Разновидности зарядных станций для электромобилей
Введение
Зарядное устройство представляет собой физическое устройство с одной или несколькими точками зарядки, использующее общий интерфейс для идентификации пользователя. Все физические интерфейсы "человек-машина" размещены непосредственно на зарядной станции. У некоторых зарядных устройств имеются считыватели RFID, кнопки, дисплеи, светодиоды и т.п. Другие устройства, известные как "Подключи и заряжай" (Plug & Charge), лишены кнопок, дисплеев и прочих элементов. В таких случаях транспортное средство идентифицируется автоматически.
Процесс зарядки для электромобилей
- Электромобили используют крайне маленькие заряженные частицы, электроны, для своего движения.
- Эти электроны поступают в электромобиль через быстрые устройства постоянного тока (DC) или устройства переменного тока (AC).
На практике, зарядное устройство для электромобилей берет электрический ток либо из стандартной розетки на 240 В, либо из сетевого подключения и передает этот ток электромобилю.
Типы электричества
Зарядные станции могут использовать два основных типа электричества: постоянный ток и переменный ток.
Сеть обеспечивает переменный ток, но аккумулятор электромобиля требует постоянного. Преобразование переменного тока в постоянный может выполняться прямо в автомобиле или на станции зарядки.
- Постоянный ток (DC) В системе с постоянным током электроны движутся только в одном направлении.
- Переменный ток (AC) С переменным током направление электронов меняется со временем.
Сеть обеспечивает переменный ток, но аккумулятор электромобиля требует постоянного. Преобразование переменного тока в постоянный может выполняться прямо в автомобиле или на станции зарядки.
- Зарядка переменным током. Преобразование переменного тока в постоянный происходит в самом электромобиле. Мощность преобразователя переменного тока в постоянный в электромобиле определяет, сколько зарядных точек зарядной станции можно использовать. Зарядка переменным током обычно характеризуется более низкой скоростью зарядки (но может достигать и до 22 кВт).
- Зарядка постоянным током. Преобразование переменного тока из сети в постоянный выполняется вне автомобиля, прямо в зарядной станции. Постоянный ток позволяет станции заряжать аккумулятор с высокой мощностью (более 22 кВт). Зарядная станция имеет прямой доступ к аккумулятору автомобиля.
1-фазная и 3-фазная зарядка электромобилей: ключевые различия
Во время зарядки электромобиля электричество подается из сети через зарядное устройство в автомобиль. Здесь нас интересует основное различие между фазами.
Как видно, основное различие заключается в скорости. При максимальной мощности зарядки трехфазные зарядные устройства являются более предпочтительными. Они могут потенциально заряжать ваш автомобиль в несколько раз быстрее, чем однофазные, что делает их идеальным выбором для тех, кто хочет максимально быстро вернуться в путь.
- 1-фазная зарядка: мощность поступает по одному проводу. Максимальная мощность зарядки составляет 7,4 кВт (в некоторых странах однофазная зарядка разрешена или возможна только с меньшей мощностью).
- 3-фазная зарядка: мощность течет по трем проводам. Максимальная мощность зарядки составляет 11 или 22 кВт.
Как видно, основное различие заключается в скорости. При максимальной мощности зарядки трехфазные зарядные устройства являются более предпочтительными. Они могут потенциально заряжать ваш автомобиль в несколько раз быстрее, чем однофазные, что делает их идеальным выбором для тех, кто хочет максимально быстро вернуться в путь.
Электромобили с однофазным и трехфазным зарядным устройством
Каждый электромобиль имеет определенное количество фаз для зарядки, так же как и каждая зарядная станция переменного тока.
- Примеры электромобилей с однофазным зарядным устройством: Opel Corsa-e (в базовой комплектации), Mazda MX-30.
- Примеры электромобилей с трехфазным зарядным устройством: Audi e-tron, Renault Zoe, Tesla Model X, BMW i3.
Некоторые электромобили на рынке, включая VW e-Golf и Škoda Enyaq iV 50, также поддерживают зарядку через 2 фазы. Для максимальной мощности зарядки требуется трехфазное зарядное устройство, так как двухфазные зарядные устройства не существуют.
Подключение разъемов для 1-фазной и 3-фазной зарядки
- Зарядные кабели Type 1 подходят только для однофазной зарядки.
- При выборе кабеля Type 2 следует быть осторожным. Можно либо узнать, сколько фаз он поддерживает, либо посмотреть на разъем (конец, вставляемый в розетку электромобиля). Для поддержки трехфазной зарядки все 7 штыревых отверстий кабеля имеют одинаковое заполнение. Если доступна только одна фаза, два нижних контакта кажутся пустыми.
Иногда трехфазный кабель можно использовать для однофазной зарядки, помимо поддержки трехфазной зарядки.
