Типы зарядных устройств для электрокаров

• Обсудить в Instagram
• Читать новости в Telegram канале

Электромобили понемногу набирают популярности на рынке, поэтому производители не могли не позаботиться о разработке разнообразных видов зарядных устройств для данного вида транспорта.

Стандарты зарядных устройств в США

Существуют разные классификации зарядок. Первый параметр, по которому различают разновидности зарядных систем, – это уровни мощности, которые в соединенных штатах носят названия Level 1, 2, 3.

Зарядки 1 уровня (Level 1) наделены переменным током до 16А, из-за чего считаются самыми медленными. 16А-вые зарядки имеют напряжение 120 В и могут дать максимум 1,92 кВт мощности. Если для подзарядки электромобиля использовать такую зарядку, это займёт не менее 12 часов. Её можно использовать, не имея при себе специальной зарядной системы, – для начала работы достаточно её вставить в розетку.

При разработке устройств для зарядки в их комплектацию были включены средства защиты и контроля тока – они замыкают цепь после того, как гаджет подключают к гнезду зарядки авто. Максимальная мощность зарядного устройства, которое смогут «потянуть» большинство машин – 3.3 кВт. В наше время такие аппараты уже не изготавливаются на производстве. Если вы будете собирать зарядку 1 уровня в домашних условиях или закажете её у мастера, это будет стоить не больше 500$. Есть вероятность найти устройства старого производства.

Зарядное устройство 2 уровня (Level 2) вырабатывает 7 кВт мощности, работая от тока в 30А и с напряжением 240 Вольт. Стоимость подобного механизма, изготовленного на дому, – от 500$, в производственном исполнении – от 1000$.

Для зарядных систем 1 и 2 уровня, которые работают при наличии переменного тока, в машине устанавливают устройство, выпрямляющее поток электричества и непосредственно совершающее подзарядку аккумулятора.

Есть автомобили, батарея которых рассчитана для подзарядки в 6-7 кВт. Если для полного заряда им требуется примерно 22-24 кВтч, то зарядка будет длиться 4 часа. Однако, не все модели авто могут адекватно воспринять такую мощность.

В таком случае, нужно понимать, что любое усиление способностей зарядки будет требовать дополнительных материальных затрат. Также принимают во внимание то, что не все публичные устройства для подзарядки батареи автомобиля установлены правильно. Из этого выходит, что одна зарядка сможет подзарядить пару машин. Поэтому для массового пользования публичными зарядными устройствами, их должно быть больше по количеству, чем одна-две. Немаловажно то, где они будут располагаться, – это должны быть места, где владелец автомобиля оставляет свое средство передвижения на пару часов.

К примеру, среднее расстояние годового пробега электромобиля – 20000 км/год, это означает, что по 55 км/ день. Согласно ездовому циклу Nissan Leaf 2013, машина будет расходовать 18.125 кВтч/100 км. Если подсчитать, то ежедневно водитель будет расходовать около 10 кВтч. Обычная бортовая зарядная система дает 3.6 кВт мощности. Следовательно, для нормального функционирования электрокар должен заряжаться не менее 3 ч/день. Если у владельца авто нет возможности заряжать аккумулятор в домашних условиях, значит, он может оставить машину для подзарядки в рабочее время. Так как работа будет занимать большее количество времени, чем нужно для полного заряда батареи, водитель должен будет перепарковывать электомобиль для того, чтобы тот не занимал слот. Но на это согласится не каждый владелец авто.

Зарядка 3 уровня (Level 3) занимает самое меньшее время до полного заряда аккумулятора, имея большую мощность. Она наделена электрическим напряжением 300-600 В и силой тока 100 А. Её мощность равняется к 50 кВт. Они могут зарядить электромобильную АКБ до 80 % за полчаса. После этого мощность подачи заряда уменьшается либо вовсе прекращается, чтобы не испортить АКБ.

Стандарты зарядных устройств в Европе

В Европе используют другие стандарты. Они носят название не Level, а Mode и бывают четырех видов:

• Mode1 отдает 240 Вольт с силой тока 16 Ампер;
• Mode 2 имеет такое же напряжение, но значение силы тока достигает 32 Ампер;
• Mode 3 – быстрая зарядка с потреблением трёхфазного переменного тока с напряжением 690 В, силой тока 63 А и мощностью 43 кВт. Такие зарядные системы не производятся в соединенных штатах;
• Mode 4 – быстрая зарядка с применением постоянного тока, работает с напряжением 600 В, силой тока до 400 А и максимальное значение мощности равняется к 240 кВт.

Первые два вида зарядных устройств считаются медленными зарядками, так как для того, чтобы аккумулятор достиг значения 100 % необходимо потратить часы. Зарядки с большей мощностью – Mode 3, Mode 4 – достигают данного результата за полчаса.

Чаще всего приобретают обычные зарядки 1, 2 уровня. В некоторых странах среди большого ассортимента зарядных устройств для электромобилей быстрых зарядок просто нет. Некоторые плагин-гибриды не поддерживают зарядку от зарядного устройства третьего, четвертого уровня – у них не хватает объема батареи для того, чтобы получить за одну зарядку такое большое количество мощности. Известен один плагин-гибрид, аккумулятор которого можно подзаряжать используя быстрые зарядки, – это Mitsubishi Outlander PHEV.

Прочие стандарты зарядных устройств

Существует ещё много разных стандартов. Рассмотрим некоторые из них. В зависимости от вида зарядки, на них установлено разное количество станций. Под параметры стандарта CHAdeMO подходят такие электромобили, как: Nissan, Mitsubishi, Toyota, Subaru. Разъем подобных зарядных конструкций имеет массивный вид и предназначенный для подзарядки с напряжением 500 В, силой тока 125 А и мощностью 62,5 кВт. С помощью дополнительных средств можно увеличить параметры до 100 кВтч и 200 А.

