Електрическо превозно средство включено

Тъй като светът се готви да разгърне EV революция, все още е вярно, че скоростта на адаптация е бавна. Електрическите превозни средства (EV), въпреки че са по-екологичен, по-плавен и по-евтин вид транспорт, все още не изглежда практичен. Причината са две думи, разходи и екосистема. Понастоящем електромобилите са на равни цени с бензиновите автомобили, което го прави по-малко важен избор за купувачите, а напредъкът в технологията на батериите и правителствените схеми се очаква да намали цената на EV в бъдеще.

Втората част би била, че няма подходяща екосистема, за да могат купувачите да използват електрическо превозно средство без много неприятности. С „Екосистема“ имам предвид станциите за зареждане, за да зареждате вашия EV, когато свършите батерията. Представете си, че използвате бензиново превозно средство, когато нямате бензиностанции във вашия град и единственото място, което можете да презаредите, е вкъщи, като към това ще ви трябват минимум 6-8 часа, за да заредите типичен EV. Много компании като Tesla, EVgo, зарядна точка и т.н. вече признаха този проблем, като създадоха станции за зареждане в цялата страна. Със страни като Холандия, които обещаха да се откажат от бензиновия двигател до 2035 г., е сигурно, че пътищата на бъдещето ще бъдат заменени с електромобили над двигатели с вътрешно горене и много станции за зареждане на електромобили ще се появят около нас.

Но как работят зарядните станции за EV ? Може ли една зарядна станция да зарежда всички видове електрически превозни средства? Какви са типовете зарядно устройство за електрически превозни средства ? Какви протоколи се спазват за зарядни устройства за EV? В тази статия ще обсъдим отговора на всички тези въпроси и ще разберем какво представлява станцията за зареждане на електрически превозни средства и подсистемите зад нея. Преди да продължите по-нататък, трябва да прочетете за батериите, използвани в електрическо превозно средство, и за това как работи системата за управление на батериите в Electrics Vehicle

Оборудване за доставка на електрически превозни средства (EVSE)

Оборудването, което представлява станция за зареждане на електрически превозни средства, се нарича общо оборудване за доставка на електрически превозни средства (EVSE). Терминът е по-популярен и не се отнася за нищо друго освен за зарядни станции. Някои хора го наричат ​​и ECS, което означава електрическа зарядна станция.

EVSE е проектиран и проектиран за зареждане на батерия, използвайки мрежата за доставка на енергия; тези пакети батерии може да присъстват в електрическо превозно средство (EV) или в електрическо превозно средство (PEV). Мощността, конекторът и протоколът за тези EVSE ще варират в зависимост от неговия дизайн, който ще обсъдим в тази статия.

Бордови зарядни и зарядни станции

Преди да влезем в зарядните станции е важно да разберем какво присъства вътре в EV и към коя част ще бъде свързано зарядното устройство. Повечето електромобили днес се предлагат с вградено зарядно устройство (OBC), а производителят предлага и зарядно устройство заедно с автомобила. Тези зарядни устройства, заедно с вграденото зарядно устройство, могат да бъдат използвани от клиента за зареждане на неговия електромобил от електрическия му контакт, веднага щом го прибере вкъщи. Но тези зарядни устройства са много основни и не се предлагат с разширени функции и следователно обикновено ще отнеме около 8 часа, за да заредите типичен EV.

Видове EV зареждащи станции (EVSE)

Станциите за зареждане могат да бъдат класифицирани най-общо в два типа, AC зарядна станция и DC зарядна станция.

Една AC станция за зареждане, както подсказва името осигурява AC форма на енергия в електрическа мрежа с EV, който след това се превръща в DC с помощта на зарядното на борда да се зарежда на превозното средство. Тези зарядни устройства се наричат ​​още зарядни устройства от ниво 1 и ниво 2, които се използват в жилищни и търговски обекти. Предимството на зарядната станция за променлив ток е, че вграденото зарядно устройство ще регулира напрежението и тока, както се изисква за EV, поради което не е задължително зарядната станция да комуникира с EV. Недостатъкъте неговата ниска изходна мощност, която увеличава времето за зареждане. Типична система за зареждане с променлив ток е показана на снимката по-долу. Както виждаме, че AC от мрежата се подава директно към OBC чрез EVSE, след това OBC го преобразува в DC и зарежда батерията чрез BMS. Пилотният проводник се използва за засичане на типа зарядно устройство, свързано към EV, и задаване на необходимия входен ток за OBC. Ще обсъдим повече за това по-късно.