Зарядка электромобилей: основные режимы
Понятие "режим" относится к способу зарядки, включая емкость, связь и безопасность. Существуют четыре основных режима зарядки:
Режим 1
Зарядка в режиме 1 осуществляется с помощью зарядного кабеля, технически известного как "Оборудование питания электромобилей" (EVSE), подключенного к стандартной розетке напряжением 230 вольт. Этот метод зарядки является наименее эффективным и может занять от 40 до 60 часов для полной зарядки электромобиля. Однако он может быть небезопасным при использовании удлинителей или адаптеров из-за возможных перегрузок и перенапряжений.
Рекомендуется избегать зарядки в режиме 1, так как при возникновении неполадок с удлинителем или адаптером это может повлечь за собой риск повреждения автомобиля. Безопасность также является проблемой, поскольку существует потенциальная опасность возгорания из-за перенапряжения и перегрузки.
Режим 2
Зарядка с фиксированным ограничителем тока происходит через обычную розетку 230 вольт или домашнюю зарядную станцию. Кабель, поставляемый с электромобилем, обычно включает в себя устройство с ограничителем тока (ICCB). В практике максимальная мощность зарядки составляет до 7,4 кВт (1-фазный, 32A) или 22 кВт (3-фазный, 32A).
Режим 3
Режим 3 предоставляет "контролируемую" зарядку с обменом данными между автомобилем и зарядным устройством. Зарядная станция или электромобиль оснащаются инвертором, который преобразует переменный ток в постоянный. Подключение режима 3 включает использование трехфазной сети и позволяет заряжать автомобиль мощностью от 3,6 кВт (230 В/16 А) до 22 кВт (400 В/32 А), иногда даже до 44 кВт (64 А).
Режим 4
Режим 4 предусматривает зарядку постоянным током, где кабель неразрывно связан с точкой зарядки. Зарядная станция подключается непосредственно к аккумулятору электромобиля. Этот вид зарядки позволяет быстро зарядить автомобиль до 80% всего за 30 минут и обычно обеспечивает мощность от 50 кВт до 175 кВт.
Варианты разъемов для зарядки электромобилей
Разъем - это физический интерфейс между зарядной станцией и электромобилем, через который передается электрическая энергия:
Обычно количество точек зарядки соответствует количеству разъемов, но это не всегда так. Например, существуют зарядные станции с 2 точками зарядки и 3 разъемами. В этом случае можно использовать не более 2 разъемов; одновременно можно заряжать не более 2 транспортных средств (одно по переменному току, другое - по постоянному току).
- Штекер на кабеле (один конец содержит "мужской" штекер, а другой - "женский"). "Мужской" штекер на одном конце кабеля вставляется в розетку зарядного устройства, а "женский" штекер на другом конце кабеля подключается к входному отверстию автомобиля.
- Штекер, присоединенный к несъемному кабелю зарядной станции (обычно используется для станций быстрой зарядки). Этот разъем вставляется в отверстие автомобиля.
Обычно количество точек зарядки соответствует количеству разъемов, но это не всегда так. Например, существуют зарядные станции с 2 точками зарядки и 3 разъемами. В этом случае можно использовать не более 2 разъемов; одновременно можно заряжать не более 2 транспортных средств (одно по переменному току, другое - по постоянному току).
Типы разъемов
Различные марки автомобилей используют различные типы разъемов (розетка, вилка, вход).
Type 1 / Yazaki (SAE J1772, IEC 62196-1)
- Это японский стандарт разъема для зарядки электромобилей переменным током, который также принят в странах Северной Америки и Европейского союза.
- Он позволяет заряжать автомобиль со скоростью до 7,4 кВт, в зависимости от потенциала зарядки автомобиля и возможностей электросети.
- Этот тип разъема используется для зарядки таких моделей, как Opel Ampera, Nissan Leaf, Nissan E-NV200, Mitsubishi Outlander, Mitsubishi iMiev, Peugeot iON, Citröen C-Zero, Renault Kangoo ZE, Ford Focus Electric, Toyota Prius Plug-in и KIA SOUL.
Разъем Type 2 / Mennekes (IEC 62196-2)
- Это разъем определенный Комиссией Европейского союза в качестве общего стандарта для зарядки электромобилей.
- Разъем является трехфазным, так как содержит три дополнительных провода для передачи тока. Как следствие, он обеспечивает более быструю зарядку вашего автомобиля.
- В домашних условиях максимальная мощность зарядки составляет 22 кВт, в то время как на общественных зарядных станциях мощность зарядки может достигать 43 кВт.
- Этот тип разъема можно использовать для зарядки таких моделей автомобилей, как Opel, BMW i3, i8, BYD E6, Renault Zoe, Volvo V60 plug-in hybrid, VW Golf plug-in hybrid, VW E-up, Audi A3 E-tron, Mercedes S500 plug-in, Porsche Panamera и Renault Kangoo ZE.
Type 4 / CHAdeMO
- Эта технология быстрой зарядки была разработана в Японии и позволяет достичь значительной мощности до 100 кВт. Она также поддерживает двунаправленную зарядку.
- Этот разъем функционирует только от постоянного тока.
- CHAdeMO можно использовать для зарядки таких моделей электромобилей, как Nissan Leaf, Nissan E-NV200, Mitsubishi Outlander, Mitsubishi Miev, Peugeot iON, Citroen C-Zero и KIA SOUL.
