Vehicul electric pornit

Pe măsură ce lumea se pregătește să declanșeze o revoluție EV, este încă adevărat că rata de adaptare este lentă. Vehiculele electrice (EV), în ciuda faptului că sunt un mod de transport mai ecologic, mai lin și mai ieftin, nu pare să fie practic încă. Motivul este două cuvinte, Cost și Ecosistem. În prezent, vehiculele electrice au un preț substanțial egal cu mașinile pe benzină, ceea ce o face o alegere mai puțin semnificativă pentru cumpărători, se așteaptă ca progresul în tehnologia bateriilor și schemele guvernamentale să reducă costul vehiculelor electrice în viitor.

A doua parte ar fi că nu există un ecosistem adecvat pentru ca cumpărătorii să folosească un vehicul electric fără probleme. Cu „Ecosystem” mă refer la stațiile de încărcare pentru a vă încărca EV-ul atunci când rămâneți fără suc de baterie. Imaginați-vă că folosiți un vehicul pe benzină atunci când nu aveți stații de benzină în orașul dvs. și singurul loc pe care îl puteți reumple este acasă, adăugând că veți avea nevoie de minimum 6-8 ore pentru a încărca un EV tipic. Multe companii precum Tesla, EVgo, punct de încărcare etc. au recunoscut deja această problemă prin înființarea de stații de încărcare în toată țara. Cu țări precum Olanda, care au promis să renunțe la motorul pe benzină până în 2035, este sigur că drumurile viitorului vor fi înlocuite cu vehicule electrice pe motoare cu ardere internă și o mulțime de stații de încărcare EV vor apărea în jurul nostru.

Dar, cum funcționează stațiile de încărcare EV ? O singură stație de încărcare poate încărca toate tipurile de vehicule electrice? Care sunt tipurile de încărcătoare pentru vehicule electrice ? Ce protocoale sunt urmate pentru încărcătoarele EV? În acest articol vom discuta răspunsul la toate aceste întrebări și vom înțelege, de asemenea, ceea ce constituie o stație de încărcare a vehiculelor electrice și subsistemele din spatele acesteia. Înainte de a merge mai departe, ar trebui să citiți despre bateriile utilizate în vehiculele electrice și despre modul în care funcționează sistemul de gestionare a bateriei în vehiculul Electrics.

Echipamente de furnizare a vehiculelor electrice (EVSE)

Echipamentele care constituie o stație de încărcare a vehiculelor electrice sunt denumite în mod colectiv ca echipamente de alimentare cu vehicule electrice (EVSE). Termenul este mai popular și nu se referă decât la stațiile de încărcare. Unii oameni îl numesc și ECS, care înseamnă stație de încărcare electrică.

Un EVSE este proiectat și proiectat pentru a încărca un acumulator utilizând rețeaua pentru livrarea energiei; aceste acumulatoare ar putea fi prezente într-un vehicul electric (EV) sau într-un vehicul electric plug-in (PEV). Puterea, conectorul și protocolul pentru aceste EVSE vor varia în funcție de designul acestuia, pe care îl vom discuta în acest articol.

Încărcătoare și stații de încărcare la bord

Înainte de a intra în stațiile de încărcare, este important să înțelegem ce este prezent în interiorul EV și la ce parte va fi conectat încărcătorul. Majoritatea vehiculelor electrice de astăzi vin cu un încărcător la bord (OBC), iar producătorul oferă și un încărcător împreună cu vehiculul. Aceste încărcătoare, împreună cu încărcătorul de la bord, pot fi utilizate de client pentru a-și încărca vehiculul electric de la priza de curent de la domiciliu imediat ce îl primește acasă. Dar aceste încărcătoare sunt foarte simple și nu vin cu nicio funcție avansată și, prin urmare, ar dura în mod normal aproximativ 8 ore pentru a încărca un EV tipic.

Tipuri de stații de încărcare EV (EVSE)

Stațiile de încărcare pot fi clasificate în două tipuri, stația de încărcare AC și stația de încărcare DC.

