Snelladen bij elektrische auto's: waarom het maximale laadvermogen dat fabrikanten aankondigen niet het hele verhaal vertelt

Tot niet zo lang geleden keek men bij het beoordelen van een elektrische auto bijna uitsluitend naar het bereik: hoe meer kilometers het aangaf, hoe beter het voertuig leek voorbereid om te reizen. Maar de realiteit is dat, wanneer men lange afstanden aflegt, de snelheid waarmee de accu tijdens een stop kan worden bijgeladen net zo belangrijk is als de hoeveelheid energie die in de accu past. En hier komt het snelladen op gelijkstroom om de hoek kijken, dat in staat is om honderden kilometers bereik toe te voegen terwijl we een koffie drinken of een paar minuten rusten.

Het probleem is dat het door de fabrikant aangegeven maximale laadvermogen op gelijkstroom, het zogenaamde “snelladen”, op zichzelf niet verklaart hoe een auto laadt. Een model dat een piekvermogen van 250 kW bereikt, heeft niet altijd minder tijd nodig om de accu op te laden dan een ander dat beperkt is tot 200 kW. Alles hangt af van hoe lang dat vermogen wordt volgehouden, van de grootte van de accu, van de temperatuur ervan, van de laadtoestand waarmee hij wordt aangesloten en van de energie die het voertuig verbruikt om elke kilometer af te leggen.

Om te weten welke elektrische auto het beste reist, moet je dus veel verder kijken dan het grote getal dat op de technische fiche staat.

Wat is precies snelladen?

De accu van een elektrische auto slaat energie op in de vorm van gelijkstroom. Wanneer we thuis of op een wisselstroompunt laden, moet de elektriciteit door de ingebouwde lader van het voertuig, die deze omzet in gelijkstroom voordat ze naar de accu wordt gestuurd. Bij een snellader gebeurt die omzetting buiten de auto. De laadpaal levert de gelijkstroom rechtstreeks aan de accu, waarmee de vermogensbeperking van de ingebouwde lader wordt omzeild.

Daarom kan hetzelfde voertuig bijvoorbeeld 11 kW op wisselstroom en 150, 250 of zelfs meer dan 300 kW op gelijkstroom aan. Het is belangrijk om twee eenheden te onderscheiden die vaak met elkaar worden verward:

• De kilowatt — kW geven het vermogen aan, dat wil zeggen de snelheid waarmee er op een bepaald moment wordt geladen.
• De kilowattuur — kWh geven de energie aan, dat wil zeggen de hoeveelheid die de accu kan opslaan of die tijdens het laden is toegevoegd.

Dit is belangrijk, want een accu van 100 kWh bruikbare capaciteit wordt niet noodzakelijk in één uur geladen aan een paal van 100 kW. Die eenvoudige deling zou alleen werken als de auto van begin tot eind constant 100 kW ontvangt, iets wat in de praktijk niet gebeurt door de laadcurve en de verliezen in het proces. De werkelijke laadtijd hangt af van de beginstand van de accu, van de capaciteit ervan, van het vermogen dat het voertuig kan opnemen en van het vermogen dat het station kan leveren.

Wat is het verschil tussen een platform van 400 en een van 800 volt?

De meeste eerste moderne elektrische auto’s maakten gebruik van systemen van ongeveer 400 volt. Die architectuur blijft gangbaar en maakt het mogelijk om hoge laadvermogens te bereiken, dus ze moet niet als verouderd worden beschouwd. Toch grijpen steeds meer fabrikanten voor hun modellen met hogere prestaties naar systemen van 800 volt.

Het elektrische vermogen wordt, vereenvoudigd gezegd, berekend door de spanning te vermenigvuldigen met de stroomsterkte: Vermogen = spanning × stroomsterkte. Om 200 kW te leveren met een systeem van 400 volt zijn theoretisch zo’n 500 ampère nodig. Met 800 volt kan hetzelfde vermogen worden bereikt met ongeveer de helft van de stroomsterkte.

De voordelen? Een lagere stroomsterkte vermindert de verliezen door weerstand en de warmteontwikkeling in kabels, connectoren en elektronische componenten. Het maakt ook het gebruik van lichtere geleiders mogelijk of het verhogen van het vermogen zonder de stroomsterkte te doen stijgen. Onder de juiste omstandigheden maakt een architectuur van 800 volt het makkelijker om zeer hoge vermogens te bereiken en vol te houden. Als voorbeeld kan de Smart tot 400 kW bereiken en met zijn accu van 100 kWh in 18 minuten van 10 naar 80% gaan.

