Виды зарядных станций для электромобилей

Содержание:

• 1. Введение в зарядные станции
• 2. Как устроена зарядка для электромобиля
• Виды электричества
• Зарядка переменным током
• Зарядка постоянным током
• 3. 1-фазная и 3-фазная зарядка электромобилей: основные различия
• Электромобили с однофазным и трехфазным бортовым зарядным устройством
• 4. Режимы зарядки
• Mode 1
• Mode 2
• Mode 3
• Mode 4
• 5. Типы разъемов для зарядки электромобилей
• Type 1
• Type 2
• CHAdeMO
• CSS
• GB/T
• Tesla
• 6. Сколько времени требуется электромобилю для зарядки?
• Что влияет на время зарядки электромобиля?
• 7. Время зарядки электромобилей
• 8. Сколько киловатт нужно для зарядки электромобиля

1. Введение в зарядные станции

Зарядная станция - это физический объект с одной или несколькими точками зарядки, использующий общий интерфейс идентификации пользователя. Все физические интерфейсы “человек-машина” расположены на зарядной станции.
Некоторые зарядные станции оснащены считывателем RFID, кнопками, дисплеями, светодиодами и т.п. Другие станции - "Подключи и заряжай" (Plug & Charge), без кнопок, дисплея и т.п. В таких случаях транспортное средство идентифицируется автоматически.

Виды электричества

Зарядные станции могут работать между двумя типами электричества: постоянным током и переменным током.

• Постоянный ток (DC)
  В постоянном токе электроны движутся в одном направлении.
• Переменный ток (AC)
  В переменном токе  поток электронов меняется.

Электросеть подает переменный ток, но аккумулятор электромобиля нуждается в постоянном токе. Преобразование переменного тока в постоянный может осуществляться в автомобиле или в пункте зарядки.

• Зарядка переменным током

Преобразование переменного тока в постоянный происходит в автомобиле. Мощность преобразователя AC-DC в автомобиле определяет, сколько зарядных мощностей зарядной станции может быть использовано. Зарядка переменным током обычно сопровождается более низкой скоростью зарядки (однако возможна и быстрая 22 кВт).

• Зарядка постоянным током

Преобразование переменного тока из сети в постоянный происходит вне автомобиля, а напрямую в зарядной станции. Постоянный ток позволяет зарядной станции заряжать аккумулятор с высокой мощностью (> 22 кВт). Зарядная станция имеет прямой контакт с аккумулятором автомобиля.

Как видите, главное отличие — скорость. Когда дело доходит до максимальной мощности зарядки, лучшим выбором являются трехфазные зарядные устройства. Потенциально они могут заряжать ваш электромобиль в несколько раз быстрее, чем однофазные зарядные устройства, что делает их идеальными для тех, кому необходимо как можно быстрее вернуться в дорогу.

Электромобили с однофазным и трехфазным бортовым зарядным устройством

Каждый электромобиль имеет заранее определенное количество фаз для зарядки, как и каждая зарядная станция переменного тока.

• Примеры электромобилей с однофазным бортовым зарядным устройством: Opel Corsa-e (в базовой комплектации), Mazda MX-30.
• Примеры электромобилей с трехфазным бортовым зарядным устройством: Audi e-tron, Renault Zoe, Tesla Model X, BMW i3.

Некоторые электромобили, представленные на рынке, в том числе VW e-Golf и Škoda Enyaq iV 50, можно заряжать через 2 фазы. Если вы хотите получить от них максимальную мощность зарядки, вам понадобится трехфазное зарядное устройство. Двухфазных зарядных устройств просто не существует.

Разберемся какие разъемы поддерживают 1-ф или 3-ф зарядку

• Зарядные кабели Type 1: подходят только для однофазной зарядки. 
• При выборе кабеля Type 2: нужно быть осторожным. Вы можете либо прочитать, сколько фаз он поддерживает, либо взглянуть на его вилку (тот конец, который вставляется в автомобильную розетку). Если он поддерживает три фазы, все его 7 штыревых отверстий имеют одинаковое заполнение. Если доступна только одна фаза, два нижних контакта выглядят пустыми.

Помимо поддержки трехфазной зарядки, трехфазный кабель также можно использовать для однофазной зарядки.

4. Режимы зарядки

Понятие ‘режим’ относится к способу зарядки (емкость, связь, безопасность). Различают четыре режима зарядки:

5. Типы разъемов для зарядки электромобилей

Разъем - это физический интерфейс между зарядной станцией и электромобилем, через который подается электрическая энергия:

Штекер на кабеле (одна сторона состоит из "мужского" штекера, а другая сторона - из "женского").Штекер с одной стороны кабеля вставляется в розетку зарядного устройства, а штекер с другой стороны кабеля вставляется во входное отверстие автомобиля.
Штекер, прикрепленный к неразъемному кабелю зарядной станции (обычно используется для станций быстрой зарядки). Эта заглушка вставляется во впускное отверстие автомобиля;

Обычно количество точек зарядки и количество разъемов равны, но не всегда.
Например, существуют зарядные станции, состоящие из 2 точек зарядки и 3 разъемов. В этом случае можно использовать не более 2 разъемов, одновременно можно заряжать не более 2 транспортных средств (одно от сети переменного тока, другое от сети постоянного тока).

Типы разъемов

В разных марках автомобилей используются разные типы разъемов (розетка, вилка, вход).

