Технология за зареждане на електрически автомобили Как да се заредим с електричество АВТОМОБИЛ И СПОРТ
Успехът на електрическите автомобили зависи по-малко от моделите, отколкото от технологията за зареждане и инфраструктурата. Вместо много изолирани решения и различни стандарти, все по-често се развива единна технология. Обясняваме разликите.
Просто го включете в домашния контакт и „напълнете“ електрическата кола: това биха искали повечето потребители. Но реалността изглежда различно. Всъщност заинтересованите страни трябва да се занимават интензивно с технологията за зареждане на различните производители и модели, преди да закупят, за да вземат правилното решение. Тъй като стандартите за зареждане и системните изисквания се различават значително.
В автомобилите това, което е известно като проводящо зареждане, ще остане в обозримо бъдеще - зареждането на батерията чрез кабел. Извършват се изследвания върху индуктивни решения, които позволяват зареждането с електричество без контакт, но тази технология все още не е конкурентна. „Безжичното зареждане“ за BMW 530e струва 3200 евро и може да зарежда само с максимум 3,2 kW. Освен това към станцията за зареждане трябва да се подхожда с точност до няколко сантиметра.
Моля, изчакайте: Процесът на зареждане с гориво за електрически автомобили не се извършва за минути.
Понастоящем възможността за просто подмяна на батерията въз основа на система за депозити е все още далеч. В случай на електрически скутери, това със сигурност има бъдещ потенциал и вече се прилага от някои доставчици - с "автоматични машини" за акумулаторни батерии в центъра на града за лесна подмяна на празни за пълни. Понастоящем обаче концепцията не е икономически жизнеспособна за автомобили - въпреки че китайският производител на електронни автомобили Nio наскоро представи нова концепция. Но без батерии, които са стандартизирани за всички марки, това няма много бъдеще.
Кабелът остава настроен - но кой конектор?
Така че остава кабелът за зареждане - и агонията по избор. Важно е да се прави разлика между вида на тока (променлив ток, променлив и постоянен ток, постоянен ток), както и потенциалната производителност на зареждащото устройство и стандарта на съединителя.
В случай на зареждане с променлив ток, технологията за зареждане, инсталирана в автомобила, решава колко бързо можете да "зареждате".
"Силен ток" помага у дома
По-специално собствениците на жилища могат да разчитат на друг вариант, който най-често се отказва на наемателите в големите градове: така наречената стена. Тук електротехникът инсталира специално устройство за зареждане с многофазната връзка 400V - вариантът, известен в разговорно наименование „ток на захранването“ или „ток под високо напрежение“, който може да се използва и за свързване на кухненски печки например. Мощността на зареждане на такава стенна кутия е до 44 kW (обаче 11 или 22 kW са често срещани) и следователно е подходяща и за сравнително бързо „зареждане“ на мощен електрически автомобил. При типичен разход на електрическа кола от 15 до 20 kWh на 100 километра може да се презареди диапазон от около 100 до 150 километра в час. Въпреки това са необходими няколко часа, за да се заредят напълно батериите с по-голям капацитет и в идеалния случай се извършва за една нощ. В допълнение, инсталирането на стенна кутия с мощност 22 kW зависи от одобрението на доставчика на електроенергия, поради което обикновено се изпълняват връзки от 11 kW.
Ако не искате да инсталирате кутия за стена, можете да получите достъп и до трифазните контакти CEE 400V, които често се предлагат в селски и търговски райони, с които могат да бъдат осигурени мощности до 22 kW, в зависимост от предпазителя (16 или 32 ампера). Например, Renault предлага мобилна станция за зареждане, която може да бъде свързана към такива контакти в ЦИЕ. Подходящи кабели за зареждане се предлагат и от съответните доставчици на технология за зареждане в свободната търговия.
Много обществени станции за зареждане не са за бързо зареждане
В бъдеще обаче публично достъпните пунктове за зареждане с висок капацитет за зареждане ще играят най-важната роля при доставката на електрически автомобили. Понастоящем са широко разпространени зарядни станции с мощности от 11 и 22 kW, които имат връзки тип 2 с променлив ток, известни още като "щепсели Mennekes" (кръстени на компанията за разработка Mennekes). Този тип връзка е общоевропейски стандарт, но не е подходящ за бързо зареждане след няколко минути по маршрути на дълги разстояния. Такива стълбове, от друга страна, са идеални за кратко освежаване на батерията, например при пазаруване, поради което супермаркетите все по-често предлагат съответните стълбове на своите паркинги.