A DC зареждане станция получава AC форма мощност на мрежата и я преобразува в постоянно напрежение и употреби се зарежда батерията директно от по-преминаване на бордовото зарядно устройство за (OBS). Тези зарядни устройства обикновено извеждат високо напрежение до 600V и ток до 400A, което позволява EV да се зарежда за по-малко от 30 минути в сравнение с 8-16 часа на зарядно устройство с променлив ток. Те се наричат ​​още зарядни устройства от ниво 3 и широко известни като DC зарядни устройства (DCFC) или Super зарядни устройства. Предимството на този тип зарядно устройство е бързото време за зареждане, докато недостатъкът е сложното инженерствокъдето трябва да комуникира с EV, за да го зарежда ефективно и безопасно. Типична система за зареждане с постоянен ток е показана по-долу, както можете да видите EVSE осигурява DC директно към батерията, заобикаляйки OBS. EVSE е подреден в стекове, за да осигури висок ток, а един стек няма да може да осигури висок ток поради ограниченията на превключвателя на захранването.

Обикновено зарядните устройства от ниво 1 са предназначени за битови нужди, това са зарядните устройства, които се предоставят от производителите заедно с EV, които могат да се използват за зареждане на EV чрез стандартни електрически контакти. Така те работят върху еднофазно захранване с променлив ток и могат да извеждат навсякъде между 12A и 16A и отнема около 17 часа, за да заредят EV от 24kWH. A Level 1 зарядно няма много роля в станции за зареждане.

Зарядното устройство от ниво 2 се предлага като актуализация за зарядно устройство от ниво 1 , може да бъде инсталирано в къщата, при специална заявка, при условие че къщата има двуфазно захранване или може да се използва и в обществени / търговски зарядни станции. Тези зарядни устройства могат да осигурят до 80A изходен ток поради високото си входно напрежение и могат да зареждат EV за 8 часа. На зарядното ниво 3 или супер зарядни устройства са предназначени за самостоятелно публично станции за зареждане. Те се нуждаят от многофазен променлив ток от мрежата и консумират повече от 240 kW, което е почти 10 пъти повече от типичния климатик в нашия дом. Така че тези зарядни устройства изискват специално разрешение от мрежата, за да работят.

Зарядните устройства от ниво 2 и ниво 3 се считат за по-ефективни от зарядното устройство от ниво 1, тъй като преобразуването AC / DC и DC / DC се извършва в самия EVSE. Поради огромния размер и сложност на зарядни устройства от ниво 2 и ниво 3, те не могат да бъдат вградени в EV, тъй като това би увеличило теглото и ще намали ефективността на EV.

Тип зарядна станция	Ниво на зарядното устройство	AC захранващо напрежение и ток	Зарядно устройство	Време е да заредите батерия от 24kWH
Станция за зареждане с променлив ток	Ниво 1 - Жилищни	Еднофазна - 120 / 230V и ~ 12 до 16A	~ 1,44 kW до ~ 1,92kW	~ 17 часа
Станция за зареждане с променлив ток	Ниво 2 - Търговско	Разделена фаза - 208 / 240V и ~ 15 до 80A	~ 3,1 kW до ~ 19,2 kW	~ 8 часа
Станция за зареждане с постоянен ток	Ниво 3 - Нагнетател	Еднофазна - 300 / 600V и ~ 400A	~ 120 kW до ~ 240 kW	~ 30 минути

Видове конектори за зареждане на EV

Точно както европейците работят на 220V 50Hz, а американците работят на 110V 60Hz, EV също имат различни видове конектори за зареждане в зависимост от държавата, в която се произвежда. Това доведе до объркване сред производителите на ESVE, тъй като те не могат да станат универсални лесно за всички електромобили. Основните класификации на съединителите за зарядни устройства за променлив ток и зарядни устройства за постоянен ток са дадени по-долу.

