda skal för att hålla batteriets elektroder och elektrolyt på plats. Cylindriska celler är den klassiska runda celltypen medan prismatiska celler används för bland annat mobiltelefoner och surfplattor. I den tredje kategorin packas batterikemin i en mjuk påse som formas runt cellen.

Påscellen är den vanligaste lösningen för elbilsbatterier. Fördelen är bland annat förhållandevis låg vikt. Konstruktionen med mjukt hölje kan verka ömtåligt men oavsett celltyp arrangeras elbilsbatterier i en skyddande modullåda. Ett antal moduler bildar ett batteripaket.

Batteripaketet eller ”batterikakan” monteras under bilens golv. Tanken med det moduluppbyggda batteripaketet är att det förutom att vara produktionstekniskt enkelt ska vara servicebart. Tappar en batterimodul kapacitet (degraderar) eller helt slutar att fungera kan den bytas ut mot en fungerande modul.

Behöver jag byta batteri?

En battericell tappar i kapacitet dels när den används (cyklisk livslängd), dels om den inte används alls (kalenderlivslängd). Det kallas batteridegradering och beror på kemiska processer i batteriet. Ju varmare batteriet blir desto högre slitage blir det på cellens kemi. För att användarna ska påverkas så lite som möjligt av åldringsprocessen har tillverkarna reserverat en del av batterikapaciteten som buffert på omkring fem procent. Bufferten öppnas upp vartefter åldrandet fortgår. Åldringsprocessen kan inte stoppas men som elbilsanvändare kan man göra en del för att maximera livslängden.

• Ladda inte för mycket. Litiumjonbatterier trivs bäst om de inte laddas över 80 procent och heller inte går under 20 procents urladdning. Kan den dagliga körningen göras inom 70–30 procentspannet är det idealiskt. Max laddnivå kan justeras i bilens inställningar.
• Om batteriet behöver laddas till 100 procent inför en långresa, låt det stå fulladdat så kort tid som möjligt. Detsamma gäller om batteriet är urladdat. En fördel med att börja köra bilen så nära på avslutad laddning som möjligt är att batterierna då har rätt arbetstemperatur.
• Temperatur. Undvik att ladda bilen vid extrema temperaturer, framför allt hög värme. Rumstemperatur är optimalt. På köpet blir laddförlusterna lägre.
• Undvik snabbladdning. Att stressa in energi i batteriet tär på battericellernas kemi. Om du snabbladdar, använd så låg kapacitet som är bekvämt för resan.
• Låt bilen vara inkopplad mot nätet när den inte används så riskerar batteriet inte att ladda ur under längre stillestånd. Ett helt urladdat batteri som får stå kan bli obrukbart och av det skälet kommer bilen att stanna innan batteriet är helt dränerat på energi.
• Elbilar har i regel åtta års batterigaranti, milbegränsningen är minst 15 000 mil. Om batteriet tappar mer än 30 procent av sin ursprungliga kapacitet bör tillverkaren antingen byta ut eller renovera batteriet så att det minst möter garantikravet på 70 procent av den ursprungliga kapaciteten. Det man hittills har sett är att batterier relativt snabbt tappar sin maximala kapacitet, därefter planar kurvan ut för att mot slutet av batteriets livslängd dala snabbt. Telematikbolaget Geotab har analyserat data från 6 300 elbilar och kommit fram till en genomsnittlig degradering på 2,3 procent per år. En fem år gammal elbil kommer cirka tio procent kortare sträcka jämfört med när bilen var ny. Sannolikheten att batteriet behöver bytas under bilens livstid är mycket låg.

Kör energieffektivt

Precis som andra bilägare ska man vara uppmärksam på att hålla bilen i ett bra skick, kontrollera att däcktrycket är korrekt och inte åka omkring med takbox eller annan onödig last. Elbilen är inte känsligare än konventionella bilar men eftersom elbilen har två till fem gånger högre verkningsgrad jämfört med konventionella bilar med förbränningsmotor gör även små förändringar en tydlig skillnad.

