Od czego zależy prędkość ładowania auta elektrycznego?
Bardzo częstym pytaniem zadawanym przez przyszłych kierowców aut elektrycznych jest pytanie o prędkość ładowania. Krytycy elektromobilności często podnoszą ten argument jakoby ładowanie aut elektrycznych trwało wiele godzin. Diabeł tkwi w szczegółach i choć taki czas ładowania może wystąpić, to nie dla każdego auta i nie dla każdej ładowarki. Już tłumaczę o co chodzi.
Spis treści
Różnica między kW a kWH
Przy omawianiu elektromobilności oraz aut elektrycznych, często pojawiają się poniższe dwa terminy:
Kilowaty (kW) – jednostka ta odnosi się do mocy elektrycznej. Określamy nią zarówno moc stacji ładowania – im wyższa moc tym szybciej zostanie naładowane auto. Jednostką tą określamy również przekształtnik (prostownik) wbudowany w aucie elektrycznym mówiący o tym jak szybko możemy ładować auto ładowarką prądem zmiennym AC (tzw. ładowanie wolne).
Kilowatogodziny (kWh) – jednostka ta określa pojemność baterii w aucie elektrycznym. Im wyższa wartość wyrażona w kWh, tym większy zasięg auta elektrycznego – może ono przejechać większy dystans. Parametr kWh mówi o tym ile energii elektrycznej może przechować bateria elektryka.
Chcąc obliczyć jak szybko zostanie naładowane nasze auto, należy znać pojemność jego baterii wyrażoną w kWh oraz moc ładowania. Widać, że auto elektryczne o baterii pojemności 80kWh zostanie naładowane w pełni w ciągu 2 godzin stacją ładowania o mocy 40kW (przy założeniu stałej mocy)
Rodzaj ładowarki a moc ładowania
Ładowanie prądem zmiennym AC (tzw. wolne ładowanie)
Najprostszym i najczęściej spotykanym sposobem jest ładowanie prądem zmiennym AC. Zwykle mówiąc o wolnym ładowaniu AC, mamy na myśli moce od 3,7kW do 22kW. Sieć przesyłowa oraz dystrybucyjna na świecie opera się na napięciu i prądzie zmiennym, więc najłatwiej jest zaadaptować ją na potrzeby procesu ładowania. Proces ładowania może odbywać się zarówno z sieci jednofazowej (stare budownictwo, wydzielone obowdy elektryczne) jak też z sieci trójfazowej, spotykanej dużo częściej. Sieć trójfazowa dodatkowo zapewnia większą moc ładowania, co ma przełożenie na prędkość ładowania.
Należy mieć na uwadze, że bateria w aucie magazynuje prąd DC a nie AC. W związku z tym aby ją naładować, musimy zamienić prąd AC na prąd DC z wykorzystaniem przekształtnika zabudowanego w aucie elektrycznym. W związku z tym to przekształtnik w elektryku decyduje o prędkości ładowania. Ze względu na ograniczenia w rozmiarze tego przekształtnika (prostownika), jego moc wyjściowa ładowania zwykle jest dużo mniejsza niż 22kW – przeciętnie ok 15kW. Wobec tego korzystając ze stacji AC o maksymalnej mocy 22kW, samochód elektryczny nie jest w stanie wykorzystać jej pełnego potencjału – będzie ładowany mocą 15kW a nie 22kW. Ładowarki AC ze względu na swoją prostotę oraz niskie wymogi są optymalnym rozwiazaniem dla domów, parkingów biurowych i wszelkich miejsc, gdzie parkujemy na kilka godzin.