O stație de încărcare AC, așa cum sugerează și numele, furnizează energie alternativă de la rețea la EV, care este apoi convertită la CC folosind încărcătorul de la bord pentru a încărca vehiculul. Aceste încărcătoare sunt, de asemenea, numite încărcătoare de nivel 1 și nivel 2, care sunt utilizate în locuri rezidențiale și comerciale. Avantajul unei stații de încărcare de curent alternativ este că încărcătorul de la bord va regla tensiunea și curentul, după cum este necesar pentru EV, prin urmare, nu este obligatoriu ca stația de încărcare să comunice cu EV. Dezavantajuleste puterea sa redusă de ieșire care mărește timpul de încărcare. Un sistem tipic de încărcare AC este prezentat în imaginea de mai jos. După cum putem vedea, AC de la rețea este furnizat direct către OBC prin EVSE, OBC îl convertește apoi în DC și încarcă bateria prin BMS. Firul pilot este utilizat pentru a detecta tipul de încărcător conectat la EV și pentru a seta curentul de intrare necesar pentru OBC. Vom discuta mai multe despre aceasta mai târziu.

O stație de încărcare în curent continuu primește curent alternativ din rețea și o convertește în tensiune continuă și o folosește pentru a încărca direct bateria prin trecerea încărcătorului de bord (OBS). Aceste încărcătoare produc în mod normal o tensiune ridicată de până la 600V și curent de până la 400A, ceea ce permite încărcarea EV în mai puțin de 30 de minute în comparație cu 8-16 ore pe încărcătorul de curent alternativ. Acestea sunt, de asemenea, numite încărcătoare de nivel 3 și cunoscute în mod obișnuit ca DC Fast Chargers (DCFC) sau Super încărcătoare. Avantajul acestui tip de încărcător este timpul său rapid de încărcare, în timp ce dezavantajul este ingineria complexăunde trebuie să comunice cu EV pentru a o încărca eficient și în siguranță. Un sistem tipic de încărcare DC este prezentat mai jos, după cum puteți vedea, EVSE furnizează DC direct la pachetul de baterii ocolind OBS. EVSE este aranjat în stive pentru a furniza curent mare, o singură stivă nu va putea furniza curent mare din cauza limitărilor comutatorului de alimentare.

În mod normal, încărcătoarele de nivel 1 sunt destinate utilizării rezidențiale, acestea sunt încărcătoarele furnizate de producători împreună cu EV, care pot fi utilizate pentru a încărca EV-ul prin priza de curent standard. Deci, acestea funcționează pe alimentarea cu curent alternativ monofazat și pot ieși oriunde între 12A și 16A și durează aproximativ 17 ore pentru a încărca un EV de 24kWH. Un încărcător de nivel 1 nu are prea mult rol în stațiile de încărcare.

Încărcătorul Nivelul 2 este furnizat ca o actualizare pentru nivelul 1 încărcător poate fi instalat fie în casă, la cerere specială cu condiția casa are alimentare cu fază auxiliară sau poate fi utilizat în / stații de încărcare publice, comerciale, de asemenea. Aceste încărcătoare pot furniza curent de ieșire de până la 80A datorită tensiunii sale de intrare ridicate și pot încărca un EV în 8 ore. Încărcătorul de nivel 3 sau încărcătoarele Super sunt destinate pentru stații de încărcare publice singur. Acestea necesită o intrare polifazată de curent alternativ din rețea și consumă mai mult de 240 kW, de aproape 10 ori mai mult decât o unitate tipică de aer condiționat din casa noastră. Deci, aceste încărcătoare necesită permisiunea specială din rețea pentru a funcționa.

La nivelul 2 și nivelul 3 încărcătoarele sunt considerate a fi mai eficientă decât nivelul 1 încărcătorul de la AC / DC și DC / DC de conversie are loc în EVSE în sine. Datorită dimensiunii și complexității uriașe a încărcătoarelor de nivel 2 și nivel 3, acestea nu pot fi construite în interiorul unui EV, deoarece ar crește greutatea și ar reduce eficiența EV.

Tipul stației de încărcare	Nivelul încărcătorului	Tensiunea și curentul de alimentare AC	Putere încărcător	Este timpul să încărcați un acumulator de 24kWH
Stație de încărcare AC	Nivelul 1 - Rezidențial	Monofazat - 120 / 230V și ~ 12 până la 16A	~ 1,44 kW la ~ 1,92kW	~ 17 ore
Stație de încărcare AC	Nivelul 2 - Comercial	Fază divizată - 208 / 240V și ~ 15 până la 80A	~ 3,1 kW până la ~ 19,2 kW	~ 8 ore
Stație de încărcare DC	Nivelul 3 - Compresor	Monofazat - 300 / 600V și ~ 400A	~ 120 kW până la ~ 240 kW	~ 30 de minute

Tipuri de conectori de încărcare EV

La fel cum europenii operează la 220V 50Hz și americanii operează la 110V 60Hz, EV-urile au, de asemenea, diferite tipuri de conectori de încărcare în funcție de țara în care este fabricat. Acest lucru a dus la confuzie între producătorii ESVE, deoarece aceștia nu pot fi universalizați cu ușurință pentru toate vehiculele electrice. Clasificările principale ale conectorilor pentru încărcătoare de curent alternativ și încărcătoare de curent continuu sunt prezentate mai jos.

