Elektrické vozidlo zapnuto

Vzhledem k tomu, že se svět připravuje na rozpoutání EV revoluce, stále platí, že rychlost adaptace je pomalá. Elektrická vozidla (EV), přestože jsou ekologičtější, plynulejší a levnější, se zatím nejeví jako praktická. Důvodem jsou dvě slova, Náklady a Ekosystém. V současné době jsou elektromobily v zásadě cenově srovnatelné s benzínovými auty, což z nich činí méně významnou volbu pro kupující, očekává se, že pokrok v technologii baterií a vládní režimy sníží náklady na elektromobily v budoucnosti.

Druhou částí by bylo, že pro kupující neexistuje žádný vhodný ekosystém pro používání elektrického vozidla bez velkých potíží. S „Ekosystémem“ mám na mysli nabíjecí stanice, aby dobily váš EV, když vám dojde baterie. Představte si, že používáte benzínové vozidlo, když ve svém městě nemáte benzínové pumpy a jediné místo, které můžete doplnit, jste doma. K tomu budete potřebovat minimálně 6-8 hodin na nabití typického EV. Mnoho společností jako Tesla, EVgo, dobíjecí stanice atd. Již tento problém uznalo zřízením nabíjecích stanic po celé zemi. Se zeměmi jako Nizozemsko, které slíbily, že se do roku 2035 vzdají benzínového motoru, je jisté, že silnice budoucnosti budou nahrazeny elektromobily nad spalovacími motory a kolem nás se objeví spousta dobíjecích stanic.

Ale, jak se dělá EV dobíjecích stanic práci ? Může jedna nabíjecí stanice nabíjet všechny typy elektrických vozidel? Jaké jsou typy nabíječky elektrických vozidel ? Jaké protokoly jsou pro nabíječky EV dodržovány? V tomto článku se budeme zabývat odpověďmi na všechny tyto otázky a také pochopíme, co představuje nabíjecí stanici pro elektrická vozidla a subsystémy za ní. Než půjdete dále, měli byste si přečíst o bateriích používaných v elektrických vozidlech a o tom, jak funguje systém správy baterií uvnitř vozidla s elektrickým pohonem.

Zařízení pro dodávku elektrických vozidel (EVSE)

Zařízení, která tvoří dobíjecí stanici pro elektrická vozidla, se souhrnně nazývají EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment). Termín je populárnější a neodkazuje na nic jiného než na nabíjecí stanice. Někteří lidé to také označují jako ECS, což je zkratka pro elektrickou nabíjecí stanici.

EVSE je navržen a zkonstruován tak, aby nabíjel baterii pomocí mřížky pro Power Delivery; tyto sady baterií mohou být přítomny v elektrickém vozidle (EV) nebo v zásuvném elektrickém vozidle (PEV). Napájení, konektor a protokol pro tyto EVSE se budou lišit v závislosti na jeho designu, o kterém pojednáme v tomto článku.

Palubní nabíječky a nabíjecí stanice

Než vstoupíme do nabíjecích stanic, je důležité pochopit, co je uvnitř EV a ke které části bude nabíječka připojena. Většina elektromobilů dnes přichází s palubní nabíječkou (OBC) a výrobce spolu s vozidlem dodává také nabíječku. Tyto nabíječky spolu s palubní nabíječkou může zákazník použít k nabíjení svého EV ze zásuvky v domácnosti, jakmile jej dostane domů. Ale tyto nabíječky jsou velmi základní a nepřicházejí s žádnými pokročilými funkcemi, a proto by normálně nabíjení typického EV trvalo přibližně 8 hodin.

Typy nabíjecích stanic EV (EVSE)

Nabíjecí stanice lze obecně rozdělit na dva typy, nabíjecí stanici AC a nabíjecí stanici DC.

AC nabíjecí stanice, jak už název napovídá poskytuje napájení střídavým proudem tvořit mřížku k EV, který je pak přeměněn na stejnosměrný proud pomocí nabíječky on-board pro nabíjení vozidla. Tyto nabíječky se také nazývají nabíječky úrovně 1 a úrovně 2, které se používají v obytných a komerčních prostorách. Výhodou nabíjecí stanice na střídavý proud je, že palubní nabíječka bude regulovat napětí a proud podle potřeby pro EV, proto není nutné, aby nabíjecí stanice komunikovala s EV. Nevýhodaje jeho nízký výstupní výkon, který prodlužuje dobu nabíjení. Typický systém nabíjení střídavým proudem je uveden na obrázku níže. Jak vidíme, střídavý proud ze sítě je dodáván přímo do OBC prostřednictvím EVSE, OBC jej poté převádí na DC a nabíjí baterii prostřednictvím BMS. Pilotní vodič se používá ke snímání typu nabíječky připojené k EV a nastavení požadovaného vstupního proudu pro OBC. O tom budeme diskutovat později.