Moc wyjściowa ładowarki AC [kW] | Ładowarka jedno czy trójfazowa? (zasilanie) | Prąd ładowania [A] | Moc przekształtnika w aucie [kW] | Przekształnik 1 czy 3-fazowy? | Rzeczywista moc dostarczana do auta [kW] |
22 | 3-fazowa | 32 | 11 | 3-fazowy | 11 |
22 | 3-fazowa | 32 | 11 | 1-fazowy | 7,4 |
22 | 3-fazowa | 32 | 15 | 1-fazowy | 7,4 |
22 | 3-fazowa | 32 | 15 | 3-fazowy | 15 |
7,4 | 1-fazowa | 32 | 15 | 3-fazowy | 2,5 |
7,4 | 1-fazowa | 32 | 7,4 | 1-fazowy | 7,4 |
7,4 | 1-fazowa | 32 | 11 | 1-fazowy | 7,4 |
11 | 3-fazowa | 16 | 11 | 3-fazowy | 11 |
11 | 3-fazowa | 16 | 7,4 | 1-fazowy | 3,6
|
Tabela 1 Moc ładowania auta elektrycznego w zależności od parametrów ładowarki AC i ładowarki pokładowej w aucie
Ładowanie prądem stałym DC (tzw. szybkie ładowanie)
Drugim sposobem ładowania elektryków jest ładowanie prądem stałym DC. W przypadku ładowania prądem DC pomijamy przekształnik w aucie elektrycznym ładując bezpośrednio baterię samochodu. Dzięki temu możemy wykorzystać pełen potencjał stacji ładowania DC i ładować auto znacznie wyższą mocą niż 22kW – do maksymalnego limitu dla baterii w aucie oraz limitu samej stacji ładowania.
Stacje ładowania DC zaczynają się od mocy 22kW DC i nie mają górnego limitu – powszechnie spotykane są ładowarki mocy 150kW i więcej. Autobusowe stacje DC osiągają nawet moce 1MW! Ładowarki DC ze względu na szybkie tempo ładowania są optymalnym rozwiązaniem na MOP-ach przy drogach szybkiego ruchu – drogach ekspresowych i autostradach. Znajdują też zastosowanie wszędzie tam, gdzie spodziewamy się krótkiego pobytu kierowców.
Moc ładowania stacji DC jest też zależna od rodzaju złącza i jego ograniczeń. Standardy dostępne na dzień 08.03.2026 to:
Złącze typu CHAdeMO
Złącze typu CHAdeMO (znane również jako JEVS lub Japanese Electric Vehicle Standard) to nazwa handlowa oryginalnego złącza szybkiego ładowania DC opracowanego po raz pierwszy w Japonii. Używany głównie przez japońskich prodcuentów, wypierany przez standard CSS. Złącze CHAdeMO umożliwia przepływ energii w dwóch kierunkach pomiędzy pojazdem elektrycznym i ładowarką, realizując standard V2H (dwukierunkowy przepływ energii dom – pojazd) i V2G (dwukierunkowy przepływ energii pojazd – sieć elektroenergetyczna).
Złącze typu CCS (Combined Charging System)
CCS (Combined Charging System) to rozwiązanie o dużej mocy, które umożliwia szybkie ładowanie prądem DC. Posiada złącze typu 2 z dwoma dodatkowymi pinami i jest popularne wśród europejskich producentów samochodów. Obecnie w Europie złącza CCS wypierają złącza CHAdeMO. Złącze CCS technicznie od złącza typu 2 AC różni się tym, że zawiera dodatkowy dolny moduł podający prąd stały z polaryzacją „+” i „ -”. Podczas ładowania wykorzystywane są styki stałoprądowe, styk PE oraz złącza komunikacyjne. Parametry obciążenia styków złącza stałoprądowego pozwalają na maksymalną moc ładowania do 500kW.
Złącze typu MCS – megawatt charging system.
Nowy standard opracowany przez organizację CharIn zaprojektowany z myślą o przenoszeniu mocy rzędu 1 megawata do ładowania transportu ciężkiego eHDV, w przyszłości też być może samolotów i statków.
Architektura baterii 400V i 800V
Do niedawna produkowane auta elektryczne posiadały baterie o architekturze 400V. Nowo produkowane pojazdy posiadają architekturę 800V. Co to oznacza?