• Sänk hastigheten. Att sänka hastigheten är ett relevant sätt att sänka förbrukningen oavsett drivmedel, högre hastighet ger ökat luftmotstånd och med det högre förbrukning. Det finns en uppfattning om att elbilen blir oproportionerlig törstig vid motorvägskörning, det stämmer inte. Förbränningsmotorns låga verkningsgrad gör att en belastningsökning passerar mer ”obemärkt” än för den effektiva elmotorn. Vidare är det vid jämn belastning som den konventionella förbränningsmotorn är som bäst, men det hjälper inte. Vid blandad körning drar elbilen XC40 P8 24,3 kWh/100 km, det motsvarar cirka 2,7 l bensin/100 km. Motsvarande siffra för trecylindriga XC40 T2 är 7,4 l/100 km. Den bästa balansen mellan förbrukning och hastighet varierar från bil till bil, men kan man tänka sig att sänka från 110 km/tim till 100 km/tim brukar det vara en rimlig kompromiss mellan räckvidd och acceptabel hastighet.
• Ladda och kör. Kan man tajma resan precis när bilen har avslutat laddningen vinner man några kilometer räckvidd dels för att batteriet inte behöver värmas, dels för att ingen självurladdning har skett.
• Acceptera lägre effekt. Är batteriet extremt kallt (minus 15 grader eller kallare) kan det under den initiala körningen ge lägre effekt vilket påverkar bilens prestanda negativt. För att bilen snabbt ska nå full prestanda har en del tillverkare manuellt aktiverade vinterlägen för extra snabb uppvärmning. Kan man vänta några kilometer innan bilen har nått max prestanda kan man spara ström genom att inte använda funktionen.
• Temperera kupén innan avfärd. Så länge bilen är inkopplad mot nätet kan kupén värmas eller kylas. Lika bekvämt som energismart då bilen inte behöver ta kraft från batteriet, vid korta körningar blir skillnaden i förbrukning avsevärd. Tänk på att bilens värmare och kylning är kraftfull, laddas bilen från ett uttag med mindre än 11 kW finns en risk att bilen behöver knapra på batterikapaciteten.
• Justera temperaturen. Allt fler tillverkare har gått över till energieffektiva luftvärmepumpar för att värma kupé och batteri, trots det går det åt mycket energi en kall vintermorgon. Det är mer energieffektivt att värma kroppen i stället för luften, sänk därför kupé temperaturen och håll värmen med hjälp av ratt- och stolsvärme.   
• Bromsa eller rulla? Vid gasuppsläpp kan elbilen reagera på lite olika sätt beroende på inställningar. Antingen med mycket kraftigt motorbroms eller med frihjulsrullning. Det första alternativet kallas ”enpedalskörning” och innebär att bilen kan bromsa till stopp när föraren släpper på gasen. Vid stadskörning kan det vara både bekvämt och energieffektivt. Frihjulsrullningen kallar industrin för ”segling”. Eftersom varje inbromsning innebär förlorad energi i form av värmeförluster är segling att föredra i de situationer man kan ha god framförhållning i körningen. En absolut majoritet av marknadens elbilar använder även den fysiska bromspedalen för bromskraftsåtervinning. Långa och mjuka inbromsningar ger lägre värmeförluster vilket ger mer energi tillbaka till batteriet. Tack vare bromskraftsåtervinning kan en elbil få upp mot 20 procent av batterienergin återförd till batteriet.

kW, kWh och laddförluster

Kilowattimmar (kWh) är detsamma som mängd lagrad ström. På elräkningen står siffrorna för hur mycket ström hushållet har konsumerat, i batterisamanhang talar det om hur mycket energi batteriet kan lagra. Kilowatt (kW) är måttet på hur hög max laddeffekt batteriet kan ta emot. Teoretiskt ger en timmes laddning med 1 kW att batteriet har tagit emot 1 kWh men under laddning försvinner energi i värme.

Vanligen försvinner 10–15 procent av den tillsatta energin i laddförluster. Hur stora energiförluster man får varierar. Batteriet trivs bäst runt 20–22 grader, vid låga eller höga temperaturer kostar det märkbart med energi för att värma eller kyla battericellerna. Det påverkar även laddtiden negativt. Ju mer fulladdat batteriet blir desto större laddförluster kan man räkna med, inte minst vid snabbladdning.

De lägsta laddförlusterna får man vid snabbladdning (DC-laddning) med låga kW-tal. Man bör dessutom undvika att ladda till mer än 80 procent av batteriets kapacitet. Ett sätt att minska laddförlusterna är att höja spänningen – volttalet – det är en av många anledningar till att en del tillverkare satsar på 800-voltsteknik i stället för den rådande branschnormen på 400 volt.

Vad händer om strömmen tar slut när jag kör?

Bilen stannar och kommer troligen att automatiskt dra åt handbromsen. Beroende på tillverkare kan bilen som försiktighetsåtgärd behöva ett specialkommando för att handbromsen ska släppa igen.

En elbil bör inte bogseras eller flyttas så att hjulen rullar. Motor och batteri får inte kylning om bilen inte ”går för egen maskin”. Överhettning kan allvarligt skada drivlinan och batteripaketet. Konsultera bilens instruktionsbok före bogsering. En del tillverkare inkluderar enstaka bärgningar i mobilitetsgarantin.

