Подъезжайте к любому общественному быстрому зарядному устройству, и велика вероятность, что это устройство постоянного тока. Большие, те, которые могут добавить 100 миль пробега за пятнадцать или двадцать минут. Но что на самом деле происходит внутри корпуса? И почему это намного быстрее, чем подключиться к сети дома?
Наблюдая за тем, как водители подъезжают к этим станциям - некоторые уверенно, некоторые в замешательстве, - становится ясно, что не все понимают разницу между зарядкой переменным и постоянным током. И это нормально. Никому не нужно быть инженером-электриком, чтобы пользоваться зарядкой. Но понимание того, что такое Станция зарядки электромобилей постоянным током На самом деле, это облегчает планирование поездок, позволяет определиться с ожиданиями и, возможно, немного оценить инженерные решения.
Здесь мы рассмотрим, что представляют собой эти станции, как они работают и как вписываются в общую картину.
Чем зарядная станция постоянного тока для электромобилей отличается от обычной зарядки
Принципиальное различие заключается в том, где происходит преобразование переменного тока в постоянный. В каждом доме из стен выходит переменный ток (alternating current). Батареи EV хранят постоянный ток. Где-то это преобразование должно происходить.
Зарядка уровня 1 и уровня 2
При использовании стандартной домашней розетки или зарядного устройства уровня 2 преобразование происходит внутри автомобиля. Зарядное устройство (на самом деле это просто умный удлинитель) подает переменный ток в автомобиль, а бортовой преобразователь автомобиля меняет его на постоянный ток для аккумулятора. Этот бортовой преобразователь невелик - ведь он должен помещаться в автомобиле, - поэтому он работает относительно медленно.
Быстрая зарядка постоянного тока
Зарядная станция постоянного тока для EV выполняет преобразование до того, как энергия поступает в автомобиль. Большие стационарные преобразователи внутри шкафа превращают переменный ток сети в постоянный, а затем направляют его непосредственно в аккумулятор. Бортовой преобразователь автомобиля при этом полностью обходится. Вот почему это намного быстрее - промышленные преобразователи могут обрабатывать гораздо больше энергии, чем маленький, установленный в автомобиле.
С точки зрения наблюдения, именно поэтому зарядное устройство постоянного тока мощностью 50 кВт все еще быстрее, чем зарядное устройство уровня 2 мощностью 19 кВт, даже если цифры выглядят не так уж далеко друг от друга. Зарядное устройство постоянного тока не ограничено внутренним оборудованием автомобиля.
Основные компоненты зарядной станции постоянного тока для электромобилей
Внутри этого высокого шкафа находится гораздо больше, чем многие думают. Зарядная станция постоянного тока для EV - это, по сути, небольшая электростанция, предназначенная для парковок.
| Компонент | Что он делает |
|---|---|
| AC-DC преобразователь (выпрямитель) | Преобразует входящий переменный ток в постоянный; сердце станции |
| Силовые модули | Несколько небольших преобразователей, работающих параллельно для резервирования |
| Плата управления | Управление связью с автомобилем и сетью |
| Система охлаждения | Отвод тепла от силовой электроники (вентиляторы или жидкостное охлаждение) |
| Кабель и разъем | Передает постоянный ток на автомобиль; часто с жидкостным охлаждением для высокой мощности |
| Дозирование | Измеряет количество поставляемой энергии для выставления счетов |
| Дисплей или платежный терминал | Пользовательский интерфейс (хотя некоторые используют приложения) |
Модули питания и масштабируемость
Один из интересных конструктивных решений: многие станции используют несколько небольших модулей питания, а не один большой преобразователь. Если один из модулей выходит из строя, станция может продолжать работать на пониженной мощности вместо того, чтобы полностью отключиться. Некоторые станции также могут распределять энергию между несколькими кабинками - две машины подключаются, и станция распределяет между ними доступную мощность. Это лучше, чем если бы один автомобиль заряжался сам, а другой ждал.
Уровни мощности и скорость зарядки
Не все зарядные станции DC EV созданы одинаковыми. Номинальная мощность определяет скорость зарядки конкретного автомобиля, хотя сам автомобиль также имеет свои ограничения.
Общие номинальные значения мощности
- 50 кВт: начальный уровень быстрой зарядки постоянного тока. Добавляет около 150-200 миль дальности в час, в зависимости от автомобиля. Распространена на старых станциях и в некоторых городских районах.
