Uključeno električno vozilo

Kako se svijet priprema za pokretanje EV revolucije, još uvijek je istina da je stopa prilagodbe spora. Električna vozila (EV), iako su zeleniji, glatkiji i jeftiniji način prijevoza, još uvijek se ne čine praktičnim. Razlog su dvije riječi, Trošak i Ekosistem. Trenutno su EV-ovi po cijeni znatno jednaki benzinskim automobilima što ih čini manje značajnim izborom za kupce, a napredak tehnologije baterija i vladine sheme srušit će troškove EV-a u budućnosti.

Drugi bi dio bio, ne postoji odgovarajući ekosustav za kupce koji će koristiti električno vozilo bez puno muke. S "Ekosistemom" mislim na stanice za punjenje koje pune vaš EV kad ostanete bez baterije. Zamislite da koristite benzinsko vozilo kada u vašem gradu nema benzinskih pumpi, a jedino mjesto koje možete napuniti je kod kuće, dodajući da će vam trebati najmanje 6-8 sati za punjenje tipičnog EV-a. Mnoge tvrtke poput Tesle, EVgoa, punionice itd. Već su prepoznale ovaj problem postavljanjem punionica širom zemlje. Sa zemljama poput Nizozemske, koje su obećale odustati od benzinskih motora do 2035. godine, sigurno je da će ceste budućnosti biti zamijenjene električnim vozilima iznad motora s unutarnjim izgaranjem i puno EV stanica za punjenje bi se pojavilo oko nas.

Ali, kako rade EV stanice za punjenje ? Može li jedna stanica za punjenje puniti sve vrste električnih vozila? Koje su vrste punjača za električna vozila ? Koji se protokoli slijede za EV punjače? U ovom ćemo članku razgovarati o odgovoru na sva ova pitanja, a također ćemo razumjeti što čini punionica za električna vozila i podsustavi iza njega. Prije nego što nastavite dalje, pročitajte o baterijama koje se koriste u električnom vozilu i o tome kako funkcionira sustav upravljanja baterijama u električnom vozilu.

Oprema za napajanje električnih vozila (EVSE)

Oprema koja čini punionicu za električna vozila zajednički se naziva Oprema za opskrbu električnih vozila (EVSE). Izraz je popularniji i ne odnosi se samo na punionice. Neki ga nazivaju i ECS što je skraćenica od Električna stanica za punjenje.

EVSE je dizajniran i konstruiran za punjenje baterija pomoću mreže za isporuku napajanja; ovi paketi baterija mogu biti prisutni u električnom vozilu (EV) ili u priključnom električnom vozilu (PEV). Napajanje, konektor i protokol za ove EVSE razlikovat će se ovisno o njegovom dizajnu o čemu ćemo raspravljati u ovom članku.

Ugrađeni punjači i stanice za punjenje

Prije nego što zakoračimo u stanice za punjenje, važno je razumjeti što je prisutno unutar EV-a i na koji će dio biti povezan punjač. Većina EV-ova danas dolazi s ugrađenim punjačem (OBC), a proizvođač uz vozilo nudi i punjač. Te punjače, zajedno s ugrađenim punjačem, kupac može koristiti za punjenje svog EV iz svoje kućne utičnice čim ga vrati kući. No ti su punjači vrlo osnovni i ne isporučuju se s naprednim značajkama, pa bi obično trebalo oko 8 sati da se napuni tipični EV.

Vrste EV punionica (EVSE)

Stanice za punjenje mogu se široko podijeliti u dvije vrste, AC punjač i DC punjač.

AC stanice za punjenje, kao i ime implicira daje AC obrazac za napajanje rešetku na EV koji se potom pretvara u istosmjernu struju pomoću punjača na brodu za punjenje vozila. Ovi se punjači nazivaju i punjačima razine 1 i razine 2 koji se koriste u stambenim i poslovnim mjestima. Prednost AC stanice za punjenje je u tome što će ugrađeni punjač regulirati napon i struju kako je potrebno za EV, stoga nije potrebno da stanica za punjenje komunicira s EV. Nedostatakje njegova mala izlazna snaga koja povećava vrijeme punjenja. Tipični sustav punjenja izmjeničnom strujom prikazan je na donjoj slici. Kao što možemo vidjeti, izmjenični napon iz mreže isporučuje se izravno OBC-u putem EVSE-a, OBC ga zatim pretvara u istosmjernu struju i puni bateriju putem BMS-a. Pilot žica koristi se za otkrivanje vrste punjača spojenog na EV i podešavanje potrebne ulazne struje za OBC. O tome ćemo razgovarati kasnije.