Laddning

Elbilsanvändandet underlättas avsevärt om man har möjlighet att ladda hemma och/eller på arbetsplatsen. Förutom lyxen att kliva ut till en ”fulltankad” bil varje morgon får man i regel ett lägre kWh-pris jämfört med om man är hänvisad till publika laddare.

Biltillverkarna erbjuder i regel en standardladdare som går att plugga in i vanliga vägguttag. Den typen av laddare ska bara användas under kortare perioder och aldrig i kombination med skarvsladd. Man kan i princip betrakta den som elbilens motsvarighet till reservdunken.

Orsaken till att både biltillverkare och Elsäkerhetsverket avråder från kontinuerlig användning beror på att den bakomliggande installationen inte är gjord för så hög belastning under så lång tid som det tar att ladda ett högspänningsbatteri. Att ladda 50 kWh från ett vanligt hushållsuttag (2,3 kW) tar med en laddförlust på cirka 15 procent ungefär 25 timmar. Risken finns att uttag och kablar blir överhettade och börjar brinna. Vidare kan själva kontrolldosan – ”klumpen” – som kommer med laddaren ge onödigt stor belastning på väggkontakten vilket höjer risken för olyckor.

Det finns tredjepartsladdare som gör det möjligt att använda CEE-uttag men för ett långsiktigt och tryggt laddande bör man installera en laddbox. Laddboxen ska ha ett eluttag anpassat för att användas av bil, installationen kräver elektriker.

Laddboxar finns i en rad utförande och har funktioner för att exempelvis övervaka hur mycket ström bilen tar emot. I regel ger en laddare mellan 3,7 kW upp till 22 kW beroende på hushållets huvudsäkring. I regel har en normalstor villa/radhus möjlighet att installera laddbox med upp till 11 kW kapacitet utan att elsystemet behöver större uppgraderingar.

Med ett kWh-pris på cirka 2 kronor blir kostnaden för att ladda 50 kWh cirka 115 kronor. Har man inte möjlighet att ladda hemma blir man hänvisad till publika laddstationer. Priserna för publik laddning varierar kraftigt, från kostnadsfritt till närmare 10 kronor per kWh, men kan vara väsentligt högre beroende på om man behöver betala en högre parkeringsavgift jämfört med icke laddande bilar.

Lathund laddtider

För att ladda 50 kWh med 15 procents laddförlust:

• Vanligt hushållsuttag 10 Ampere (2,3 kW): cirka 25 timmar.
• Vanligt hushållsuttag 16 Ampere (3,7 kW): cirka 15 timmar och 30 minuter.
• Laddbox 16 Ampere 3-fas (11 kW): cirka 5 timmar och 10 minuter.
• Laddbox 32 Ampere 3-fas (22 kW): cirka 2 timmar och 35 minuter.

Eluttag i sverige

• Schuko: Vanliga ”två hål i väggen”-uttaget.
• CEE 3-polig blå: Vanligt förekommande på campingplatser och i småbåtshamnar. Enfas-ström, robust koppling jämfört med schuko.
• CEE 5-polig röd: 16 Ampere-versionen är mycket vanligt förekommande där det används energikrävande maskiner, exempelvis i verkstäder. Förekommer även i villagarage. Finns även i 32 Ampere-utförande.
• Typ 2-uttag: Uttag anpassat för elbilsladdning och den dominerande standarden för publik normalladdning. Det uttag som sitter i bilen följer typ 2-standarden. Oavsett vilken typ av eluttag som används kommer det vara en typ 2-kontakt som kopplas till bilen. Kan bilen snabbladda används en CCS kontakt som kombinerar normal- och snabbladdning.

Vett och etikett vid laddstolpen

1. Parkera aldrig på en laddplats om du inte har en elbil som laddar.
2. Flytta bilen när du har laddat färdigt så att andra kommer åt laddaren.
3. Är det fullt vid laddarna? Det är inte säkert att du är först i kön, se om det finns andra som ser ut att vara sugna på ström.
4. Finns det få laddare? Lämna gärna telefonnummer i tanklocket eller i bilens ruta så att en eventuell störmspekulant kan förhöra sig om dina laddplaner. Är du nästan färdigladdad kanske vederbörande väljer att vänta ut dig i stället för att jaga rätt på en ny laddare.

