רכב חשמלי דולק

מכיוון שהעולם מתכונן לשחרר מהפכת EV, עדיין נכון שקצב ההסתגלות איטי. רכבים חשמליים (EVs) למרות היותם אמצעי תחבורה ירוק, חלק וזול יותר, עדיין לא נראה מעשי. הסיבה היא שתי מילים, עלות ומערכת אקולוגית. נכון לעכשיו, מחירי ה- EV מתומחרים באופן משמעותי בהשוואה למכוניות בנזין, מה שהופך אותה לבחירה פחות משמעותית עבור הקונים, ההתקדמות בטכנולוגיית הסוללות והתוכניות הממשלתיות צפויות להוזיל את עלויות ה- EV בעתיד.

החלק השני יהיה, אין מערכת אקולוגית מתאימה עבור הקונים להשתמש ברכב חשמלי ללא טרחה רבה. עם "Ecosystem" אני מתייחס לתחנות הטעינה כדי לטעון את החשמל שלך כשנגמר לך מיץ הסוללה. תאר לעצמך להשתמש ברכב בנזין כשאין לך תחנות דלק בעיירה שלך והמקום היחיד שאתה יכול למלא הוא אתה בבית, והוסף לכך שתצטרך מינימום של 6-8 שעות כדי לטעון EV אופייני. חברות רבות כמו טסלה, EVgo, נקודת טעינה וכו 'כבר הכירו בבעיה זו על ידי הקמת תחנות טעינה ברחבי הארץ. עם מדינות כמו הולנד, שהבטיחו לוותר על מנוע בנזין עד שנת 2035, בטוח שכבישי העתיד יוחלפו במנועי חשמל על פני מנועי בעירה פנימית והרבה תחנות טעינה של EV יופיעו סביבנו.

אבל, כיצד פועלות תחנות טעינה של EV ? האם תחנת טעינה אחת יכולה לטעון את כל סוגי הרכבים החשמליים? מהם סוגי המטענים לרכב חשמלי ? על אילו פרוטוקולים פועלים מטעני EV? במאמר זה נדון בתשובה לכל השאלות הללו ונבין גם מה מהווה תחנת טעינת רכב חשמלי ותתי המערכות שעומדות מאחוריה. לפני שתמשיך הלאה עליך לקרוא על הסוללות המשמשות ברכב חשמלי וכיצד מערכת ניהול הסוללות פועלת ברכב החשמלי.

ציוד לאספקת רכב חשמלי (EVSE)

הציוד המהווה תחנת טעינה לרכב חשמלי נקרא באופן קולקטיבי ציוד אספקת רכב חשמלי (EVSE). המונח פופולרי יותר, והוא אינו מתייחס אלא לתחנות הטעינה. יש אנשים שמתייחסים אליו גם כ- ECS שמשמעותו תחנת טעינה חשמלית.

EVSE מתוכנן ומתוכנן לטעון מארז סוללות באמצעות הרשת למשלוח כוח; חבילות סוללות אלה עשויות להיות ברכב חשמלי (EV) או ברכב חשמלי תוסף (PEV). הכוח, המחבר והפרוטוקול עבור EVSE אלה ישתנו בהתאם לעיצובו עליהם נדון במאמר זה.

מטענים ותחנות טעינה

לפני שנכנס לתחנות טעינה חשוב להבין מה קיים בתוך ה- EV ולאיזה חלק יחובר המטען. מרבית החשמליות כיום מגיעות עם מטען מובנה (OBC) והיצרן מספק גם מטען יחד עם הרכב. מטענים אלה יחד עם המטען הקולי יכולים לשמש את הלקוח לטעינת החשמלית שלו משקע החשמל בביתו ברגע שהוא / היא מקבלים אותו הביתה. אך מטענים אלה הם בסיסיים מאוד ואינם כוללים תכונות מתקדמות, ולכן בדרך כלל יידרשו כ- 8 שעות לטעון EV אופייני.

סוגי תחנות טעינה לרכב (EVSE)

ניתן לסווג תחנות טעינה באופן כללי לשני סוגים, תחנת טעינה לזרם חשמל ותחנת טעינה DC.

AC טעינה תחנה כפי שהשם מרמז מספקת טופס כוח AC לרשת אל EV אשר מומר מכן DC באמצעות מטען On-Board לחייב את הרכב. מטענים אלה נקראים גם מטענים רמה 1 ורמה 2 המשמשים במקומות מגורים ומסחר. היתרון של תחנת טעינה של זרם חילופין הוא שהמטען הקולי יווסת את המתח והזרם כנדרש עבור ה- EV ולכן אין חובה שתחנת הטעינה תקשר עם ה- EV. החיסרוןהוא כוח היציאה הנמוך שלו שמגדיל את זמן הטעינה. מערכת טעינת AC טיפוסית מוצגת בתמונה למטה. כפי שאנו יכולים לראות את זרם החשמל מהרשת מסופק ישירות ל- OBC דרך EVSE, ה- OBC ממיר אותו ל- DC ומטען את הסוללה דרך ה- BMS. חוט הפיילוט משמש כדי לחוש את סוג המטען המחובר ל- EV ולהגדיר את זרם הקלט הנדרש עבור ה- OBC. נדבר על כך בהמשך.

