Įjungta elektrinė transporto priemonė

Kai pasaulis ruošiasi išlaisvinti EV revoliuciją, vis dar tiesa, kad prisitaikymo greitis yra lėtas. Nepaisant to, kad elektrinės transporto priemonės yra ekologiškesnė, sklandesnė ir pigesnė transporto rūšis, dar nėra praktiška. Priežastis yra du žodžiai, kaina ir ekosistema. Šiuo metu elektromobilių kaina iš esmės prilygsta benzininiams automobiliams, todėl pirkėjams tai yra mažiau reikšmingas pasirinkimas. Tikimasi, kad pažanga akumuliatorių technologijoje ir vyriausybės schemose ateityje sumažins EV kainą.

Antroji dalis būtų ta, kad pirkėjams nėra tinkamos ekosistemos, kuri be didesnio vargo galėtų naudoti elektrinę transporto priemonę. Naudodamas „Ekosistemą“ turiu omenyje įkrovimo stoteles, kad įkrautų jūsų EV, kai baigsis akumuliatoriaus sultys. Įsivaizduokite, kad naudosite benzininę transporto priemonę, kai jūsų mieste nėra degalinių, o vienintelė vieta, kurią galite papildyti, yra jūsų namai, be to, jums reikės mažiausiai 6–8 valandų, kad galėtumėte įkrauti įprastą EV. Daugelis kompanijų, tokių kaip „Tesla“, „EVgo“, įkrovimo punktas ir pan., Jau pripažino šią problemą, sukurdamos įkrovimo stoteles visoje šalyje. Su tokiomis šalimis kaip Nyderlandai, kurios pažadėjo atsisakyti benzininio variklio iki 2035 m., Yra tikra, kad ateities keliai bus pakeisti EV su vidaus degimo varikliais ir aplink mus atsiras daugybė EV įkrovimo stočių.

Bet kaip veikia EV įkrovimo stotelės ? Ar viena įkrovimo stotelė gali įkrauti visų tipų elektrines transporto priemones? Kokios yra elektrinių transporto priemonių įkroviklių rūšys ? Kokie protokolai taikomi EV įkrovikliams? Šiame straipsnyje aptarsime atsakymą į visus šiuos klausimus ir suprasime, kas yra elektrinių transporto priemonių įkrovimo stotis ir jos posistemiai. Prieš eidami toliau, turėtumėte perskaityti apie elektrinėse transporto priemonėse naudojamas baterijas ir apie tai, kaip veikia akumuliatorių valdymo sistema „Electrics Vehicle“ automobilyje.

Elektrinių transporto priemonių tiekimo įranga (EVSE)

Įrangos, sudarančios elektrinių transporto priemonių įkrovimo stotelę, bendrai vadinamos elektrinių transporto priemonių tiekimo įranga (EVSE). Šis terminas yra populiaresnis ir reiškia tik įkrovimo stoteles. Kai kurie žmonės taip pat vadina ECS, kuris reiškia elektros įkrovimo stotį.

EVSE yra sukurta ir sukurta įkrauti akumuliatorių, naudojant maitinimo tinklelį; šių akumuliatorių pakuočių gali būti elektrinėje transporto priemonėje (EV) arba kištukinėje elektrinėje transporto priemonėje (PEV). Šių EVSE maitinimas, jungtis ir protokolas skirsis atsižvelgiant į jo dizainą, kurį aptarsime šiame straipsnyje.

Borto įkrovikliai ir įkrovimo stotys

Prieš einant į įkrovimo stoteles, svarbu suprasti, kas yra EV viduje ir prie kurios dalies bus prijungtas įkroviklis. Šiandien dauguma EV yra su įkrovikliu (OBC), o gamintojas kartu su transporto priemone pateikia ir įkroviklį. Šiuos įkroviklius kartu su įmontuotu įkrovikliu klientas gali naudoti norėdamas įkrauti savo elektros energiją iš savo namų maitinimo lizdo, kai tik jis / ji gauna namo. Tačiau šie įkrovikliai yra labai paprasti ir neturi jokių pažangių funkcijų, todėl įprastam EV įkrovimas paprastai užtruks apie 8 valandas.

EV įkrovimo stotelių tipai (EVSE)

Įkrovimo stotys gali būti skirstomos į du tipus: kintamosios srovės įkrovimo stotį ir nuolatinės įkrovimo stotį.

