Технологія зарядки для електромобілів Як заправити електрикою АВТОМОБІЛЬ І СПОРТ
Успіх електромобілів залежить менше від моделей, ніж від технології зарядки та інфраструктури. Замість багатьох ізольованих рішень та різних стандартів дедалі більше розвивається уніфікована технологія. Пояснюємо відмінності.
Просто підключіть його до домашньої розетки та «заправте» електричний автомобіль: саме цього хотілося б більшості споживачів. Але реальність виглядає інакше. Насправді, зацікавленим сторонам доводиться інтенсивно мати справу з технологією зарядки різних виробників та моделей перед покупкою, щоб прийняти правильне рішення. Оскільки стандарти зарядки та вимоги до системи сильно відрізняються.
У автомобілях те, що відоме як провідна зарядка, залишиться в найближчому майбутньому - зарядка акумулятора за допомогою кабелю. Проводяться дослідження індуктивних рішень, які дозволяють заправляти електроенергію без контакту, але ця технологія наразі не є конкурентоспроможною. «Бездротова зарядка» для BMW 530e коштує 3200 євро і може заряджатись лише з максимальною потужністю 3,2 кВт. Крім того, до зарядної станції потрібно підходити з точністю до декількох сантиметрів.
Зачекайте: Процес заправки електромобілів не виконується за лічені хвилини.
Можливість простої заміни акумулятора на основі депозитної системи наразі ще далека. Що стосується електричних скутерів, це, безсумнівно, має майбутній потенціал і вже застосовується на практиці деякими постачальниками - з «автоматиками» акумуляторів у місті, для простої заміни порожнього на повний. Однак ця концепція в даний час економічно недоцільна для автомобілів - хоча китайський виробник електронних автомобілів Nio нещодавно представив нову концепцію. Але без акумуляторів, стандартизованих для всіх марок, майбутнє у цього мало.
Кабель залишається встановленим - але який роз’єм?
Так що залишається зарядний кабель - і агонія вибору. Важливо розрізняти тип струму (змінний струм, змінний та постійний струм, постійний струм), а також потенційну продуктивність зарядного пристрою та стандарту роз'єму.
У разі зарядки змінного струму, зарядна технологія, встановлена в транспортному засобі, вирішує, як швидко ви можете "заправити".
«Важка течія» допомагає вдома
Власники будинків, зокрема, можуть покластися на інший варіант, який здебільшого відмовляють орендарям у великих містах: так званий настінний ящик. Тут електрик встановлює спеціальний зарядний пристрій із багатофазним підключенням 400 В - варіант, розмовно відомий як "струм живлення" або "струм високої напруги", який також може використовуватися для підключення кухонних печей, наприклад. Потужність заряджання такої настінної коробки становить до 44 кВт (проте 11 або 22 кВт є загальним явищем), і тому вона також підходить для порівняно швидкого «заправлення» потужного електричного автомобіля. При типовому споживанні електричних автомобілів від 15 до 20 кВт-год на 100 кілометрів пробіг може становити від 100 до 150 кілометрів на годину. Однак, щоб повністю зарядити батареї більшої ємності, потрібно кілька годин, і в ідеалі це відбувається за ніч. Крім того, встановлення настінної коробки на 22 кВт залежить від дозволу постачальника електроенергії, саме тому зазвичай застосовуються підключення на 11 кВт.
Якщо ви не хочете встановлювати настінну коробку, ви також можете отримати доступ до трифазних розеток CEE 400V, які часто доступні в сільських та комерційних районах, з потужністю до 22 кВт, залежно від запобіжника (16 або 32 ампер). Наприклад, Renault пропонує мобільну зарядну станцію, яку можна підключити до таких розеток країн ЦСЄ. Відповідні зарядні кабелі також доступні у відповідних постачальників зарядних технологій у вільній торгівлі.
Багато громадських зарядних станцій не призначені для швидкої зарядки
Однак у майбутньому загальнодоступні пункти зарядки з високою зарядною ємністю відіграватимуть найважливішу роль у постачанні електричних автомобілів. В даний час зарядні станції потужністю 11 і 22 кВт, які мають з'єднання типу 2 зі змінним струмом, також відомі як "штекери Mennekes" (названі на честь компанії-розробника Mennekes). Цей тип підключення є загальноєвропейським стандартом, але не підходить для швидкої зарядки протягом декількох хвилин на міжміських маршрутах. З іншого боку, такі стовпи ідеально підходять для короткого оновлення батареї, наприклад під час покупок, саме тому супермаркети все частіше роблять відповідні стовпи доступними на своїх стоянках.