Architektura | Zakres napięć produkowanych baterii |
400V | 300 – 500V |
800V | 600 – 900V |
Tabela 2 Typowe zakresy napięć baterii ze względu na architekturę
Jaką mocą ładujemy baterię auta elektrycznego?
Upraszczając, moc dostarczana do pojazdu ze stacji ładowania może zostać wyrażona wzorem:
P [W] = U [V] * I [A]
gdzie P to moc wyrażona w watach; U to napięcie baterii pojazdu elektrycznego wyrażone w woltach; I to prąd ładowania wyrażony w amperach;
Odnieśmy się do konkretnej stacji ładowania – producent Voltowa, seria VS mocy 180kW, złącza CCS2
Zgodnie z kartą katalogową maksymalny prąd wyjściowy to 250A dla złącza CCS2, a zakres napięcia wyjściowego DC to 150-950V DC.
Zatem wybierając najmocniejszy model o mocy 180kW:
- Dla baterii pojazdu o architekturze 400V maksymalna moc ładowania to zgodnie ze wzorem: 400V * 250A = 100kW
- Dla baterii pojazdu o architektrze 800V maksymalna moc ładowania to zgodnie ze wzorem: 800V * 250A = 200kW; stacja ma dostępną moc wyjściową max. 180kW, zatem rzeczywista możliwa moc ładowania to 180kW przy ładowaniu jednego auta elektrycznego o takich parametrach napięciowych baterii
Krzywa ładowania czyli czy bateria auta ładuje się cały czas takim samym prądem?
Krzywa ładowania to wykres procesu ładowania baterii pojazdu. Umożliwia on planowanie ładowania, by trwało jak najkrócej. Procesem ładowania zarządza kontroler ładowania i system BMS (Battery Management System), który kontroluje moc ładowania przyjmowaną przez baterię z ładowarki. BMS ma za zadanie zarządzać procesem ładowania w sposób zapobiegający nierównomiernemu ładowaniu ogniw, przeładowaniu lub przegrzaniu baterii.
Krzywa ładowania zatem ilustruje zależność między poziomem naładowania baterii (SOC) a mocą ładowania oraz szybkością procesu. Proces ładowania samochodu można podzielić na trzy główne fazy. Pierwsza, obejmująca ładowanie do 10-20% pojemności baterii, charakteryzuje się stopniowym zwiększaniem mocy ładowania, co prowadzi do wzrostu krzywej ładowania. Druga, do 80% pojemności baterii, często oznacza najszybsze tempo ładowania, po czym moc ładowania stabilizuje się na wysokim poziomie, a tempo ładowania maleje w miarę pełnienia baterii. Trzecia, powyżej 80%, charakteryzuje się spadkiem szybkości ładowania, ponieważ BMS obniża tempo ładowania w celu przedłużenia żywotności baterii.
Krzywa ładowania jest dosyć istotna w momencie, kiedy chcemy się szybko ładować na trasie. Im bardziej krzywa jest wyprostowana i wyższa, tym wyższe moce ładowania osiąga auto.