Kaip rodo pavadinimas, kintamosios srovės įkrovimo stotis suteikia kintamosios srovės maitinimą iš tinklo į EV, kuris tada paverčiamas nuolatine srove naudojant transporto priemonėje esantį įkroviklį. Šie įkrovikliai dar vadinami 1 ir 2 lygio įkrovikliais, kurie naudojami gyvenamosiose ir komercinėse vietose. Kintamosios srovės įkrovimo stoties privalumas yra tas, kad įmontuotas įkroviklis reguliuos įtampą ir srovę, kaip reikalaujama EV, todėl įkrovimo stotelei neprivaloma bendrauti su EV. Trūkumasyra jo maža išėjimo galia, kuri ilgina įkrovimo laiką. Tipinė kintamosios srovės įkrovimo sistema parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje. Kaip matome, kad kintamosios srovės tinklas tiekiamas tiesiai į OBC per EVSE, tada OBC paverčia jį nuolatine srove ir įkrauna akumuliatorių per BMS. Bandomasis laidas naudojamas nustatyti įkroviklio, prijungto prie EV, tipą ir nustatyti reikiamą OBC įvesties srovę. Apie tai plačiau aptarsime vėliau.

DC įkrovimo stotis gauna AC maitinimo sudaro tinklelį ir konvertuoja jį į nuolatinę įtampą ir naudoja ją įkrauti akumuliatorių paketą tiesiogiai aplenkti laive įkroviklį (OBS). Šie įkrovikliai paprastai išleidžia aukštą įtampą iki 600 V ir srovę iki 400 A, o tai leidžia EV įkrauti greičiau nei per 30 minučių, palyginti su 8–16 valandų kintamosios srovės įkrovikliu. Tai taip pat vadinama 3 lygio įkrovikliais ir paprastai vadinama „DC Fast Chargers“ (DCFC) arba „Super“ įkrovikliais. Šio tipo įkroviklių privalumas yra greitas įkrovimo laikas, o trūkumas - sudėtinga inžinerijaten, kur reikia bendrauti su EV, kad būtų galima efektyviai ir saugiai įkrauti. Tipinė nuolatinės įkrovimo sistema parodyta žemiau, nes matote, kad EVSE tiekia nuolatinę įtampą į akumuliatorių, apeinant OBS. EVSE yra išdėstytas rietuvėse, kad būtų užtikrinta didelė srovė, o vienas kaminas negalės užtikrinti didelės srovės dėl maitinimo jungiklio apribojimų.

Paprastai 1 lygio įkrovikliai yra skirti naudoti gyvenamosiose patalpose. Tai yra įkrovikliai, kuriuos tiekia gamintojai kartu su EV, kurie gali būti naudojami įkraunant EV per standartinius namų maitinimo lizdus. Taigi jie dirba su vienfaziu kintamosios srovės šaltiniu ir gali išvesties bet kur nuo 12A iki 16A ir 24kWH EV įkrauti trunka apie 17 valandų. 1 lygio įkroviklis neturi didelio vaidmens įkrovimo stotelėse.

2 lygio įkroviklis pateikiamas kaip 1 lygio įkroviklio atnaujinimas. Jis gali būti montuojamas namuose, esant specialiam pageidavimui, jei namuose yra padalytas fazių maitinimo šaltinis arba jis gali būti naudojamas ir viešosiose / komercinėse įkrovimo stotelėse. Šie įkrovikliai gali užtikrinti iki 80A išėjimo srovę dėl savo aukštos įėjimo įtampos ir gali įkrauti EV per 8 valandas. 3 lygio įkroviklis arba „Super“ įkroviklis skirtas tik viešoms įkrovimo stotelėms. Joms reikia polifazės kintamosios srovės įvesties iš tinklo ir suvartojama daugiau nei 240 kW, o tai beveik 10 kartų daugiau nei įprastam mūsų namų oro kondicionieriui. Taigi šiems įkrovikliams veikti reikalingas specialus tinklo leidimas.

Laikoma, kad 2 ir 3 lygio įkrovikliai yra efektyvesni už 1 lygio įkroviklius, nes AC / DC ir DC / DC konversijos vyksta pačioje EVSE. Dėl didžiulio 2 ir 3 lygio įkroviklių dydžio ir sudėtingumo jie negali būti įmontuoti EV viduje, nes tai padidintų EV svorį ir sumažintų efektyvumą.

Įkrovimo stoties tipas	Įkroviklio lygis	Kintamosios srovės maitinimo įtampa ir srovė	Įkroviklio galia	Laikas įkrauti 24kWH akumuliatorių
Kintamosios srovės įkrovimo stotis	1 lygis - gyvenamasis	Vienfazis - 120 / 230V ir nuo ~ 12 iki 16A	~ 1,44 kW iki ~ 1,92kW	~ 17 valandų
Kintamosios srovės įkrovimo stotis	2 lygis - komercinis	Padalinta fazė - 208 / 240V ir nuo ~ 15 iki 80A	~ 3,1 kW iki ~ 19,2 kW	~ 8 valandos
DC įkrovimo stotis	3 lygis - kompresorius	Vienfazis - 300 / 600V ir ~ 400A	~ 120 kW iki ~ 240 kW	~ 30 minučių

EV įkrovimo jungčių tipai

Kaip ir europiečiai, veikiantys 220 V 50Hz, o amerikiečiai - 110 V 60Hz, EV taip pat turi skirtingų tipų įkrovimo jungtis, atsižvelgiant į tai, kurioje šalyje ji pagaminta. Tai sukėlė painiavą tarp ESVE gamintojų, nes jų negalima lengvai pritaikyti visiems EV. Pagrindinės kintamosios srovės įkroviklių ir nuolatinės srovės įkroviklių jungčių klasifikacijos pateiktos žemiau.