Однак важливо також відзначити потужність, з якою працюють зарядні пристрої відповідних електронних автомобілів. Для перетворення змінного струму (змінного струму) у постійний струм (постійного струму), необхідного для тягової батареї, в електричних автомобілях встановлюються відповідні зарядні пристрої. Однак їх потужність варіюється від виробника до виробника, і далеко не кожна нинішня модель здатна трифазно заряджатись на зарядній станції типу 2 із повною потужністю 22 кВт. Наприклад, нинішній Nissan Leaf дозволяє забезпечити максимальну потужність зарядки лише 6,6 кВт при підключенні типу 2, тоді як нова Kia eNiro обмежує зарядку змінного струму до 7,2 кВт.
Група Volkswagen вийшла на публіку з новою ідеєю на зламі 2018/2019 року. Компанія, що базується у Вольфсбурзі, планує систему мобільних швидких зарядних станцій, які можна легко встановити на відповідних площадках стендів та зберігати їх зарядний струм у використаних акумуляторах автомобіля. За бажанням, також має бути можливим стаціонарне сполучення. Якщо стовпець "порожній", його просто обмінюють на новий у плануванні VW. Система, яка не схожа на мобільний унітаз. Цей "банк енергії для електронних транспортних засобів" повинен використовуватися не лише на фіксованих місцях для паркування автомобілів, а й, наприклад, на стоянках для основних подій. У середині 2019 року VW почне пробну експлуатацію з декількома стовпами у Вольфсбурзі, а потім у 2020 році запрацює по всій країні.
Для швидкої зарядки потрібні міцні стовпи
Більшість азіатських виробників автомобілів використовували систему CHAdeMO з постійним струмом, введену в 2010 році, для швидкої зарядки, що особливо важливо для подорожей по пересічених регіонах, але це навряд чи вдасться встановити по всій Європі. Тут важливо зауважити, що транспортні засоби, обладнані системою CHAdeMO, на практиці в основному можуть заряджатися через штекер типу 2. Однак у майбутньому планується оснастити нові зарядні станції CCS підключеннями CHAdeMO, але це не гарантується.
Porsche Taycan стане першим серійним автомобілем на німецькому ринку, який зможе заряджати потужність до 350 кВт.
Інша система зарекомендує себе як стандарт в ЄС на найближче майбутнє - "Комбінована система зарядки" (CCS). Цей стандарт, щодо якого домовились американські та європейські виробники, дозволяє заряджати через з'єднання типу 2, а також швидку зарядку постійного струму за допомогою власного типу роз'єму та протоколу зв'язку. У Німеччині, згідно з наказом про колонку зарядки, який набрав чинності в 2016 році, кожна нова загальнодоступна точка зарядки, яка була побудована з тих пір, повинна мати як тип 2, так і з'єднання CCS - це зробило CCS квазістандартним. Зовсім недавно Hyundai/Kia також обрали стандарт CCS з новими електромобілями Групи.
Насправді, саме швидкі зарядні станції, зрештою, зроблять можливим широке використання електронних автомобілів. Забезпечення достатньої дальності для декількох сотень кілометрів відстані їзди протягом 15-20 хвилин також переконає багатьох скептичних покупців автомобілів. Той факт, що час зарядки часто зазначається як до 80 відсотків ємності акумулятора, має просту причину: з цього рівня заповнення електроніка автомобіля зазвичай зменшує потужність зарядки, щоб захистити акумулятор. Таким чином, решта 20 відсотків вимагають значно більшого часу зарядки.
Не кожна батарея може швидко зарядитися
Але навіть тут покупець повинен заздалегідь з’ясувати, як реагуватиме обраний ним транспортний засіб на швидку зарядку. Тут важким моментом є охолодження акумулятора. Оскільки розвиток тепла під час швидкої зарядки значно вищий, ніж на стандартних станціях, необхідне ефективне охолодження тягової батареї. Наскільки це важливо, показує новий Nissan Leaf, де багаторазова швидка зарядка на більші відстані призводить до зменшення струму зарядки з міркувань безпеки, щоб не перегріти акумулятор (з повітряним охолодженням).
Ionity був заснований численними виробниками автомобілів і повинен встановити загальноєвропейську мережу швидкої зарядки.
