Електричний транспортний засіб увімкнено

Оскільки світ готується до розгортання революції електромобілів, правда, швидкість адаптації повільна. Електричні транспортні засоби (ЕВ), незважаючи на те, що є більш екологічним, плавним та дешевим видом транспорту, поки не здається практичним. Причиною є два слова, вартість та екосистема. В даний час електромобілі оцінюються значно нарівні з бензиновими автомобілями, що робить його менш значущим вибором для покупців, прогрес в технології акумуляторів та державні схеми, як очікується, знизить вартість електромобіля в майбутньому.

Друга частина полягала б у тому, що для покупців не існує належної екосистеми для використання електричного автомобіля без особливих клопотів. Під “Екосистемою” я маю на увазі зарядні станції, щоб зарядити ваш електромобіль, коли у вас закінчиться сік. Уявіть, що ви використовуєте бензиновий автомобіль, коли у вашому місті немає заправних станцій, і єдине місце, де ви можете заправитись - це ви вдома, додавши, що вам потрібно мінімум 6-8 годин для зарядки типового електромобіля. Багато компаній, такі як Tesla, EVgo, пункт заряджання тощо, вже визнали цю проблему, встановивши зарядні станції по всій країні. З такими країнами, як Нідерланди, які пообіцяли відмовитись від бензинових двигунів до 2035 року, ми впевнені, що дороги майбутнього будуть замінені електромобілями на двигуни внутрішнього згоряння, і навколо нас з’явиться багато електрозарядних станцій.

Але як працюють електрозарядні станції ? Чи може одна зарядна станція заряджати всі типи електромобілів? Які існують типи зарядних пристроїв для електромобілів ? Яких протоколів дотримуються електрозарядні пристрої? У цій статті ми обговоримо відповідь на всі ці питання, а також зрозуміємо, що являє собою зарядна станція для електричного автомобіля та підсистеми, що стоять за нею. Перш ніж йти далі, ви повинні прочитати про батареї, що використовуються в електромобілі, і про те, як працює система управління акумуляторами в електромобілі.

Обладнання для постачання електромобілів (EVSE)

Обладнання, яке становить зарядну станцію для електромобілів, спільно називають обладнанням для постачання електромобілів (EVSE). Цей термін є більш популярним, і він стосується нічого, крім зарядних станцій. Деякі люди також називають це ECS, що розшифровується як Електрична зарядна станція.

EVSE розроблений і спроектований для зарядки акумуляторної батареї за допомогою мережі для подачі енергії; ці акумуляторні блоки можуть бути в електричному транспортному засобі (EV) або в роз'ємному електричному транспортному засобі (PEV). Потужність, роз'єм та протокол для цих EVSE будуть залежати від конструкції, про яку ми поговоримо в цій статті.

Бортові зарядні пристрої та зарядні станції

Перш ніж перейти на зарядні станції, важливо зрозуміти, що є всередині електромобіля та до якої частини буде підключено зарядний пристрій. Сьогодні більшість електромобілів поставляються з бортовим зарядним пристроєм (OBC), а виробник також пропонує зарядний пристрій разом із автомобілем. Ці зарядні пристрої разом із бортовим зарядним пристроєм можуть використовуватися замовником для заряджання свого електромобіля від його домашньої розетки, як тільки він / вона повертається додому. Але ці зарядні пристрої дуже прості і не мають жодних розширених функцій, а отже, зазвичай потрібно 8 годин для зарядки типового електромобіля.

Типи зарядних станцій EV (EVSE)

Зарядні станції можна розділити на два типи: зарядна станція змінного струму та зарядна станція постійного струму.

AC Зарядна станція, як випливає з назви забезпечує AC статечної вид сітки до EV, який потім перетворюється в постійний струм з допомогою бортового зарядного пристрою для зарядки автомобіля. Ці зарядні пристрої також називають зарядними пристроями рівня 1 та рівня 2, які використовуються у житлових та комерційних місцях. Перевагою зарядної станції змінного струму є те, що вбудований зарядний пристрій буде регулювати напругу та струм, як це потрібно для електромобіля, тому для зарядного пункту не є обов'язковим зв'язок із електромобілем. Недолікце низька вихідна потужність, яка збільшує час зарядки. Типова система зарядки змінного струму показана на малюнку нижче. Як ми бачимо, змінний струм від мережі подається безпосередньо на OBC через EVSE, тоді OBC перетворює його в постійний струм і заряджає акумулятор через BMS. Пілотний провід використовується для визначення типу зарядного пристрою, підключеного до електромобіля, та встановлення необхідного вхідного струму для OBC. Про це ми поговоримо далі.