Nabíjecí stanice DC dostane napájení střídavým proudem tvořit mřížku a převádí je na stejnosměrné napětí a používá ho nabíjení akumulátoru přímo obejití palubní nabíječky (OBS). Tyto nabíječky normálně produkují vysoké napětí až 600 V a proud až 400 A, což umožňuje nabíjení EV za méně než 30 minut ve srovnání s 8-16 hodinami u AC nabíječky. Nazývají se také nabíječky úrovně 3 a běžně se označují jako DC Fast Chargers (DCFC) nebo Super nabíječky. Výhodou tohoto typu nabíječky je její rychlá doba nabíjení, nevýhodou je její složitá konstrukcekde potřebuje komunikovat s EV, aby bylo možné jej nabíjet efektivně a bezpečně. Níže je zobrazen typický systém nabíjení stejnosměrným proudem, jak vidíte, že EVSE poskytuje stejnosměrný proud přímo na baterii obcházející OBS. EVSE je uspořádán do hromádek, aby poskytoval vysoký proud, jediný hromádka nebude schopna poskytovat vysoký proud kvůli omezením vypínače napájení.

Normálně jsou nabíječky úrovně 1 určeny pro domácí použití, jedná se o nabíječky dodávané výrobci spolu s EV, které lze použít k nabíjení EV prostřednictvím standardních domácích elektrických zásuvek. Pracují tedy na jednofázové střídavé napájení a mohou výstupovat kdekoli mezi 12 A až 16 A a nabíjení EV 24 kWh trvá přibližně 17 hodin. Level 1 nabíječka nemá velkou roli v nabíjecích stanic.

Level 2 nabíječka je poskytována jako aktualizace pro úroveň 1 nabíječka může být buď instalována v domě, na zvláštní žádost za předpokladu, že dům má napájecí zdroj s pomocnou fází , nebo mohou být použity na veřejných / komerčních dobíjecích stanic stejně. Tyto nabíječky mohou díky vysokému vstupnímu napětí poskytnout výstupní proud až 80A a dokážou nabít EV za 8 hodin. Level 3 nabíječky nebo nabíječky Super jsou určeny pro samotné veřejné dobíjecí stanice. Vyžadují vícefázový střídavý vstup ze sítě a spotřebovávají více než 240 kW, což je téměř 10krát více než u běžné klimatizační jednotky v našem domě. Tyto nabíječky tedy vyžadují zvláštní povolení od sítě k provozu.

Tyto nabíječky Level 2 a Level 3 jsou považovány za účinnější než Level 1 nabíječku od AC / DC a DC / DC konverze probíhá v samotném EVSE. Vzhledem k obrovské velikosti a složitosti nabíječek úrovně 2 a úrovně 3 nemohou být zabudovány do EV, protože by to zvýšilo hmotnost a snížilo účinnost EV.

Typ nabíjecí stanice	Úroveň nabíječky	AC napájecí napětí a proud	Napájení nabíječky	Je čas na nabití 24kWH baterie
Nabíjecí stanice AC	Úroveň 1 - Rezidenční	Jednofázové - 120 / 230V a ~ 12 až 16A	~ 1,44 kW až ~ 1,92 kW	~ 17 hodin
Nabíjecí stanice AC	Úroveň 2 - Komerční	Rozdělená fáze - 208 / 240V a ~ 15 až 80A	~ 3,1 kW až ~ 19,2 kW	~ 8 hodin
DC nabíjecí stanice	Úroveň 3 - Přeplňování	Jednofázové - 300 / 600V a ~ 400A	~ 120 kW až ~ 240 kW	~ 30 minut

Typy nabíjecích konektorů EV

Stejně jako Evropané pracují na 220 V 50 Hz a Američané na 110 V 60 Hz, mají i EV různé typy nabíjecích konektorů podle země, ve které je vyroben. To vedlo ke zmatku mezi výrobci ESVE, protože je nelze snadno učinit univerzálním pro všechny EV. Hlavní klasifikace konektorů pro AC nabíječky a DC nabíječky je uvedena níže.