Krzywe ładowania wybranych aut
Tesla Model Y L 89 kWh
- Moc ładowania DC : 250 kW
- Pojemność baterii: 89.0 kWh
- Architektura baterii: 365 V
- Optymalna moc ładowania: 112.9 kW
- Optymalny czas ładowania: 17m 21s
- Czas ładowania 10-80%: 37 m 30 s
Tesla Model Y L 89 kWh
SOC (poziom naładowania) | Śr. moc ładowania (kW) | Czas | Energia dostarczona |
0-100% | 66.3 kW | 1 h 17 m 48 s | 86.0 kWh |
10-100% | 62.8 kW | 1 h 13 m 55 s | 77.4 kWh |
10-80% ⭐ | 96.3 kW | 37 m 30 s | 60.2 kWh |
Tabela 3 Analiza ładowania dla Tesla Model Y L źródło: EVKX.net
BYD SEAL
- Moc ładowania DC : 150 kW
- Pojemność baterii: 85.4 kWh
- Architektura baterii: 569 V
- Optymalna moc ładowania: 99.6 kW
- Optymalny czas ładowania: 19m 53s
- Czas ładowania 10-80%: 35 m 47 s
SOC (poziom naładowania) | Śr. moc ładowania (kW) | Czas | Energia dostarczona |
0-100% | 76.3 kW | 1 h 4 m 51 s | 82.5 kWh |
10-100% | 75.1 kW | 59 m 21 s | 74.2 kWh |
10-80% ⭐ | 96.8 kW | 35 m 47 s | 57.8 kWh |
Tabela 4 Analiza ładowania dla BYD Seal AWD źródło: EVKX.net
Hyundai Ioniq 6
- Moc ładowania DC : 233 kW
- Pojemność baterii: 77.4 kWh
- Architektura baterii: 697 V
- Optymalna moc ładowania: 149.1 kW
- Optymalny czas ładowania: 22m 20s
- Czas ładowania 10-80%: 16 m 34 s
SOC (poziom naładowania) | Śr. moc ładowania (kW) | Czas | Energia dostarczona |
0-100% | 114.7 kW | 38 m 42 s | 74.0 kWh |
10-100% | 109.9 kW | 36 m 21 s | 66.6 kWh |
10-80% ⭐ | 187.6 kW | 16 m 34 s | 51.8 kWh |
Tabela 5 Analiza ładowania dla Hyundai Ioniq 6 Long Range AWD źródło: EVKX.net
Kia EV6 Long Range 2WD
- Moc ładowania DC : 260 kW
- Pojemność baterii: 84 kWh
- Architektura baterii: 697 V
- Optymalna moc ładowania: 155,8 kW
- Optymalny czas ładowania: 19m 5s
- Czas ładowania 10-80%: 19 m 33 s
SOC (poziom naładowania) | Śr. moc ładowania (kW) | Czas | Energia dostarczona |
0-100% | 63.5 kW | 1 h 15 m 38 s | 80.0 kWh |
10-100% | 59.1 kW | 1 h 13 m 5 s | 72.0 kWh |
10-80% ⭐ | 171.8 kW | 19 m 33 s | 56.0 kWh |
Tabela 6 Analiza ładowania dla Kia EV6 Long Range 2WD źródło: EVKX.net
Od czego zależy prędkość ładowania auta elektrycznego (dla opornych)
Prąd ładowania i liczba faz | AC/DC | Moc ładowania | Czas ładowania baterii o pojemności 10 kWh | Czas ładowania baterii o pojemności 30 kWh | Czas ładowania baterii o pojemności 60 kWh |
|
| ||||||
16A, 1-fazowy | AC | 3.7 kW | 2 godz. 40 min | 8 godz. | 16 godz. 13 min. |
|
32A 1-fazowy | AC | 7.4 kW | 1 godz 20 min | 4 godz. | 8 godz. 7 min. |
|
16A, 3-fazowy | AC | 11 kW | 55 min | 2 godz. 45 min | 5 godz. 28 min |
|
32A, 3-fazowy | AC | 22 kW | 27 min | 1 godz. 22 min | 2 godz. 44 min |
|
DC, zasilanie 3-fazowe | DC | 50 kW | 12 min | 36 min | 1 godz. 12 min |
|
DC, zasilanie 3-fazowe | DC | 120 kW | 5 min | 15 min | 30 min |
|
Tabela 7 Uproszczony czas ładowania baterii auta elektrycznego w zależności od mocy ładowania oraz rodzaju ładowarki, przy założeniu maksymalnej i stałej wartości mocy w czasie.