Единственный электромобиль, для подзарядки которого необходима мощность свыше 50 кВт, – это Tesla. Батареи остальных моделей электрокаров нужно заряжать током меньшим, чем 2С.

Tesla имеет проприетарный стандарт. У американских авто разработаны оригинальные разъемы, поэтому если владелец электромашины будет использовать публичные зарядки, ему необходимо будет воспользоваться специальным адаптером. При покупке авто в комплект входит пара адаптеров. В европейских городах в качестве стандарта принят разъем Mannekers – он имеет совместимость с Mode 1, 2, 3.

Стандарт SAE (J1772), используемый на территории США, подходит для зарядок 1 и 2 уровня. В данный момент планируется развитие SAE Combo для зарядок 3 уровня – его особенность в том, что он использует некоторые коннекторы SAE для утверждения договоренности, а ток передается по определенным коннекторам.

Первые электрокары, которые получат возможность использовать быструю зарядку в соответствие с SAE Combo, – Chevrolet Spark EV и BMW i3. В связи с недавним началом применения этого стандарта, зарядные станции по SAE ещё не были созданы. Стандарт CHAdeMO поддерживают такие модели электромобилей, как Ниссан и Mицубиси. Это говорит о том, что остальные автопроизводители будут делать всё, что от них зависит, для распространения зарядных устройств SAE Combo в соединенных штатах. Быстрая зарядка подразумевает использование постоянного тока в500 В, до 200 А, 100 кВт.

На территории европейских стран распространен стандарт под названием Type 2, в соответствии с которым применяется разъем Mennekes. Mode 1, 2, 3, при эксплуатации которых необходимо не более 43 кВт, применяют данный стандарт.

В Италии и во Франции существует разъем Type 3, дополненный элементами для защиты контактов. Его мощность и технические характеристики коннекторов ограничены зарядкой Mode 2, однако, и цена на такую станцию значительно ниже. Но было принято решение внедрить в массовое использование лишь разъем Type 2.

Китайские владельцы электромобилей имеют дело с разъемом GB/T 20234, который носит сокращенное название GBT. По качеству работы и техническим параметрам он напоминает Mennekers, но не сочетается с ним.

На территории Европы при использовании зарядки постоянным током принято иметь дело с разъемом Combo2 – аналогом SAE Combo. Европейский разъем отличается от американского тем, что создан не на базе J1772, а имеет совместимость с Mennekes – он использует его коннекторы, чтобы удачно установить связь с авто. Данный стандарт был утвержден недавно, в связи с чем зарядки по нему ещё не столь распространены и популярны. Электромобили, выпущенные в продажу в недавнее время, снаряжены соответствующим разъемом.

Подводя итоги, нужно отметить, что в Японии поддерживают стандарт CHAdeMO, Tesla имеет личный стандарт, который отличается в США и в Европе. Большинство автопроизводителей пытаются ускорить распространение SAE Combo на территории США и SAE Combo2 в европейских странах.

Зарядное устройство Proterra

Существует ещё несколько интересных видов зарядок. Одной из таких является Proterra. Если брать во внимание первоначальную задумку разработчиков, то она должна была представлять из себя устройство с простым соединением и открытыми контактами, но для повышения мер безопасности пришлось доработать систему. Эта зарядка может повысить уровень заряда аккумулятора с 0 до 95 % за десять минут, имея при этом КПД 92 % и мощность 500 кВт.

В зарядках Proterra контактные площадки скрыты, но имеют свойство выдвигаться тогда, когда подъезжает автобус. В Швейцарии компания ABB занимается созданием альтернативной системы. Отличие в том, что швейцарцы собираются установить зарядные устройства на всех пунктах остановки, а не на конечной, с возможностью 15+секундными подзарядками тогда, когда пассажиры будут заходить и выходить из салона. Однако, данная разработка вряд ли зайдёт дальше тестирования, так как её эксплуатация невыгодна из-за больших затрат.

Использование беспроводных зарядных устройств

В Америке компания Evatram выпустила бесконтактную зарядку второго уровня, которая предназначена для легковых машин с мощностью 3.3 кВт. Для её работы необходимо наличие сети на 240 Вольт, хотя это зарядное устройство имеет мощность вдвое меньше, чем Level 2. Значение КПД равняется к 3.6 кВт мощности при входных данных и 3.3 кВт на приемнике. Минус в том, что машины не имеют в комплектации приемника, который поддерживал бы данную зарядку. Поэтому Evatran продает в дополнение к зарядному устройству и модуль для установки в авто.

Для проведения быстрой зарядки аккумулятора очень хорошо подходит беспроводное зарядное устройство. Оно не превышает разрешенный уровень радиации, имеет меньшую нагрузку для улицы и имеет возможность быть скрытым. Однако, в данный момент не выпущены модели машин, которые могут поддерживать подобную зарядку с завода. Хотя, некоторые производители (Porsche) поделились своими планами о внедрении такой функции в будущем.

Беспроводные зарядки понемногу внедряются в транспортную систему разных стран. К примеру, в Англии в эксплуатацию пустили восемь автобусов, заряжающиеся с помощью бесконтактных зарядок. На территории Южной Кореи проверяют эффективность такой зарядки, которая имеет мощность 100 кВт. Однако, такое устройство невыгодно использовать из-за высокой цены, так как при установлении этой зарядки необходимо её наличие на протяжении всего маршрута передвижения. Поэтому её преимущества заключаются лишь в эстетическом виде. Возможность эксплуатации бесконтактных зарядных устройств при езде на личном авто кажется нереальной, так как будет вызывать много ненужных споров среди производителей по поводу способа разработки такой инфраструктуры и единственного стандарта зарядки.