Важно е обаче да се отбележи и мощността, с която работят зарядните устройства на съответните електрически автомобили. За да се преобразува мрежовият променлив ток (AC) в постоянен ток (DC), необходим за тяговата батерия, в електрическите автомобили се инсталират подходящи зарядни устройства. Въпреки това, тяхната мощност варира от производител до производител и в никакъв случай всеки текущ модел не е способен на трифазно зареждане в зарядна станция тип 2 с пълната мощност от 22 kW. Например, настоящият Nissan Leaf позволява максимална мощност на зареждане от само 6,6 kW при връзка тип 2, докато новата Kia eNiro ограничава зареждането с променлив ток до 7,2 kW.
Групата Volkswagen стана публична с нова идея в началото на 2018/2019 година. Базираната във Волфсбург компания планира система от мобилни станции за бързо зареждане, които могат лесно да бъдат инсталирани на подходящи места за щандове и да съхраняват своя ток на зареждане в използвани батерии на автомобила. Като алтернатива трябва да е възможна и стационарна връзка. Ако колоната е „празна“, тя просто се заменя с нова при планирането на VW. Система, която не прилича на мобилния тоалетен блок. Тази „банка за електромобили“ не трябва да се използва само на фиксирани места за паркиране, но също така, например, на паркингите на големи събития. В средата на 2019 г. VW ще влезе в пробна експлоатация с няколко стълба във Волфсбург и след това ще влезе в употреба в цялата страна през 2020 г.
Бързото зареждане се нуждае от здрави стълбове
Повечето азиатски производители на автомобили са използвали системата CHAdeMO с постоянен ток, въведена през 2010 г., за бързо зареждане, което е особено важно за пътуванията в различни страни, но това е малко вероятно да се установи в цяла Европа. Тук е важно да се отбележи, че превозните средства, оборудвани със системата CHAdeMO, на практика могат да се зареждат главно чрез щепсел тип 2. Има обаче планове за оборудване на новите станции за зареждане с CCS с CHAdeMO връзки в бъдеще, но това не е гарантирано.
Porsche Taycan ще бъде първият сериен автомобил на германския пазар, който може да се справи с мощност на зареждане до 350 kW.
В ЕС друга система ще се утвърди като стандарт за обозримо бъдеще, "Комбинираната система за зареждане" (CCS). Този стандарт, за който американските и европейските производители са се споразумели, позволява зареждане чрез връзка тип 2, както и бързо зареждане с постоянен ток със собствен тип конектор и комуникационен протокол. В Германия, съгласно наредбата за зареждащите станции, която влезе в сила през 2016 г., всяка нова публично достъпна точка за зареждане, която е построена оттогава, трябва да има както тип 2, така и CCS връзка - това е направило CCS квазистандарт. Съвсем наскоро Hyundai/Kia също избра стандарта CCS с новите електрически автомобили на групата.
Всъщност именно станциите за бързо зареждане в крайна сметка ще направят възможно широкото използване на електронни автомобили. Осигуряването на достатъчен пробег за няколкостотин километра шофиране в рамките на 15 до 20 минути също ще убеди много скептични купувачи на автомобили. Фактът, че времето за зареждане често се посочва като до 80 процента от капацитета на батерията, има проста причина: от това ниво на зареждане електрониката на автомобила обикновено намалява мощността на зареждане, за да защити батерията. Следователно останалите 20 процента изискват значително по-дълго време за зареждане.
Не всяка батерия може да се зареди бързо
Но дори тук купувачът трябва предварително да разбере как избраното от тях превозно средство ще реагира на бързото зареждане. Тук пречка е охлаждането на батерията. Тъй като топлинното развитие при бързо зареждане е значително по-високо, отколкото при стандартните станции, е необходимо ефективно охлаждане на тяговата батерия. Колко важно е това, показва новият Nissan Leaf, където многократното бързо зареждане на по-големи разстояния води до намаляване на зарядния ток от съображения за безопасност, за да не прегрее (въздушно охлажданата) батерия.
Компанията Ionity е основана от множество производители на автомобили и има за цел да инсталира паневропейска мрежа за бързо зареждане.