DC зарядна станція отримує AC вигляді статечного сітки і перетворює його в напругу і використання DC це зарядити акумуляторну батарею безпосередньо, минаючи бортового зарядного (OBS). Ці зарядні пристрої зазвичай виводять високу напругу до 600 В та струм до 400 А, що дозволяє заряджати електромобіль менш ніж за 30 хвилин порівняно з 8-16 годинами на зарядному пристрої змінного струму. Вони також називаються зарядними пристроями рівня 3 і широко відомими як швидкі зарядні пристрої постійного струму (DCFC) або супер-зарядні пристрої. Перевагою цього типу зарядних пристроїв є швидкий час зарядки, а недоліком - складна конструкціяде йому потрібно спілкуватися з EV, щоб ефективно та безпечно заряджати його. Типова система зарядки постійним струмом показана нижче, як ви бачите, EVSE забезпечує постійний струм безпосередньо до акумуляторної батареї в обхід OBS. EVSE розміщений у штабелях, щоб забезпечити високий струм, а один стек не зможе забезпечити високий струм через обмеження вимикача живлення.

Зазвичай зарядні пристрої рівня 1 призначені для побутового використання, це ті зарядні пристрої, які постачаються виробниками разом із електромобілем, який може використовуватися для зарядки електромобіля через звичайні домашні розетки. Таким чином, вони працюють на однофазному живленні змінного струму і можуть виводити де-небудь між 12A і 16A, і потрібно близько 17 годин, щоб зарядити EV 24 кВт-год. Рівень 1 зарядний пристрій не має багато ролі в зарядних станції.

Зарядний пристрій Level 2 надаються в якості оновлення для 1 -го рівня зарядного пристрою воно або може бути встановлено в будинку, по спеціальному замовленню при умови, що будинок має поділ фаз живлення або можуть використовуватися в громадських / комерційних зарядних станціях, а також. Ці зарядні пристрої можуть забезпечувати вихідний струм до 80 А завдяки своїй високій вхідній напрузі і можуть заряджати EV за 8 годин. Зарядний пристрій Level 3 або Супер зарядні пристрої призначені для тільки громадськості зарядних станцій. Вони потребують багатофазного введення змінного струму від мережі і споживають понад 240 кВт, що майже в 10 разів більше, ніж типовий блок кондиціонування в нашому будинку. Отже, для роботи цих зарядних пристроїв потрібен спеціальний дозвіл мережі.

На 2 -го рівня і 3 -го рівня зарядних пристроїв вважаються більш ефективними, ніж зарядний пристрій 1 -го рівня, так як в AC / DC та DC / DC перетворення відбувається в самій EVSE. Через величезні розміри та складність зарядних пристроїв рівня 2 та рівня 3 вони не можуть бути вбудовані всередину електромобіля, оскільки це збільшить вагу та зменшить ефективність електромобіля.

Тип зарядної станції	Рівень зарядного пристрою	Напруга та струм живлення змінного струму	Зарядний пристрій	Час зарядити акумуляторну батарею потужністю 24 кВт
Зарядна станція змінного струму	Рівень 1 - Житловий	Однофазна - 120 / 230В і ~ 12-16А	~ 1,44 кВт до ~ 1,92 кВт	~ 17 годин
Зарядна станція змінного струму	2 рівень - комерційний	Розділена фаза - 208 / 240В і ~ 15 до 80А	~ 3,1 кВт до ~ 19,2 кВт	~ 8 годин
Станція постійного струму	3 рівень - нагнітач	Однофазна - 300 / 600В та ~ 400А	~ Від 120 кВт до ~ 240 кВт	~ 30 хвилин

Види зарядних роз'ємів EV

Подібно до того, як європейці працюють на 220 В 50 Гц, а американці працюють на 110 В 60 Гц, електромобілі також мають різні типи зарядних роз'ємів залежно від країни, в якій він виготовляється. Це призвело до плутанини у виробників ESVE, оскільки їх не можна легко зробити універсальними для всіх електромобілів. Основні класифікації роз'ємів для зарядних пристроїв змінного струму та зарядних пристроїв постійного струму наведені нижче.