Combined Charging System (CCS Combo 1 и CCS Combo 2)

• CCS, или комбинированная система зарядки, представляет собой прекрасное решение для быстрой зарядки постоянным током.
• Эти два разъема являются продолжениями разъемов IEC 62196 Type 1 и Type 2 с двумя дополнительными контактами постоянного тока (DC), для обеспечения быстрой зарядки.
• В случае зарядки постоянным током эти два нижних контакта участвуют в самой зарядке, а из верхней части используются только контакт связи и провод заземления, который служит точкой отсчета для систем защиты.
• Эти разъемы могут выдерживать мощность до 350 кВт. В настоящее время это самый популярный тип разъема постоянного тока. 

CCS несовместимы с зарядными станциями CHAdeMO и GB/T, поскольку они используют разные протоколы связи, поэтому необходимы специальные адаптеры.

GB/T

• В Китае используются только два типа разъемов для зарядных станций. Оба имеют название GB/T, называемые национальными стандартами Guobiao, один предназначен для зарядки от сети переменного тока, а другой - для зарядки от постоянного тока.
• Разъем GB/TRACK может выдавать выходную мощность до 7,4 кВт при однофазном вводе. Он напоминает внешний вид Mennekes, используемой в Европе. Однако конфигурация кабелей внутри разъема отличается, поэтому они несовместимы.
• Разъем постоянного тока GB/T может выдавать выходную мощность до 237,5 кВт и является единственным протоколом быстрой зарядки постоянным током, используемым в настоящее время в Китае.

GB/T и CHAdeMO сотрудничают в разработке следующего поколения разъемов EV выходной мощностью 900 кВт.

6. Сколько времени требуется электромобилю для зарядки?

• При использовании станции быстрой зарядки (зарядка уровня 3). Среднее время, необходимое для зарядки электромобиля среднего размера, составляет от 17 до 52 минут.
• При использовании домашней зарядной станции (зарядка уровня 2). Среднее время, необходимое для зарядки электромобиля среднего размера, составляет от 1 часа 45 минут до 6 часов.  
• При зарядке автомобиля без зарядной станции с использованием обычной розетки дома (уровень 1). Среднее время зарядки автомобиля среднего размера составит около 19 часов

Что влияет на время зарядки электромобиля?

• Размер батареи
  Точно так же, как размер топливного бака бензинового автомобиля, размер аккумулятора определяет, сколько энергии может хранить автомобиль. Измеряется в киловатт-часах (кВтч), которые являются электрическим эквивалентом литра: чем больше аккумулятор, тем дольше он будет заряжаться. 
• Уровень заряда (пустой или полный)
  Подобно счетчику топлива в автомобиле, состояние заряда (SoC) показывает, сколько энергии ваш электромобиль может использовать между «полным» и «пустым» состоянием. Проще говоря, это процент заряда аккумулятора электромобиля относительно его емкости в данный момент времени.
  Из-за особенностей химического состава батарей, батарея с низким SoC сможет выдерживать гораздо более высокую выходную мощность, чем батарея с высоким SoC. Зарядка будет постепенно замедляться  по мере того, как аккумулятор электромобиля приближается к полному заряду. Вот почему зарядка электромобиля с 20 до 80 процентов происходит намного быстрее, чем с 80 до 100 процентов.
• Зарядная мощность электромобиля
  Хотя батареи большего размера означают, что они могут хранить больше энергии, это не всегда означает более быстрое время зарядки, поскольку некоторые автомобили могут потреблять больше энергии, чем другие. Например, Tesla Model 3 имеет мощность быстрой зарядки 250 кВт, в то время как меньший Peugeot e-208 поддерживает только быструю зарядку 50 кВт — большая разница во времени зарядки.
  Пример:  Электромобиль Peugeot e-208 на зарядной станции мощностью 240 кВт означает, что он может заряжаться максимум на 50 кВт, поскольку это все, что ему нужно.
  Зарядка Tesla Model 3 на той же зарядной станции мощностью 240 кВт означает, что она будет заряжаться максимум на 240 кВт (хотя автомобиль может потреблять 250 кВт), поскольку это максимальная выходная мощность зарядной станции. 
• Погодные условия
  Условия окружающей среды и особенно температура играют жизненно важную роль в том, насколько быстро вы сможете зарядить электромобиль. Батареи работают наиболее эффективно при температуре 20–25°C.
  Если температура становится слишком низкой или слишком высокой, зарядка может занять немного больше времени, особенно при использовании станции быстрой зарядки. Это связано с тем, что система управления аккумулятором автомобиля (BMS) снижает мощность, чтобы защитить аккумулятор при повышении или понижении температуры.

7. Время зарядки электромобилей

* Примерное время зарядки аккумулятора от 20 до 80 процентов. Только в иллюстративных целях: не указано точное время зарядки, некоторые автомобили не смогут выдерживать определенные потребляемые мощности и/или не поддерживают быструю зарядку.

Чтобы максимально продлить срок службы батареи вашего электромобиля заряжайте его только до 80% при повседневной езде и избегайте разрядки аккумулятора вашего автомобиля.

8. Сколько киловатт нужно для зарядки электромобиля

Хотя привычки вождения значительно различаются в разных регионах, средний показатель по России составляет около 18700 километров в год или 50.2 км в день. В этом случае домашнее зарядное устройство для электромобилей будет потреблять около 11 кВт/ч в день, или 310 кВт/ч в месяц и 4015 кВт/ч в год.

В среднем по Российской Федерации тариф на электрическую энергию в 2023г.  составляет 4,91 руб./кВт*ч.