DC punjača dobiva AC obrazac moć rešetku i pretvara ga u istosmjerni napon i koristi ga napunite bateriju izravno zaobilazeći on-board punjač (nad). Ovi punjači obično daju visoki napon do 600V i struju do 400A, što omogućuje punjenje EV za manje od 30 minuta u usporedbi s 8-16 sati na AC punjaču. Oni se također nazivaju punjačima razine 3 i poznatiji kao DC brzi punjači (DCFC) ili Super punjači. Prednost ove vrste punjača je brzo vrijeme punjenja, dok je nedostatak složeni inženjeringgdje treba komunicirati s EV-om kako bi ga napunio učinkovito i sigurno. Tipični sustav punjenja istosmjernom strujom prikazan je dolje, kao što vidite, EVSE daje istosmjernu struju izravno u bateriju zaobilazeći OBS. EVSE je raspoređen u naslage kako bi osigurao jaku struju, a jedan snop neće moći pružiti veliku struju zbog ograničenja prekidača napajanja.

Obično su punjači razine 1 namijenjeni za stambenu uporabu, to su punjači koje proizvođači nude zajedno s električnom energijom koja se mogu koristiti za punjenje EV putem standardnih kućnih utičnica. Dakle, oni rade na jednofaznom napajanju izmjeničnom strujom i mogu izlaziti između 12A i 16A, a treba im oko 17 sati da napune EV od 24kWH. Razina 1 punjač nema puno ulogu u punjenje postaja.

Razina 2 punjač služi kao nadogradnju za razinu 1 punjač je bilo može biti instaliran u kući, na poseban zahtjev pod uvjetom da je kuća ima Split faza napajanje ili se može koristiti u javnim / komercijalnim naplatnih postaja, kao dobro. Ovi punjači mogu pružiti izlaznu struju do 80A zbog visokog ulaznog napona i mogu napuniti EV za 8 sati. Razina 3 punjač ili Super punjači su namijenjeni za javne naplatnih postaja sama. Potreban im je višefazni izmjenični ulaz iz mreže i troši više od 240 kW, što je gotovo 10 puta više od tipične klimatizacijske jedinice u našem domu. Dakle, za rad ovih punjača potrebno je posebno odobrenje mreže.

Na razini 2 i 3. razina punjači smatraju se učinkovitijim od razine 1 punjač od AC / DC i DC / DC pretvorba odvija u samom EVSE. Zbog ogromne veličine i složenosti punjača razine 2 i razine 3, oni se ne mogu ugraditi unutar EV-a jer bi to povećalo težinu i smanjilo učinkovitost EV-a.

Vrsta stanice za punjenje	Razina punjača	AC mrežni napon i struja	Snaga punjača	Vrijeme je za punjenje baterije od 24kWH
AC stanica za punjenje	Razina 1 - rezidencijalna	Jednofazna - 120 / 230V i ~ 12 do 16A	~ 1,44 kW do ~ 1,92kW	~ 17 sati
AC stanica za punjenje	Razina 2 - komercijalna	Podijeljena faza - 208 / 240V i ~ 15 do 80A	~ 3,1 kW do ~ 19,2 kW	~ 8 sati
DC stanica za punjenje	Razina 3 - Supercharger	Jednofazna - 300 / 600V i ~ 400A	~ 120 kW do ~ 240 kW	~ 30 minuta

Vrste priključaka za punjenje EV

Baš kao što Europljani rade na 220V 50Hz, a Amerikanci na 110V 60Hz, EV također imaju različite vrste konektora za punjenje ovisno o zemlji u kojoj je proizveden. To je dovelo do zabune među proizvođačima ESVE, jer ih nije moguće lako učiniti univerzalnim za sve EV. Glavne klasifikacije konektora za AC i DC punjače dane su u nastavku.