Mufe de încărcare AC pentru vehicul electric:

Dintre cele trei, cel mai frecvent tip de priză de încărcare AC este priza JSAE1772, care este populară în America de Nord. După cum puteți vedea, conectorul / conectorul au mai multe conexiuni, cei trei pini largi sunt pentru fază, neutru și masă, în timp ce cei doi pini mici sunt utilizați pentru comunicarea între încărcător și EV (interfața pilot), vom discuta mai multe despre acest lucru mai târziu. Mennekes sau VDE-AR-E este utilizat în Europa pentru sistemul de încărcare trifazat AC și, prin urmare, poate produce o putere mare de până la 44kW. Le-Grand este, de asemenea, o priză similară cu obturator de siguranță pentru a împiedica pătrunderea resturilor în priza de încărcare. Conform standardelor tehnice, numai soclurile HSAE 1772 și VDE-AR-E sunt sugerate să fie utilizate în toate încărcătoarele de curent alternativ din viitor.

Prize de încărcare DC pentru vehiculele electrice:

Pe partea încărcătorului DC avem priza pentru încărcător CHAdeMO, care este cel mai popular tip de priză. A fost introdus de Japonia și în curând adaptat de Franța și Coreea. Astăzi, majoritatea vehiculelor electrice precum Nissan Leaf, Kia etc au aceste tipuri de prize. Priza are doi pini largi pentru șinele de curent continuu și pini de comunicație pentru protocolul CAN. După cum știm, încărcătoarele de nivel 3 DC nu folosesc încărcătorul de la bord și, prin urmare, trebuie să furnizeze singur tensiunea și curentul pentru bateria EV. Acest lucru se realizează prin stabilirea unei legături de comunicare (legătură pilot) prin protocolul Control Area Network (CAN) cu BMS-ul acumulatorului. BMS îi instruiește apoi încărcătorului să înceapă procesul de încărcare, îl monitorizează și apoi solicită încărcătorului să oprească încărcarea.

Cele masinile Tesla au propriul lor tip de încărcătoare numite super încărcătoarele și, prin urmare, au propriul lor tip de conectori așa cum se arată mai sus. Dar ei vând un adaptor care le poate converti portul pentru a fi încărcat cu încărcătoare CHAdeMO sau CSS. Încărcătorul CDD este o altă priză de încărcare populară care combină atât tipurile de încărcătoare de curent alternativ, cât și de curent continuu. După cum puteți vedea în imagine, încărcătorul este împărțit în două segmente pentru a susține atât DC, cât și AC. Poate sprijini comunicarea CAN și Power Line (PLC) și este utilizat pe scară largă în mașinile europene, cum ar fi Audi, BMW, Ford, GM, Porsche etc.

Stație de încărcare EVSE AC - încărcătoare de nivel 1 și nivel 2

Stația de încărcare de nivel 1 și de nivel 2 trebuie pur și simplu să furnizeze curent alternativ încărcătorului de la bordul unui vehicul electric, care apoi se va ocupa de procesul de încărcare; acest lucru ar putea arăta la o primă privire. Dar ei poartă responsabilitatea de a demonstra cantitatea corectă de energie din rețea, așa cum este cerut de pachetul de baterii EV, comunicându-i prin cablul pilot. Subsistemele prezente într-o stație de încărcare tipică reprezentată în documentul TI Training sunt prezentate mai jos.

Cele încărcătoarele de nivel 1 au un curent de ieșire maximă de 16A, din cauza limitărilor de prize electrice de uz casnic, în timp ce nivelul 2 încărcătoarele poate oferi pana la 80A atunci când funcționează în alimentarea trifazata. Atât încărcătoarele AC de nivel 1, cât și cele de nivel 2 utilizează în mod normal conectorii standard SAEJ1772.

După cum puteți vedea, linia de alimentare CA (L1 și L2) sunt conectate la conectorul J1772 printr-un releu. Acest releu va fi închis pentru a începe procesul de încărcare și va fi deschis la finalizarea încărcării. Comunicația Pilot Signal este utilizată pentru a detecta starea bateriei, iar sistemul de procesare a gazdei decide cât de multă energie ar trebui furnizată încărcătorului de la bord. O sa discutam