DC תחנת טעינה מקבל צורה כוח AC לרשת וממיר אותו מתח ושימושים DC זה לטעון את מארז סוללות ישירות על ידי על ידי עקיפת מטען On-Board (OBS). מטענים אלה מוציאים בדרך כלל מתח גבוה של עד 600 וולט וזרם של עד 400A המאפשר טעינה של EV בפחות מ- 30 דקות לעומת 8-16 שעות במטען AC. אלה נקראים גם מטענים ברמה 3 ומכונים בדרך כלל מטענים מהירים DC (DCFC) או מטענים סופר. היתרון של מטען מסוג זה הוא זמן הטעינה המהיר שלו ואילו החיסרון הוא ההנדסה המורכבת שלוהיכן שהוא צריך לתקשר עם EV כדי לטעון אותו ביעילות ובבטיחות. מערכת טעינה DC טיפוסית מוצגת למטה, כפי שאתה יכול לראות ש- EVSE מספק DC ישירות לחבילת הסוללה העוקפת את ה- OBS. ה- EVSE מסודר בערימות כדי לספק זרם גבוה ערימה אחת לא תוכל לספק זרם גבוה בגלל מגבלות מתג ההפעלה.

בדרך כלל המטענים ברמה 1 מיועדים לשימוש מגורים, אלה המטענים המסופקים על ידי היצרנים יחד עם ה- EV אשר באמצעותם ניתן להטעין את החשמל באמצעות שקעי חשמל רגילים לבית. אז הם עובדים על אספקת AC חד פאזית ויכולים להפיק בכל מקום בין 12A ל 16A ולוקח בערך 17 שעות לטעון EV של 24kWH. מטען 1 רמה יש לא הרבה תפקיד תחנות טעינה.

מטען 2 הרמה מסופק כעדכון עבור מטען ברמה 1 זה יכול להיות מותקן בתוך הבית, על פי בקשה מיוחדת ספק את הבית יש אספקת חשמל שלב מפוצל או יכול לשמש תחנות טעינת ציבור / מסחריות גם כן. מטענים אלה יכולים לספק זרם יציאה של 80A בשל מתח הכניסה הגבוה שלו ויכולים לטעון EV בתוך 8 שעות. מטען 3 רמה או מטענים סופר נועדו תחנות טעינה הציבור לבד. הם דורשים קלט זרם מתח רב פאזי מהרשת וצורכים יותר מ -240 קילוואט, כמעט פי 10 מיחידת מיזוג אוויר טיפוסית בביתנו. אז מטענים אלה דורשים הרשאה מיוחדת מהרשת להפעלה.

מטענים 2 רמה ורמה 3 נחשבים ליעילים יותר מאשר מטען 1 רמה מאז AC / DC ו DC / DC המרה מתרחשת EVSE עצמה. בגלל הגודל העצום והמורכבות של מטענים ברמה 2 ורמה 3 לא ניתן לבנות אותם בתוך רכב חשמלי מכיוון שהוא יגדיל את המשקל ויקטין את היעילות של החשמל.

סוג תחנת טעינה	רמת מטען	מתח אספקת מתח וזרם	מטען כוח	הגיע הזמן לטעון חבילת סוללה 24kWH
תחנת טעינה לזרם חשמל	דרגה 1 - מגורים	שלב יחיד - 120 / 230V ו- ~ 12 עד 16A	~ 1.44 קילוואט עד ~ 1.92 קילוואט	~ 17 שעות
תחנת טעינה לזרם חשמל	דרגה 2 - מסחרי	שלב מפוצל - 208 / 240V ו- ~ 15 עד 80A	~ 3.1 קילוואט עד ~ 19.2 קילוואט	~ 8 שעות
תחנת טעינה DC	רמה 3 - מגדש על	שלב יחיד - 300 / 600V ו- ~ 400A	~ 120 קילוואט עד ~ 240 קילוואט	~ 30 דקות

סוגים של מחברי טעינת EV

בדיוק כמו שהאירופאים פועלים ב -220 וולט 50 הרץ ובאמריקאים פועלים ב -110 וולט 60 הרץ, גם למכוניות החשמל יש סוגים שונים של מחברי טעינה בהתבסס על המדינה שבה הם מיוצרים. זה הוביל לבלבול בקרב יצרני ESVE מכיוון שלא ניתן להפוך אותם לאוניברסאליים בקלות עבור כל החשמליות. הסיווגים העיקריים של מחברים למטענים AC ולמטענים DC מופיעים להלן.