Let wel, dit betekent niet dat elke auto van 800 volt altijd beter laadt dan elke auto met 400-voltstechnologie.

800 volt garandeert geen goed snelladen

De elektrische architectuur is slechts één onderdeel van het geheel. Ook de chemie en het ontwerp van de cellen, hun vermogen om stroom te accepteren, het koelsysteem, de programmering van het batterijbeheersysteem en het vermogen van de lader spelen een rol. Er bestaan auto’s van 400 volt met zeer concurrerende laadcurves en voertuigen van 800 volt die het theoretische potentieel van die architectuur niet volledig benutten.

Ook moet worden gecontroleerd wat er gebeurt wanneer een auto van 800 volt wordt aangesloten op een station waarvan de uitgangsspanning lager is. Sommige voertuigen beschikken over een opvoerconverter die de spanning aanpast; andere gebruiken bepaalde componenten van het aandrijfsysteem om die functie te vervullen. Het beschikbare vermogen in die omstandigheden kan lager zijn dan dat van een lader die compatibel is met 800 volt.

In de nieuwste systemen worden ook accu’s ontwikkeld die hun interne configuratie kunnen wijzigen om efficiënt te laden aan zowel 400- als 800-voltpalen, zoals de bank charging-technologie die Audi introduceerde in de Q6 e-tron, waarbij de accu van 800 volt wordt verdeeld in twee deelaccu’s met gelijke spanning die parallel kunnen laden zonder extra spanningsomzetter. Het doel is dat de bestuurder een heterogeen netwerk kan gebruiken zonder aanzienlijke nadelen. De spanning geeft dus een idee van het potentieel van het voertuig, maar vervangt niet het echt nuttige gegeven: hoe lang het duurt om in werkelijke omstandigheden energie terug te krijgen. En daar moet je op letten.

Wat is de laadcurve?

Wanneer een fabrikant aankondigt dat een auto met 250 kW laadt, geeft hij het maximale vermogen aan dat onder specifieke omstandigheden kan worden bereikt. Het betekent niet dat hij tijdens de hele sessie 250 kW ontvangt. Die piek kan enkele minuten worden volgehouden, slechts even optreden of zelfs helemaal niet worden bereikt als de accu niet in de juiste toestand verkeert.

Stel je twee auto’s voor: de eerste bereikt 250 kW, maar vermindert snel het vermogen tot onder 150 kW; de tweede heeft een maximum van 200 kW, maar blijft daar vrijwel de hele tijd dicht bij. Hoewel de eerste een hoger vermogen aankondigt, zou de tweede het laden van 10 naar 80% eerder kunnen afronden. Daarom zijn de totale tijd in dat traject en het gemiddelde laadvermogen veel representatiever dan het maximale piekvermogen.

De laadcurve geeft de evolutie weer van het vermogen dat de accu accepteert naarmate de laadtoestand of SOC, de Engelse afkorting van State of Charge, toeneemt. Normaal gesproken begint een auto die met een lege accu wordt aangesloten met een gematigd vermogen, bereikt het maximum zodra de temperatuur is gestabiliseerd en houdt een min of meer breed gebied met hoog vermogen aan. Daarna vermindert het vermogen geleidelijk. De exacte vorm varieert sterk tussen voertuigen. Sommige curves vertonen een stabiel plateau; andere hebben trappen; en bij bepaalde modellen daalt het vermogen bijna continu vanaf de beginpiek.

De accu kan meer energie opnemen wanneer de cellen relatief leeg zijn. Naarmate ze hun maximale spanning naderen, moet het systeem de stroom verminderen om de temperatuur te beheersen, schade te voorkomen en het laadniveau tussen de verschillende cellen in evenwicht te brengen.

In veel voertuigen bevindt het snelste laadgebied zich ongeveer tussen 10 en 60%. Vanaf daar begint het vermogen af te nemen en rond 80% is de vertraging meestal veel duidelijker. Daarom gebruiken veel fabrikanten 80% als referentie om de reis te hervatten tijdens een laadstop, omdat het proces vanaf dat niveau aanzienlijk aan snelheid verliest. Dit verklaart waarom fabrikanten doorgaans de tijd van 10 tot 80% aankondigen en niet de tijd die nodig is om van 0 tot 100% te laden.

Waarom laadt de auto niet altijd op zijn maximale vermogen?