Snabbladdning

På längre resor kan man behöva snabbladda. Det finns en rad olika appar som håller reda på var snabbladdare och vanliga laddstolpar finns. En av de mest använda är ”A Better Routeplanner”. Man matar in sin destination och utifrån de parametrar man har angivit om sin bil avseende förbrukning och batteristorlek beräknar appen färdväg och antal laddstopp som krävs för att nå målet. För planeringen hemma vid skrivbordet är hemsidan uppladdning.nu ett mycket bra hjälpmedel.

Tesla har byggt ett eget nätverk av snabbladdare, så kallade Superchargers. Det ger ett svårslaget flyt vid långkörning. Man matar in destinationen i navigatorn. Bilen gör upp en resplan med laddstopp och laddtider. Föraren behöver bara hålla ett öga på köranvisningarna för att nå sitt mål utan att riskera stopp på grund av urladdat batteri. I dag finns Superchargers på 59 platser i Sverige. Tesla har även öppnat upp laddnätverket för andra elbilsmärken.

Ett antal biltillverkare, bland dem BMW, Volkswagen och Ford har gått ihop och bildat laddnätverket Ionity. Laddarna har hög effekt, upp till 350 kW. Idag finns 24 Ionitystationer i Sverige. Utöver biltillverkarnas nät finns flera andra separata laddnätverk som drivs av exempelvis Vattenfall, Eon, OKQ8 med flera.

Definitionen på snabbladdning är all form av laddning som sker med mer än 20 kW. ”Riktiga” snabbladdare laddar med mellan 50 till 350 kW, men samtidigt är snabbladdning något av ett relativt begrepp. Behöver bilen mer än 60 minuter för att ladda batteriet från 0 till 80 procent lär det inte upplevas som speciellt snabb laddning även om laddaren ger 50 kW.

Allt fler laddoperatörer har börjat ta ut en extra avgift för den som står vid snabbladdaren längre än 45-50 minuter. Orsaken till det är att elbilar i regel laddar från 0 till 80 procent på under 50 minuter. Att ladda resterande 20 procenten tar oproportionerligt lång tid. Tanken med den extra avgiften är att öka omsättningen vid snabbladdarna.

Undantaget är Tesla Supercharger där betalning sker automatiskt och man behöver ett laddkort eller telefonapp för att starta laddningen. Flertalet tillverkare har laddkortslösningar som fungerar med ett stort antal operatörer och laddare, korten är i regel Europatäckande.

Det finns även en rad tredjepartstjänster där affärsidén är att koppla samma flera olika laddoperatörer under en tjänst. Exempel på sådana tjänster är Incharge, Plugsurfing och Chargemap. Man får betala en något högre avgift per kilowattimme jämfört med om man hade vänt sig direkt till laddoperatören, men i gengäld kan man använda ett stort antal laddplatser runt om i Sverige och Europa med bara ett laddkort eller en app.

Under det senaste året har det dykt upp snabbladdare som godkänner direktbetalning med vanligt konto-/kreditkort men de är fortfarande i minoritet.

För så snabb snabbladdning som möjligt bör batteriet ha nått driftstemperatur. Vid kall väderlek kan batteriet förvärmas innan laddning för att nå batteriets maximala laddhastighet. Förutsatt att man har matat in snabbladdaren i bilens navigator sköter många bilar uppvärmningen på eget bevåg. Saknar bilen förvärmningsfunktionen kan det vara smart att ”massera” batteriet med lite mer gas och broms någon mil innan laddningen påbörjas för att på så vis få upp temperaturen. Är det över tio grader varmt är behovet avsevärt mindre än vid minus 15.

Standard för snabbladdning

• Chademo: En sammandragning av ”Charge On The Move”. Standarden har rötterna i Japan och stödjer upp till 400 kW laddning. I Europa är standarden under utfasning, bara Nissan och Lexus säljer idag bilar med Chademo laddning. En ny Chademostandard är underutveckling med nytt kontaktdon ska det vara möjligt att ladda upp till 900 kW.
• CCS: Likt typ 2-kontakten europeisk standard. En överväldigande majoritet av snabbladdarna i Europa har CCS-kontakt. Kontakten är klurigt utformad: Kontaktens övre del är utformad som ett typ 2-uttag edan den nedre delen står för snabbladdning.
• Tesla: På tidiga modeller använde Tesla en egen laddstandard men följer numera CCS. Tesla har adaptrar för att kunna använda både CCS och Chademo i äldre versioner av Model S och X. Tesla har byggt ut ett eget laddnätverk som i Sverige bara är öppet för Teslaförare. Laddnätverket har stor kapacitet och man behöver inte använda laddkort, appar eller taggar. När bilen laddas debiteras automatiskt det kreditkort ägaren angivit till Tesla. Kostanden för laddningen ser föraren i bilens display.