AC контакти за зареждане на електрически превозни средства:

Сред трите най-често срещаният тип контакт за зареждане с променлив ток е контактът JSAE1772 с популярен в Северна Америка. Както можете да видите, щепселът / конекторът има множество връзки, трите широки щифта са за фаза, неутрал и земя, докато двата малки щифта се използват за комуникация между зарядното устройство и EV (пилотен интерфейс), ще обсъдим повече за това по-късно. Mennekes или VDE-AR-E се използва в Европа за трифазна система за зареждане с променлив ток и следователно може да издава висока мощност до 44kW. Le-Grand също е подобен гнездо със защитен затвор, за да се предотврати навлизането на отломки в гнездото за зареждане. Съгласно техническите стандарти само HSAE 1772 и гнездата VDE-AR-E се препоръчват да се използват във всички зарядни устройства за променлив ток в бъдеще.

DC контакти за зареждане на електрически превозни средства:

От страната на зарядното устройство за постоянен ток имаме гнездо за зарядно устройство CHAdeMO, което е най-популярният тип гнездо. Представен е от Япония и скоро адаптиран от Франция и Корея. Днес повечето електромобили като Nissan Leaf, Kia и т.н. имат такива типове контакти. Гнездото има два широки щифта за релсите за постоянен ток и комуникационни щифтове за CAN протокол. Както знаем зарядните устройства за ниво 3 на постоянноток не използват вграденото зарядно устройство и следователно трябва сами да осигурят необходимото напрежение и ток за батерията на EV. Това се прави чрез установяване на комуникационна връзка (пилотна връзка) чрез протокол Control Area Network (CAN) с BMS на батерията. След това BMS инструктира зарядното устройство да започне процеса на зареждане, наблюдава го и след това изисква зарядното устройство да спре зареждането.

Автомобилите на Tesla имат собствен тип зарядни устройства, наречени супер зарядни устройства и следователно имат свой собствен тип съединители, както е показано по-горе. Но те продават адаптер, който може да преобразува техния порт, за да се зарежда със зарядни устройства CHAdeMO или CSS. CDD зарядното устройство е друго популярно гнездо за зарядно устройство, което съчетава както зарядни, така и променлив ток. Както можете да видите на изображението, зарядното устройство е разделено на два сегмента, за да поддържа DC и AC. Той може да поддържа CAN и Power Line Communication (PLC) и се използва широко в европейски автомобили като Audi, BMW, Ford, GM, Porsche и др. Може да поддържа до 400kW DC изход и 43kW AC изход.

Зарядна станция за променлив ток EVSE - зарядни устройства от ниво 1 и ниво 2

Станцията за зареждане на ниво 1 и ниво 2 просто трябва да подава променливотоково захранване на бордовото зарядно устройство в електрическо превозно средство, което след това ще се грижи за процеса на зареждане; това може да изглежда на пръв поглед. Но те носят отговорността да докажат правилното количество енергия от мрежата, както се изисква от EV батерията, като комуникират с нея чрез пилотна жица. Подсистемите, присъстващи в типична зарядна станция за променлив ток, представени в документа за обучение на TI, са показани по-долу.

Зарядните устройства от ниво 1 имат максимален изходен ток от 16А поради ограниченията на битовите контакти, докато зарядните устройства от ниво 2 могат да осигурят до 80А, когато работят в трифазно захранване. И двете зарядни устройства за променлив ток от ниво 1 и ниво 2 обикновено използват стандартните щепселни съединители SAEJ1772.

Както виждате, променливотоковата линия (L1 и L2) е свързана към съединителя J1772 чрез реле. Това реле ще бъде затворено, за да започне процеса на зареждане, и ще се отвори, когато зареждането приключи. Комуникацията Pilot Signal се използва за откриване на състоянието на батерията и системата за обработка на хоста решава колко енергия да се подава към вграденото зарядно устройство. Ще обсъдим