Het voertuig en de lader onderhandelen voortdurend over de spanning en stroom die de accu mag ontvangen. De auto vraagt het vermogen dat hij op dat moment veilig acht en de paal levert het maximaal mogelijke binnen zijn eigen grenzen. Tot de factoren die meespelen behoren de volgende.

• De laadtoestand: Een accu van 10% kan meestal veel meer vermogen aanvaarden dan een accu op 80 of 90%. Hoe dichter men bij vol komt, hoe langzamer het proces moet verlopen. Het is vergelijkbaar met een vat vullen zonder te morsen: aan het begin kan de kraan ver open, maar als het bijna vol is, moet de stroom worden verminderd.
• De temperatuur van de accu: Lithium-ionaccu’s hebben een thermisch venster waarin ze snelladen het best verdragen. Als ze te koud zijn, neemt hun interne weerstand toe en beperkt het systeem de stroom om schadelijke verschijnselen te voorkomen, zoals de afzetting van metallisch lithium op de anode. Als ze te warm zijn, wordt het vermogen eveneens verminderd om de cellen te beschermen en versnelde degradatie te voorkomen.
• Voorconditionering: De auto’s die het best zijn voorbereid op reizen kunnen de accu verwarmen of koelen voordat ze bij de lader aankomen. In veel gevallen volstaat het om een snelstation als bestemming in de ingebouwde navigatie te selecteren. Het voertuig berekent wanneer de conditionering moet beginnen om de optimale temperatuur te bereiken op het moment van aansluiten. Deze functie is vooral belangrijk in de winter. Een auto die 250 kW kan bereiken, kan ver onder die waarde blijven als hij wordt aangesloten nadat hij de nacht bij lage temperatuur heeft doorgebracht en geen voorconditionering heeft. Niet alle modellen activeren deze op dezelfde manier. Sommige doen dat automatisch wanneer de lader in de navigatie wordt ingevoerd; andere laten handmatige activering toe; en bij bepaalde auto’s is ze niet beschikbaar. Controleer dit vóór de aankoop.
• De capaciteit en chemie van de accu: Een grote accu kan binnen hetzelfde percentage-interval meer energie opnemen dan een kleine. Van 10 naar 80% gaan bij een bruikbare accu van 100 kWh betekent ongeveer 70 kWh toevoegen; bij een van 60 kWh zo’n 42 kWh. Daarom volstaat het niet om tijden te vergelijken zonder rekening te houden met de capaciteit. Twee auto’s kunnen 20 minuten nodig hebben, maar de eerste zal veel meer potentiële kilometers hebben toegevoegd. Ook de chemie speelt een rol. NMC- en LFP-accu’s vertonen verschillende kenmerken op het gebied van energiedichtheid, thermische respons, levensduur en toelaatbaar vermogen. Maar het kan ook niet in het algemeen worden gesteld dat de ene chemie altijd beter laadt dan de andere: het hangt af van het specifieke ontwerp van de cellen en het volledige systeem.
• De beperkingen van de lader: Een paal van 350 kW garandeert niet dat de auto dat vermogen ontvangt. Hij kan beperkt zijn door zijn maximale spanning, door de stroom die de kabel toelaat of door het totale beschikbare vermogen van de installatie. Sommige stations delen het vermogen over twee of meer connectoren. Als er nog een voertuig arriveert, kan de energie die voor elk beschikbaar is afnemen. Laders hebben ook thermische beveiligingssystemen. Op zeer warme dagen of na verschillende opeenvolgende sessies op hoog vermogen kan de paal de stroom tijdelijk verminderen om oververhitting te voorkomen. Uiteraard wordt de uiteindelijke snelheid altijd beperkt door het langzaamste element: een auto die 250 kW aankan, laadt maximaal met 100 kW als hij op een paal van 100 kW is aangesloten.

Waar moet je op letten bij het kopen van een elektrische auto om mee te reizen

Het maximale laadvermogen blijft een relevant gegeven, maar het moet worden geanalyseerd samen met andere parameters.