Combined Charging System (CCS Combo 1 и Combo 2)
- CCS, или комбинированная система зарядки, представляет собой эффективное решение для быстрой зарядки постоянным током.
- Эти два разъема представляют собой дополнения к разъемам IEC 62196 Type 1 и Type 2, обеспечивая два дополнительных контакта постоянного тока (DC) для обеспечения быстрой зарядки.
- При зарядке постоянным током эти два нижних контакта используются для зарядки, в то время как верхние контакты используются для связи и заземления, что служит для обеспечения системы безопасности.
- Эти разъемы могут поддерживать мощность до 350 кВт, что делает их наиболее распространенным типом разъема постоянного тока в настоящее время.
CCS несовместимы с зарядными станциями CHAdeMO и GB/T, так как используют разные протоколы связи, поэтому для совместимости необходимы специальные адаптеры.
GB/T
- В Китае используются только два вида разъемов для зарядных станций под названием GB/T, что соответствует национальным стандартам Guobiao. Один разъем предназначен для зарядки от переменного тока, в то время как другой - от постоянного тока.
- Разъем GB/T для переменного тока может обеспечить выходную мощность до 7,4 кВт при однофазном вводе. Внешне он напоминает разъем Mennekes, используемый в Европе. Однако внутренняя конфигурация кабелей в разъеме отличается, что делает их несовместимыми.
- Разъем GB/T для постоянного тока способен выдавать выходную мощность до 237,5 кВт и в настоящее время является единственным стандартом быстрой зарядки постоянным током, используемым в Китае.
GB/T и CHAdeMO работают совместно над разработкой следующего поколения разъемов EV с выходной мощностью 900 кВт.
Tesla
В Северной Америке Tesla использует свой собственный NACS (Североамериканский Стандарт Зарядки), который ранее назывался "Tesla SuperCharger", для зарядки переменным и постоянным током. Разъем NACS может обеспечивать мощность до 250 кВт и совместим только с Tesla.
Тем не менее, недавно они сделали разъем для зарядки электромобилей доступным и для других производителей. Теперь Tesla можно заряжать с помощью различных разъемов за пределами Северной Америки. Например, в Европе и большей части мира для моделей 3 и Y используется разъем CCS Type 2. А в моделях S и X используются модифицированные вилка и розетка Type 2 с зазубринами вверху и по центру, чтобы предотвратить возможность подключения к розеткам, отличным от Tesla.
Тем не менее, недавно они сделали разъем для зарядки электромобилей доступным и для других производителей. Теперь Tesla можно заряжать с помощью различных разъемов за пределами Северной Америки. Например, в Европе и большей части мира для моделей 3 и Y используется разъем CCS Type 2. А в моделях S и X используются модифицированные вилка и розетка Type 2 с зазубринами вверху и по центру, чтобы предотвратить возможность подключения к розеткам, отличным от Tesla.
Все разъемы для зарядки оборудованы встроенными функциями безопасности, которые предотвращают перегрузку тока, замыкания на землю, перенапряжение и перегрев. Эти протоколы безопасности обеспечивают защиту как автомобиля, так и зарядной станции, предотвращая опасность поражения электрическим током. При использовании зарядной станции для электромобилей крайне важно соблюдать все правила безопасности и использовать правильный разъем для зарядки вашего автомобиля.
Сколько времени занимает зарядка электромобиля?
- При использовании станции быстрой зарядки (уровень 3): Среднее время зарядки среднего по размеру электромобиля составляет от 17 до 52 минут.
- При использовании домашней зарядной станции (уровень 2): Среднее время зарядки среднего по размеру электромобиля составляет от 1 часа 45 минут до 6 часов.
- При использовании обычной домашней розетки (уровень 1): Среднее время зарядки среднего по размеру электромобиля составляет около 19 часов.
Что влияет на время зарядки электромобиля?
- Емкость батареи. Размер аккумулятора определяет его способность хранить энергию. Чем больше аккумулятор, тем дольше его зарядка.
- Уровень заряда (SoC). Отражает процент заряда аккумулятора относительно его максимальной емкости. Батарея с низким SoC может принимать более высокую выходную мощность, чем батарея с высоким SoC.
- Зарядная мощность электромобиля. Некоторые автомобили потребляют больше энергии, чем другие, и их мощность быстрой зарядки различается.
- Погодные условия. Температура влияет на скорость зарядки. Низкая или высокая температура может привести к уменьшению мощности зарядки для защиты аккумулятора.
Сколько киловатт-часов потребуется для зарядки электромобиля?
Будучи водителями разных регионов, намного различаются привычки вождения. Средний показатель пробега в России составляет около 18700 километров в год или 50.2 километра в день. В этом случае предполагается, что домашнее зарядное устройство для электромобиля будет потреблять приблизительно 11 киловатт-часов в день, то есть 310 киловатт-часов в месяц и 4015 киловатт-часов в год.
Все самые полезные статьи и новости о инфраструктуре зарядных станций для электромобилей в нашем Telegram-канале.