שקעי טעינה AC לרכב חשמלי:

בין השלושה הסוג הנפוץ ביותר של שקע טעינה לזרם חשמל הוא שקע JSAE1772 עם פופולרי בצפון אמריקה. כפי שאתה יכול לראות כי התקע / מחבר כולל חיבורים מרובים שלושת הפינים הרחבים מיועדים לשלב, ניטראלי ואדמה, בעוד ששני הפינים הקטנים משמשים לתקשורת בין המטען ל- EV (ממשק פיילוט), נדבר על כך בהמשך. ה- Mennekes או VDE-AR-E משמשים באירופה למערכת טעינה תלת-פאזית של AC ולכן יכולים להפיק הספק גבוה עד 44kW. Le-Grand הוא גם שקע דומה עם תריס בטיחותי למניעת כניסת פסולת לשקע הטעינה. על פי התקנים הטכניים, מוצע להשתמש רק בשקעי HSAE 1772 ושקעי VDE-AR-E בכל מטענים לעתיד.

שקעי טעינה DC לרכב חשמלי:

בצד המטען DC יש לנו את שקע המטען CHAdeMO שהוא סוג השקע הפופולרי ביותר. היא הוצגה על ידי יפן והותאמה במהרה על ידי צרפת וקוריאה. כיום ברוב החשמליות כמו עלה ניסאן, קיה וכו 'יש שקעים מסוג זה. לשקע שני פינים רחבים עבור מסילות החשמל DC וסיכות תקשורת לפרוטוקול CAN. כידוע מטעי DC ברמה 3 אינם משתמשים במטען המובנה ומכאן שהם צריכים לספק את המתח והזרם הנדרשים עבור חבילת הסוללה של ה- EV בפני עצמה. זה נעשה על ידי יצירת קישור תקשורת (קישור פיילוט) באמצעות פרוטוקול בקרת אזור הבקרה (CAN) עם ה- BMS של חבילת הסוללה. לאחר מכן ה- BMS מורה למטען להתחיל בתהליך הטעינה, עוקב אחריו ואז מבקש מהמטען להפסיק את הטעינה.

מכוניות טסלה יש סוג משלהם של מטענים שנקרא מטענים העל ולכן יש סוג של מחברים שלהם כפי שפורטה לעיל. אבל הם מוכרים מתאם שיכול להמיר את היציאה שלהם לחיוב במטענים של CHAdeMO או CSS. מטען ה- CDD הוא שקע מטען פופולרי נוסף המשלב מטענים מסוג AC וגם DC. כפי שניתן לראות בתמונה המטען שלו מחולק לשני קטעים כדי לתמוך גם ב- DC וגם ב- AC. זה יכול לתמוך ב- CAN ותקשורת קו חשמל (PLC) והוא נמצא בשימוש נרחב במכוניות אירופיות כמו אאודי, BMW, פורד, GM, פורשה וכו '. זה יכול לתמוך בפלט של עד 400kW DC ופלט AC של 43kW.

תחנת טעינה של AC EVSE - מטענים ברמה 1 ורמה 2

תחנת הטעינה דרגה 1 ורמה 2 פשוט חייבת לספק כוח זרם מטען על הסיפון ברכב חשמלי אשר ידאג לאחר מכן לתהליך הטעינה; זה עשוי להיראות במבט ראשון. אך הם נושאים באחריות להוכיח את כמות החשמל הנכונה מהגריד כנדרש על ידי ערכת הסוללה של EV על ידי תקשורת אליו באמצעות חוט פיילוט. תת המערכות הנמצאות בתחנת טעינה AC טיפוסית המיוצגת במסמך TI Training מוצגות להלן.

מטענים 1 רמה יש זרם תפוקה מקסימלית של 16A בגלל המגבלות של שקעי חשמל ביתיים, בעוד מטענים 2 Level יכולים לספק upto 80A כאשר פעלו בהיצע שלושה שלב. הן מטעי הרמה 1 והן הרמה 2, משתמשים בדרך כלל במחברי התקע הסטנדרטיים SAEJ1772.

כפי שניתן לראות קו החשמל (L1 ו- L2) מחובר למחבר J1772 למרות ממסר. ממסר זה ייסגר כדי להתחיל בתהליך הטעינה ונפתח עם השלמת הטעינה. תקשורת ה- Pilot Signal משמשת לאיתור מצב הסוללה ומערכת העיבוד המארחת מחליטה כמה חשמל יש לספק למטען הקולי. אנחנו נדבר