• De werkelijke tijd van 10 tot 80%: Dit is de eenvoudigste referentie om auto’s te vergelijken. Nog beter als het afkomstig is van onafhankelijke tests bij verschillende temperaturen en niet alleen van het door de fabrikant goedgekeurde gegeven.
• Het gemiddelde laadvermogen: Hiermee weet je of de piek wordt volgehouden of louter symbolisch is. Het wordt berekend door de toegevoegde energie te delen door de benodigde tijd. Als een auto bijvoorbeeld 56 kWh in 20 minuten opneemt, zal zijn gemiddelde in dat interval rond de 168 kW liggen, ook al kan hij op een bepaald moment 250 kW bereiken.
• Het bereik dat per minuut wordt hersteld: Voor reizen kan dit gegeven nuttiger zijn dan de kW. Een zeer efficiënte auto die 17 kWh/100 km verbruikt, zal elke toegevoegde kilowattuur beter benutten dan een SUV die 25 kWh/100 km nodig heeft. Ook al laadt de tweede met een hoger vermogen, toch kan hij kilometers herstellen met een vergelijkbare of zelfs lagere snelheid.Daarom moeten snelladen en efficiëntie samen worden geanalyseerd.
• Het werkelijke verbruik op snelweg: Het WLTP-bereik combineert verschillende scenario’s en weerspiegelt niet noodzakelijk wat er gebeurt bij 120 km/u. Voor het plannen van reizen is het zinvol het werkelijke bereik op snelweg te kennen, vooral in de winter. Een auto kan 600 km WLTP aangeven en eerder moeten stoppen dan een andere met 520 km als zijn aerodynamica of verbruik bij hoge snelheid slechter zijn.
• Het bestaan van voorconditionering: Die moet automatisch zijn, eenvoudig te activeren en compatibel met de laadstationdatabase van de navigatie. Ook handige activering is nuttig, omdat het toelaat de accu voor te bereiden wanneer een externe app wordt gebruikt om de reis te plannen.
• De routeplanner: Een goede planner berekent waar gestopt moet worden, met welk percentage men zal aankomen, hoeveel tijd er moet worden geladen en met welk niveau de volgende stop of de bestemming wordt bereikt. De meest geavanceerde systemen houden ook rekening met het vermogen, de beschikbaarheid en de exploitant van de laders, en passen de route aan als het verbruik onderweg verandert.
• De prestaties bij opeenvolgende laadbeurten: Op een lange reis kan het nodig zijn om op dezelfde dag meerdere keren snel te laden. Een onvoldoende thermisch systeem kan ertoe leiden dat de tweede of derde sessie trager verloopt door de opgebouwde opwarming van de accu.
• De compatibiliteit met de infrastructuur: Het is ook raadzaam te controleren welke maximale spanning de auto aankan, hoe hij zich gedraagt bij laders van 400 volt, welk type connector hij gebruikt en of hij Plug & Charge aanbiedt, een functie die het voertuig automatisch identificeert en de betaling regelt zonder extra apps of kaarten.

Is het verstandig om met een lege accu bij de lader aan te komen?

Over het algemeen wel, want een auto laadt meestal sneller wanneer hij met een lage laadtoestand aankomt, mits de accu op de juiste temperatuur is. Het station binnenrijden met 8 of 10% maakt het mogelijk om de krachtigste zone van de curve te benutten. Aankomen met 35 of 40% verkleint de marge voordat het traject wordt bereikt waarin het vermogen begint te dalen. De stop kan korter zijn, maar er zal minder energie worden toegevoegd en waarschijnlijk moet je opnieuw eerder stoppen.

Natuurlijk moet men niet tot het uiterste gaan zonder marge. Het aankomstpercentage moet worden aangepast aan de betrouwbaarheid van het station, de beschikbaarheid van alternatieve laders, het weer en de ervaring van de bestuurder. Een correct ingestelde planner kan met een veiligheidsmarge van 8 of 10% werken, maar in gebieden met weinig infrastructuur kan het verstandig zijn om meer over te houden.

Is het beter om tot 100% te laden of twee kortere stops te maken?

Bij de meeste reizen is het sneller om korte stops te maken binnen de gunstige zone van de curve dan om aangesloten te blijven tot 100% is bereikt.

Stel dat een auto zeer snel laadt van 10 tot 70%, vanaf dat punt het vermogen begint te verminderen en boven 80% bijzonder traag wordt. De laatste 20 procentpunten zouden bijna evenveel tijd kunnen vragen als het toevoegen van de eerste 50 of 60. In dat geval is het efficiënter om:

1. Met een lage accustand aan te komen.
2. Alleen de energie bij te laden die nodig is om het volgende station met marge te bereiken.
3. De reis te hervatten wanneer het vermogen duidelijk is gedaald.
4. De handeling bij de volgende stop te herhalen.