Nabíjecí zásuvky pro elektrické vozidlo:

Mezi tři nejběžnější typ nabíjecí zásuvky AC patří zásuvka JSAE1772, která je populární v Severní Americe. Jak vidíte, že konektor / konektor má více připojení, tři široké piny jsou pro Phase, Neutral a Ground, zatímco dva malé piny se používají pro komunikaci mezi nabíječkou a EV (Pilot Interface), o tom si povíme později. Mennekes nebo VDE-AR-E se v Evropě používají pro třífázový střídavý nabíjecí systém, a proto mohou vydávat vysoký výkon až do 44 kW. Le-Grand je také podobná zásuvka s bezpečnostní clonou, která zabraňuje vniknutí nečistot do nabíjecí zásuvky. Podle technických norem se ve všech budoucích síťových nabíječkách doporučuje používat pouze zásuvky HSAE 1772 a VDE-AR-E.

DC nabíjecí zásuvky pro elektrické vozidlo:

Na straně DC nabíječky máme nabíjecí zásuvku CHAdeMO, která je nejoblíbenějším typem zásuvky. To bylo představeno Japonskem a brzy adaptováno Francií a Koreou. Dnes má většina typů elektromobilů, jako je Nissan Leaf, Kia atd., Tyto typy zásuvek. Zásuvka má dva široké piny pro napájecí lišty DC a komunikační piny pro protokol CAN. Jak víme, nabíječky stejnosměrného proudu úrovně 3 nepoužívají palubní nabíječku, a proto musí samy poskytovat požadované napětí a proud pro bateriový zdroj EV. To se provádí vytvořením komunikačního spojení (pilotní spojení) prostřednictvím protokolu Control Area Network (CAN) s BMS bateriového bloku. BMS poté dá nabíječce pokyn, aby zahájila proces nabíjení, monitoruje ji a poté požaduje, aby nabíječka přestala nabíjet.

Tyto vozy Tesla mají své vlastní typ nabíječky s názvem Super nabíječky a proto mají své vlastní typ konektoru, jak je uvedeno výše. Prodávají však adaptér, který dokáže převést jejich port na nabíjení pomocí nabíječek CHAdeMO nebo CSS. Nabíječka CDD je další populární nabíjecí zásuvka, která kombinuje střídavé i stejnosměrné typy nabíječek. Jak vidíte na obrázku, nabíječka je rozdělena do dvou segmentů, aby podporovala stejnosměrný i střídavý proud. Může podporovat CAN a Power Line Communication (PLC) a je široce používán v evropských automobilech jako Audi, BMW, Ford, GM, Porsche atd. Může podporovat až 400kW stejnosměrný výkon a 43kW střídavý výkon.

Nabíjecí stanice EVSE AC - nabíječky úrovně 1 a úrovně 2

Nabíjecí stanice úrovně 1 a úrovně 2 musí jednoduše dodávat střídavé napětí do palubní nabíječky v elektrickém vozidle, která by se poté postarala o proces nabíjení; to by mohlo vypadat na první pohled. Nesou však odpovědnost za prokázání správného množství energie z mřížky, jak to vyžaduje sada baterií EV, tím, že k ní budou komunikovat prostřednictvím pilotního drátu. Níže jsou uvedeny subsystémy přítomné v typické nabíjecí stanici střídavého proudu představované v dokumentu TI Training.

Tyto nabíječky Level 1 má maximální výstupní proud 16A kvůli omezení výkonových domácnost zásuvek, zatímco nabíječky Level 2 může poskytnout aľ 80A při provozu v zásobě tři fáze. AC nabíječky úrovně 1 i úrovně 2 běžně používají standardní konektory SAEJ1772.

Jak vidíte, napájecí vedení (L1 a L2) je připojeno ke konektoru J1772 prostřednictvím relé. Toto relé bude sepnuto pro zahájení procesu nabíjení a rozepnuto po dokončení nabíjení. Komunikace Pilot Signal se používá k detekci stavu baterie a hostitelský systém zpracování rozhoduje o tom, kolik energie by mělo být dodáno palubní nabíječce. Prodiskutujeme