AC utičnice za punjenje za električna vozila:

Među tri najčešća tipa utičnice za punjenje naizmjeničnom strujom je utičnica JSAE1772 s popularnom u Sjevernoj Americi. Kao što vidite, utikač / konektor ima višestruke veze, tri su široka pina za fazu, neutralnu i masu, dok se dva mala pina koriste za komunikaciju između punjača i EV-a (pilot sučelje), o tome ćemo razgovarati kasnije. Mennekes ili VDE-AR-E koristi se u Europi za trofazni sustav punjenja izmjeničnom strujom i stoga može proizvesti veliku snagu do 44kW. Le-Grand je također slična utičnica sa sigurnosnim zatvaračem kako bi se spriječilo ulazak smeća u utičnicu za punjenje. Prema tehničkim standardima, samo se HSAE 1772 i VDE-AR-E utičnice preporučuju za upotrebu u svim budućim punjačima.

Utičnice za istosmjerno punjenje za električna vozila:

Na strani DC punjača imamo CHAdeMO utičnicu za punjač koja je najpopularnija vrsta utičnice. Uveo ga je Japan, a ubrzo su ga prilagodile Francuska i Koreja. Danas većina EV-a poput Nissan Leafa, Kia itd. Ima ove vrste utičnica. Utičnica ima dva široka pina za istosmjerne tračnice napajanja i komunikacijske pinove za CAN protokol. Kao što znamo, istosmjerni punjači razine 3 ne koriste ugrađeni punjač i stoga sami moraju osigurati potreban napon i struju za bateriju EV. To se postiže uspostavljanjem komunikacijske veze (pilot veze) putem protokola Control Area Network (CAN) s BMS-om baterije. BMS zatim upućuje punjač da započne postupak punjenja, nadgleda ga i zatim traži da punjač zaustavi punjenje.

Na Tesla automobili imaju svoje vlastite vrste punjača zove super punjači i stoga imaju svoj tip konektora kao što je prikazano gore. Ali oni prodaju adapter koji pretvara njihov port da se puni CHAdeMO ili CSS punjačima. CDD punjač je još jedna popularna utičnica za punjač koja kombinira i AC i DC vrste punjača. Kao što možete vidjeti na slici, punjač je podijeljen u dva segmenta kako bi podržao istosmjernu i izmjeničnu struju. Može podržavati CAN i Power Line komunikaciju (PLC) i široko se koristi u europskim automobilima poput Audija, BMW-a, Forda, GM-a, Porschea itd. Može podržavati do 400kW istosmjernog i 43kW izmjeničnog izlaza.

Stanica za punjenje EVSE AC - Punjači razine 1 i razine 2

Stanica za punjenje razine 1 i razine 2 jednostavno mora isporučivati ​​izmjeničnu struju na ugrađeni punjač u električnom vozilu koji će se tada pobrinuti za postupak punjenja; ovo bi moglo izgledati na prvi pogled. Ali oni snose odgovornost da dokažu potrebnu količinu napajanja iz mreže, kako zahtijeva EV baterija, komunicirajući joj pilotskom žicom. Podsustavi prisutni u tipičnoj AC punionici predstavljeni u dokumentu TI Training prikazani su u nastavku.

Na razini 1 punjači imaju maksimalnu izlaznu struju od 16A zbog ograničenja kućanstvo utičnice, a razina 2 punjači mogu pružiti upto 80A kada rade u tri faze opskrbe. I punjači za izmjeničnu struju razine 1 i razine 2 obično koriste standardne utikače SAEJ1772.

Kao što vidite, AC mrežni vod (L1 i L2) spojen je na konektor J1772 putem releja. Ovaj će se relej zatvoriti za početak postupka punjenja i otvoriti po završetku punjenja. Komunikacija Pilot Signal koristi se za otkrivanje statusa baterije, a sustav za obradu računala odlučuje koliko snage treba dostaviti na ugrađeni punjač. Raspravit ćemo