Elektrinių transporto priemonių kintamosios srovės įkrovimo lizdai:

Tarp trijų labiausiai paplitusių kintamosios srovės įkrovimo lizdų yra Šiaurės Amerikoje populiarus lizdas JSAE1772. Kaip matote, kištukas / jungtis turi daugybę jungčių, trys plačios kaištys yra skirtos fazei, neutraliai ir žemei, o du maži kaiščiai naudojami ryšiui tarp įkroviklio ir EV (bandomoji sąsaja), mes apie tai aptarsime vėliau. „Mennekes“ arba „VDE-AR-E“ Europoje naudojami trifaziams kintamosios srovės įkrovimo sistemoms, todėl gali išgauti didelę galią iki 44 kW. „Le-Grand“ taip pat yra panašus lizdas su apsauginiu užraktu, kad šiukšlės nepatektų į įkrovimo lizdą. Remiantis techniniais standartais, ateityje visuose kintamosios srovės įkrovikliuose siūloma naudoti tik HSAE 1772 ir VDE-AR-E lizdus.

Elektrinių transporto priemonių nuolatinės įkrovimo lizdai:

DC įkroviklio pusėje turime CHAdeMO įkroviklio lizdą, kuris yra populiariausias lizdo tipas. Ją pristatė Japonija, o netrukus pritaikė Prancūzija ir Korėja. Šiandien dauguma tokių transporto priemonių, kaip „Nissan Leaf“, „Kia“ ir kt., Turi tokio tipo lizdus. Lizdas turi du plačius kontaktus nuolatinės srovės bėgiams ir ryšio kaiščius CAN protokolui. Kaip žinome, 3 lygio nuolatinės srovės įkrovikliai nenaudoja įmontuoto įkroviklio, todėl patys turi pateikti reikiamą įtampą ir srovę EV akumuliatorių paketui. Tai daroma nustatant ryšio ryšį (bandomąją jungtį) naudojant „Control Area Network“ (CAN) protokolą su akumuliatoriaus bloko BMS. Tada BMS nurodo įkrovikliui pradėti įkrovimo procesą, jį stebi ir prašo įkroviklio nutraukti įkrovimą.

„ Tesla“ automobiliai turi savo įkroviklius, vadinamus super įkrovikliais, todėl turi savo tipo jungtis, kaip parodyta aukščiau. Bet jie parduoda adapterį, kuris gali paversti jų prievadą įkraunamu naudojant „CHAdeMO“ arba CSS įkroviklius. CDD įkroviklis yra dar vienas populiarus įkroviklio lizdas, jungiantis tiek kintamosios, tiek nuolatinės srovės įkroviklius. Kaip matote paveikslėlyje, įkroviklis yra padalintas į du segmentus, kad palaikytų tiek nuolatinę, tiek kintamą srovę. Jis gali palaikyti CAN ir maitinimo linijos ryšį (PLC) ir yra plačiai naudojamas Europos automobiliuose, tokiuose kaip „Audi“, „BMW“, „Ford“, „GM“, „Porsche“ ir kt.

EVSE AC įkrovimo stotelė - 1 ir 2 lygio įkrovikliai

1 ir 2 lygio įkrovimo stotelės tiesiog turi tiekti kintamosios srovės maitinimą į transporto priemonėje esantį įkroviklį, kuris tada pasirūpintų įkrovimo procesu; tai gali atrodyti iš pirmo žvilgsnio. Tačiau jiems tenka pareiga įrodyti reikiamą elektros energijos kiekį iš tinklo, kaip to reikalauja EV baterijų paketas, pranešdami apie tai bandomuoju laidu. Žemiau parodytos posistemės, esančios tipiškoje kintamosios srovės įkrovimo stotyje, pavaizduotoje TI mokymo dokumente.

1 lygio įkroviklių maksimali išėjimo srovė yra 16A dėl buitinių elektros lizdų apribojimų, o 2 lygio įkrovikliai gali tiekti iki 80A, kai veikia trifaziu maitinimo šaltiniu. Tiek 1, tiek 2 lygio kintamosios srovės įkrovikliuose paprastai naudojamos SAEJ1772 standartinės kištukinės jungtys.

Kaip matote, kintamosios srovės linija (L1 ir L2) yra prijungta prie J1772 jungties per relę. Ši relė bus uždaryta, kad būtų pradėtas įkrovimo procesas, ir atidaroma, kai įkrovimas bus baigtas. „Pilot Signal“ ryšys naudojamas akumuliatoriaus būsenai nustatyti, o pagrindinio kompiuterio apdorojimo sistema nusprendžia, kiek energijos turėtų būti tiekiama vidiniam įkrovikliui. Aptarsime