Twee sessies van 10 tot 60 of 70% kunnen toelaten dezelfde afstand in minder tijd af te leggen dan een langdurige lading tot 100%. Bovendien komt de lader eerder vrij voor een andere gebruiker en vermijd je te blijven staan in een gebied waarin de prijs per herwonnen kilometer minder gunstig kan zijn als de exploitant een tarief per tijdseenheid of boetes voor bezetting hanteert.

Wanneer kan het zin hebben om tot 100% te laden

Er bestaat geen universele regel. Het volledig laden kan in bepaalde omstandigheden redelijk zijn:

• Vóór het begin van de reis, door thuis langzaam te laden.
• Wanneer het volgende traject het beschikbare bereik overschrijdt.
• Als het daaropvolgende laadnetwerk schaars of weinig betrouwbaar is.
• Tijdens een lange stop die er toch zou zijn geweest.
• Bij aankomst op de bestemming, als de auto daarna weinig zal worden gebruikt.
• Wanneer de lader een bijzonder gunstige prijs biedt en er geen andere gebruikers wachten.

De sleutel ligt in het onderscheid tussen 100% bereiken vóór vertrek en dat midden onderweg doen. Thuis maakt het niet veel uit dat het laatste deel traag is, omdat de auto meerdere uren aangesloten kan blijven. Bij een snellader aan de weg telt elke extra minuut en meestal loont het niet om te wachten tot de accu vol is.

Houd ook rekening met het feit dat het lang aanhouden van een lithium-ionaccu met een zeer hoge laadtoestand de degradatie kan bevorderen. Voor dagelijks gebruik bevelen veel fabrikanten aan een limiet rond 80% in te stellen en 100% te reserveren voor reizen of situaties waarin het volledige bereik nodig is. De exacte effecten hangen af van de chemie en het beheer dat elk merk heeft ontwikkeld.

De beste strategie is niet meer laden, maar alleen laden wat nodig is

Op een reis met een elektrische auto is de optimale stop niet altijd die waarbij de accu op 80% wordt achtergelaten. Soms volstaat het om 55 of 60% te bereiken om de volgende lader te halen, waar de auto opnieuw de snelle zone van zijn curve kan benutten. Planners optimaliseren precies dit evenwicht. Een stop van tien minuten kan voldoende zijn om door te rijden naar een beter gelegen, krachtiger station of een station met meer beschikbare connectoren.

De snelste strategie bestaat meestal erin met een volle accu van huis te vertrekken, het eerste station met een laag niveau te bereiken en korte laadbeurten te doen, waarbij het gunstigste deel van de curve wordt benut. Maar ook de menselijke factor speelt mee. Een gezin kan liever één stop van 30 minuten voor de lunch hebben dan twee van 15. Een andere bestuurder waardeert het om elke twee uur te stoppen, ook al zou de auto door kunnen rijden. En er zijn er die stations met voorzieningen, toiletten en horeca verkiezen boven de absolute reistijd.

Het beste snelladen is niet noodzakelijk datgene met de hoogste piek in vermogen, maar datgene dat in de route past zonder dat je de gebruikelijke pauzes hoeft aan te passen.

De vijf sleutelgegevens om het snelladen te vergelijken

Bij het kiezen van een elektrische auto om mee te reizen is het verstandig om in deze volgorde te kijken naar:

1. Werkelijk verbruik op snelweg en bruikbaar bereik tussen de stops.
2. Laadtijd van 10 tot 80% in reële omstandigheden.
3. Vorm van de curve en gemiddeld vermogen, niet alleen het maximale piekvermogen.
4. Voorconditionering en kwaliteit van de routeplanner.
5. Gedrag bij koude, warmte en opeenvolgende snelle laadbeurten.

De 800-voltarchitectuur is een belangrijk technisch voordeel, vooral bij voertuigen met grote accu’s en zeer hoge vermogens. Maar ze maakt van een auto niet automatisch een goede reiziger. Een efficiënte elektrische auto, met een accu van redelijke grootte, een stabiele curve en een goed gekalibreerd thermisch systeem kan op de weg sneller zijn dan een andere met meer goedgekeurd bereik en een hoger maximaal vermogen.

De conclusie is eenvoudig: bij het kopen van een elektrische auto moet je niet alleen vragen met hoeveel kW hij laadt, maar hoeveel kilometers hij tijdens de minuten dat we bereid zijn stil te staan kan herstellen. Dat is het getal dat uiteindelijk het verschil maakt wanneer je gaat reizen.