Розетки змінного струму для електромобіля:

Серед трьох найпоширеніших типів розеток змінного струму є розетка JSAE1772, яка популярна в Північній Америці. Як ви можете бачити, штекер / роз'єм має кілька з'єднань, три широкі штирі призначені для фази, нейтралі та заземлення, тоді як два маленькі штирі використовуються для зв'язку між зарядним пристроєм та EV (пілотний інтерфейс), про це ми поговоримо далі. Mennekes або VDE-AR-E використовується в Європі для трифазної системи зарядки змінного струму і, отже, може видавати високу потужність до 44 кВт. Le-Grand - це також подібна розетка із запобіжним затвором для запобігання потраплянню сміття в гніздо для зарядки. Відповідно до технічних стандартів лише HSAE 1772 та розетки VDE-AR-E рекомендується використовувати у всіх зарядних пристроях змінного струму в майбутньому.

Розетки постійного струму для електромобіля:

На стороні зарядного пристрою постійного струму ми маємо зарядний пристрій CHAdeMO, який є найпопулярнішим типом розеток. Він був представлений Японією, а незабаром адаптований Францією та Кореєю. Сьогодні більшість електромобілів, таких як Nissan Leaf, Kia тощо, мають такі типи розеток. Розетка має два широких висновки для напрямних постійного струму та виводи зв'язку для протоколу CAN. Як ми знаємо, зарядні пристрої постійного струму рівня 3 не використовують вбудований зарядний пристрій, а отже, вони повинні забезпечувати необхідну напругу та струм для акумуляторної батареї електромобіля. Це робиться шляхом встановлення лінії зв'язку (пілотна лінія зв'язку) за допомогою протоколу Control Area Network (CAN) із BMS акумуляторної батареї. Потім BMS доручає зарядному пристрою розпочати процес зарядки, контролює його, а потім просить зарядний пристрій припинити зарядку.

Автомобілі Tesla мають власний тип зарядних пристроїв, які називаються суперзарядними, і, отже, мають власний тип роз'ємів, як показано вище. Але вони продають адаптер, який може перетворити їх порт на зарядку зарядними пристроями CHAdeMO або CSS. Зарядний пристрій CDD - ще одна популярна розетка для зарядного пристрою, яка поєднує в собі зарядні пристрої змінного та постійного струму. Як ви можете бачити на зображенні, зарядний пристрій розділений на два сегменти для підтримки як постійного, так і змінного струму. Він може підтримувати CAN та Power Line Communication (PLC) і широко використовується в європейських автомобілях, таких як Audi, BMW, Ford, GM, Porsche тощо. Він може підтримувати до 400 кВт постійного струму та 43 кВт змінного струму.

Зарядна станція змінного струму EVSE - зарядні пристрої рівня 1 та рівня 2

Зарядна станція рівня 1 та рівня 2 просто повинна подавати джерело змінного струму на бортовий зарядний пристрій в електричному транспортному засобі, який потім би займався процесом зарядки; це може виглядати на перший погляд. Але вони несуть відповідальність за те, щоб довести потрібну кількість енергії від мережі, як того вимагає акумуляторна батарея EV, повідомляючи їй через пілотний провід. Підсистеми, наявні в типовій зарядній станції змінного струму, представлені в документі TI Training, показані нижче.

На рівні 1 зарядні пристрої мають максимальний вихідний струм 16А з - за обмежень побутової розетки, в той час як 2 -го рівня зарядні пристрої можуть забезпечити Шифрування до 80А при роботі в постачанні Три фази. Як зарядні пристрої змінного струму рівня 1, так і рівня 2 зазвичай використовують стандартні штепсельні роз'єми SAEJ1772.

Як бачите, лінії живлення змінного струму (L1 та L2) підключені до роз'єму J1772 через реле. Це реле буде закрите, щоб розпочати процес зарядки, і розімкнене після завершення заряджання. Зв'язок пілотного сигналу використовується для виявлення стану батареї, і система обробки хоста вирішує, скільки енергії слід подавати на вбудований зарядний пристрій. Ми обговоримо