Prędkość ładowania można alegorycznie porównać do napełniania wanny wodą. Wanna ma swoją z góry ustaloną pojemność – podobnie jak bateria auta elektrycznego. Jeżeli odkręcimy kran do połowy, napełnimy wannę w czasie o połowę krótszym niż w przypadku, gdybyśmy odkręcili kran w krańcowe, maksymalne położenie. Podobnie jest w przypadku baterii – jeśli ładujemy je małą mocą, naładowanie baterii zajmie nam dużo więcej czasu.
Jak widać z przytoczonego przykładu oraz załączonej tabeli, czas ładowania baterii auta może trwać minuty lub kilkanaście godzin. Im większa pojemność baterii w aucie tym dłuższy czas ładowania. W kontrze do tego mamy moc ładowania – im większa moc tym krótszy czas ładowania. Należy pamiętać też o tym, o czym już pisałem – w przypadku ładowania prądem zmiennym AC faktyczna moc ładowania zależy od możliwości przekształtnika w aucie elektrycznym. Nawet mając do dyspozycji ładowarkę od mocy 22kW, może się tak zdarzyć, że nasze auto nie jest wyposażone w prostownik zdolny przyjąć całą tę moc. W przypadku ładowania DC, ładujemy bezpośrednio baterię auta pomijając owy przekształtnik. Dzięki temu prędkość ładowania jest nieporównywalnie wyższa niż przy ładowaniu prądem zmiennym AC.
Inne czynniki wpływające na prędkość ładowania
Temperatura baterii – BMS wspomniany we wcześniejszej części artykułu moderuje mocą, a zatem prędkością baterii uwzględniając temperaturę. W zimie przy ujemnych temperaturach uniemożliwia na początku ładowania uzyskać wysoką moc dopóki nie podniesie temperatury baterii. Latem bywa, że baterie wymagają obniżenia temperatury, co oznacza spadek dostarczanej mocy.
Ograniczenia ładowarki – na niepubliczne i publiczne ładowarki mogą być skonfigurowane na niższą moc niż w teorii umożliwia samo urządzenie. Może to wynikać przykładowo z ograniczonych warunków sieci i wydancy warunków przyłączenia przez operatora. Jeśli ze stacji korzysta więcej jak jeden pojazd, sumaryczna moc jest zwykle dzielona na pół, po równo dla każdego pojazdu. Wreszcie system przydzielania mocy może dynamicznie alokować moc do stacji w uzależnieniu od całkowitej dostępnej mocy w obiekcie i instalacji.
Podsumowanie
Czas ładowania baterii auta może trwać minuty lub kilkanaście godzin. Im większa pojemność baterii w aucie tym dłuższy czas ładowania. W kontrze do tego mamy moc ładowania – im większa moc tym krótszy czas ładowania. W przypadku ładowania prądem zmiennym AC faktyczna moc ładowania zależy od możliwości przekształtnika w aucie elektrycznym. Nawet mając do dyspozycji ładowarkę mocy 22kW, może się tak zdarzyć, że nasze auto nie jest wyposażone w prostownik zdolny przyjąć całą tę moc. W przypadku ładowania DC, ładujemy bezpośrednio baterię auta pomijając owy przekształtnik. Dzięki temu prędkość ładowania DC jest nieporównywalnie wyższa niż przy ładowaniu prądem zmiennym AC.
Literatura
Akty prawne
Ustawa z dn. 11 stycznia 2018r o elektromobilności i paliwach alternatywnych
Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 26 czerwca 2019r w sprawie wymagań technicznych dla stacji ładowania i punktów ładowania stanowiących element infrastruktury ładowania drogowego transportu publicznego (Dz. U z 2019 poz. 1316)
Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 24 listopada 2021r w sprawie szczegółowych warunków udzielania pomocy publicznej na infrastrukturę do ładowania pojazdów elektrycznych i infrastrukturę do tankowania wodoru
Publikacje
www.EVKX.net dostęp 12.03.2026
www.kanalelektryczny.pl dostep 12.03.26