Ionity як спільне підприємство
Тема швидких зарядних станцій набирає обертів з 2017 року: разом із компанією Ionity, спільним підприємством, заснованим Ford, Mercedes, BMW та Volkswagen Group, до 2020 року вздовж головних доріг має бути побудована мережа 400 високопродуктивних зарядних станцій . Метою є наявність таких зарядних станцій на максимальній відстані 120 кілометрів. Максимальна потужність зарядних станцій (HPC) запланована на максимальну потужність зарядки 350 кВт - навіть якщо такі високі зарядні струми в даний час не можуть бути "перетравлені" електричним автомобілем. Ionity має намір завершити розширення до 2020 року; зарядні станції здебільшого будуватимуть на звичайних АЗС для автомобілів, що згоряють.
У той же час виробники також думають наперед. Наприклад, у Берліні Porsche встановив зарядну станцію на 800 вольт як пілотний проект, який може заповнити Porsche Taycan як перший серійний автомобіль з технологією 800 В за 20 хвилин. У той же час Porsche також інвестує разом з BMW у дослідницький проект Fast Charge, який також працює з високовольтною технологією (до 920 вольт) та пропонує потужність зарядки до 450 кВт. Відповідна електронна заправна станція була введена в експлуатацію на автостраді А8 у грудні 2018 року.
Тесла вже далі
Моделі американського виробника Tesla - це особливість. Для європейських версій своїх електронних автомобілів Tesla спочатку прийняла рішення про вилку Mennekes типу 2, що дозволяє заряджати тяговий акумулятор на відповідних громадських зарядних станціях змінного струму та настінних коробках. Tesla Supercharger, найщільніша на сьогодні мережа зарядних станцій у громадських приміщеннях, використовує однакову вилку типу 2 із власним протоколом зарядки для зарядки постійним струмом. Як і у випадку з іншими системами швидкої зарядки, це обходить автомобільний зарядний пристрій, а тяговий акумулятор заповнюється безпосередньо від станції нагнітача.
Тому (і через відповідні протоколи зв'язку) неможливо для інших автомобілів із системами CCS або CHAdeMO заправлятись нагнітачами Tesla. З іншого боку, Tesla пропонує своїм клієнтам адаптер для швидкої зарядки постійного струму на колонах CCS. Крім того, наприкінці 2018 року Tesla оголосила, що оснастить європейську версію Моделі 3 портом зарядки CCS.
До речі, з такою високою зарядною ємністю не потрібно боятися "ураження електричним струмом": про це дбає протокол зарядки, за допомогою якого спілкується зарядна станція та електроніка автомобіля. Процес зарядки звільняється лише тоді, коли зарядний штекер правильно підключений до автомобіля та заблокований, а транспортний засіб та зарядна станція обмінялися інформацією про різні робочі стани.
Нова технологія та обіцянки
Новий зарядний адаптер повинен скоротити час зарядки змінним струмом
На автосалоні в Детройті на початку 2019 року канадський стартап викликав ажіотаж завдяки новому адаптеру, який хоче змінити час зарядки електромобілів. Незалежно від технології, встановленої в транспортному засобі, GBatteries хоче повністю зарядити тяговий акумулятор потужністю 60 кВт-год протягом десяти хвилин і заправити 200 кілометрів всього за п’ять хвилин. Це має бути можливо завдяки адаптеру та спеціальному програмному забезпеченню, не змінюючи технології автомобіля. Як саме це повинно бути можливим - GBatteries досі мовчали. Чисто математично кажучи, була б необхідна потужність зарядки 360 кВт, що неможливо навіть на сучасних швидких зарядних станціях.
«Соковий фазер», побудований компанією Juice Technologies AG зі Швейцарії, є більш реалістичним і його можна придбати в майбутньому. Зарядний адаптер орієнтований на власників електромобілів, які можуть заряджати лише однофазну і тому дуже повільно в мережі змінного струму. До них належать, наприклад, Jaguar I-Pace, Nissan Leaf, Hyundai Ioniq і Kona, Kia Soul та e-Niro та Opel Ampera-E. Juice Phaser призначений значно зменшити час зарядки власників таких моделей. Пристрій підключається безпосередньо до побутової електромережі або через штепсель до трифазної розетки 16А і забезпечує 25 ампер для однофазної зарядки. Замість лише 3,7 кВт, поточний потік зараз становить 5,8 кВт, що відповідає встановленим обмеженням незбалансованого навантаження. Наприклад, Phaser повинен мати можливість зарядити 60 кВт-год акумулятора Opel Ampera-e за дев'ять замість 15 годин за допомогою звичайного зарядного адаптера.