Ionity като съвместно предприятие
Темата за станциите за бързо зареждане набира скорост от 2017 г.: с компанията Ionity, съвместно предприятие, основано от Ford, Mercedes, BMW и Volkswagen Group, до 2020 г. по главните пътища трябва да бъде изградена мрежа от 400 високопроизводителни зарядни станции по целия ЕС . Целта е такива станции за зареждане да бъдат достъпни на максимално разстояние от 120 километра. Зарядните станции с висока мощност (HPC) са планирани за максимален капацитет на зареждане от 350 kW - дори ако в момента такива високи зарядни токове не могат да бъдат „усвоени“ от електрическа кола. Ionity възнамерява да завърши разширяването до 2020 г .; зарядните станции ще бъдат построени най-вече на конвенционални бензиностанции за горивни автомобили.
В същото време производителите също мислят напред. Например в Берлин Porsche инсталира 800-волтова зарядна станция като пилотен проект, който може да запълни Porsche Taycan като първия сериен автомобил с 800V технология за 20 минути. В същото време Porsche също инвестира заедно с BMW в изследователския проект Fast Charge, който също работи с технология за високо напрежение (до 920 волта) и предлага мощност за зареждане до 450 kW. През март 2018 г. на магистрала A8 беше пусната в експлоатация съответна станция за електронно пълнене.
Тесла вече е по-далеч
Моделите от американския производител Tesla са специалност. За европейските версии на своите електронни автомобили, Tesla първоначално се реши на щепсела Type 2 Mennekes и по този начин позволява тяговата батерия да се зарежда в съответните обществени зарядни станции за променлив ток и стенни кутии. Tesla Supercharger, най-гъсто достъпната в света мрежа от зарядни станции на публични места до момента, използва идентичния щепсел тип 2 със собствен протокол за зареждане за зареждане с постоянен ток. Както при другите системи за бързо зареждане, това заобикаля зарядното за автомобил и тяговата батерия се пълни директно от станцията за компресор.
Следователно (и поради съответните комуникационни протоколи) не е възможно други превозни средства със системи за CCS или CHAdeMO да зареждат с компресори Tesla. От друга страна, Tesla предлага на своите клиенти адаптер, който позволява бързо зареждане с постоянен ток на CCS колони. В допълнение, Tesla обяви в края на 2018 г., че ще оборудва европейската версия на Model 3 с CCS конектор за зареждане.
Между другото, при толкова висок капацитет на зареждане не е необходимо да се страхувате от „електрически удар“: Протокол за зареждане, с който комуникационната станция за зареждане и електрониката на автомобила осигуряват това. Процесът на зареждане се освобождава само когато щепселът за зареждане е правилно включен в автомобила и заключен и автомобилът и станцията за зареждане са обменили информация за различни работни състояния.
Нова технология и обещания
Нов адаптер за зареждане трябва да съкрати времето за зареждане с променлив ток
На моторшоуто в Детройт в началото на 2019 г. канадско стартиране предизвика фурор с нов тип адаптер, който иска да революционизира времето за зареждане на електрическите автомобили. Независимо от технологията, инсталирана в превозното средство, GBatteries иска напълно да зареди 60 кВтч тягова батерия в рамките на десет минути и да зарежда 200 километра само за пет минути. Това трябва да е възможно с адаптер и специален софтуер, без да се променя технологията на автомобила. Как точно това трябва да е възможно - GBatteries досега мълчеше. В чисто математически план би била необходима мощност за зареждане от 360 kW, което не е възможно дори при настоящите станции за бързо зареждане.
"Juice Phaser", построен от Juice Technologies AG от Швейцария, е по-реалистичен и може да бъде закупен в бъдеще. Адаптерът за зареждане е насочен към собствениците на електрически автомобили, които могат да зареждат само еднофазни и следователно много бавно в променливотоковата мрежа. Те включват например Jaguar I-Pace, Nissan Leaf, Hyundai Ioniq и Kona, Kia Soul и e-Niro и Opel Ampera-E. Juice Phaser има за цел значително да намали времето за зареждане на собствениците на такива модели. Устройството е свързано директно към битовата електрическа мрежа или чрез щепсел към 16A трифазен контакт и доставя 25 ампера за еднофазно зареждане. Вместо само 3,7 kW, дебитът вече е 5,8 kW, в съответствие с предписаните ограничения за небалансиран товар. Например Phaser трябва да може да зарежда 60 кВтч батерията на Opel Ampera-e за девет вместо за 15 часа с конвенционален адаптер за зареждане.