- 150 кВт: текущий показатель. Добавляет 300-400 миль дальности в час. Хорошо работает с большинством современных EV.
- 350 кВт: сверхбыстрый. Добавляет 600-800 миль дальности в час. Только новые 800-вольтовые автомобили (Hyundai Ioniq 5, Kia EV6, Porsche Taycan) могут использовать все преимущества.
- 350 кВт+: Редкость. В основном это демонстрационные площадки или установки, рассчитанные на перспективу.
Роль автомобиля
Вот что удивляет многих новых владельцев EV. Если подключить Chevy Bolt к станции мощностью 350 кВт, он не будет заряжаться быстрее, чем от станции мощностью 50 кВт. Внутренние пределы Bolt достигают максимума около 55 кВт. Станция может предложить больше, но автомобиль не возьмет ее. Скорость зарядки всегда зависит от меньшего из того, что может обеспечить станция и что может принять автомобиль.
Как показывает практика, лучшей зарядной станцией DC EV для конкретного водителя является та, которая соответствует или немного превышает максимальную скорость его автомобиля. Постановка медленно заряжающегося автомобиля на сверхбыструю зарядную станцию не повредит, но и не поможет, а иногда обойдется дороже за кВт/ч.
Сеанс зарядки: Что происходит на самом деле
Подключение кажется простым, но за кулисами происходит целый разговор.
Рукопожатие
Когда разъем подключается к автомобилю, станция и автомобиль начинают общаться. Автомобиль сообщает станции свое максимальное напряжение, максимальный ток и текущее состояние заряда. Станция отвечает, что она может предоставить. Они договариваются о параметрах запуска.
Это рукопожатие происходит за считанные секунды. Но если оно не удается - автомобиль и станция не могут договориться или связь прерывается - сессия не начнется. Именно это часто происходит, когда зарядное устройство "не работает", хотя питание на нем есть. Что-то в цепи связи нарушилось.
Кривая зарядки
Быстрая зарядка постоянным током не является постоянной. Станция может выдавать полную мощность, когда батарея разряжена, а затем снижать ее по мере заполнения. Это и есть кривая зарядки. Типичный сеанс:
- 0-30%: Полная мощность (если машина позволяет)
- 30-60%: Постепенное сужение
- 60-80%: Пониженная мощность
- 80-100%: медленная струйка
По этой причине большинство водителей берут 80% в поездках. Последний 20% занимает почти столько же времени, сколько и первый 80%.
Тестирование и обслуживание
Для поддержания этих станций в рабочем состоянии требуются регулярные проверки. Техники используют специальные инструменты для проверки систем вывода, связи и безопасности. На сайте Тестер зарядных устройств EV имитирует подключение автомобиля и измеряет, выдает ли станция правильное напряжение, ток и протокол рукопожатия. Без такого тестирования мелкие неполадки могут остаться незамеченными, пока водитель не обнаружит разряженное зарядное устройство.
Типы разъемов и совместимость
В разных регионах используются разные штекеры. Это было источником путаницы на протяжении многих лет.
Северная Америка
- NACS (Североамериканский стандарт зарядки): Используется компанией Tesla. Становится все более распространенным среди других производителей.
- CCS1 (комбинированная система зарядки): Используется большинством автомобилей EV, не принадлежащих компании Tesla (Ford, GM, Hyundai, Kia, BMW и т. д.). Имеет два дополнительных контакта постоянного тока ниже стандартного разъема переменного тока J1772.
- CHAdeMO: используется в старых Nissan Leaf и некоторых других японских моделях. Быстро исчезает.
Европа
-CCS2: стандарт. Обязателен для всех новых DC Зарядные устройства для электромобилей.
- ХАДЕМО: Также исчезает.
Азия
Зависит от страны. В Китае используется GB/T. Япония использует CHAdeMO (хотя и переходит на CCS).
Для путешественников главный совет - знать, какой разъем установлен в автомобиле, и убедиться, что станция его поддерживает. Существуют адаптеры для некоторых комбинаций (например, NACS - CCS1), но не для всех.
Где быстрая зарядка постоянного тока имеет смысл
Не в каждом месте нужна быстрая зарядка постоянного тока. Их дорого устанавливать и эксплуатировать. Экономически выгоднее всего работать там, где люди проезжают мимо, а не паркуются часами.
Хорошие места для быстрой зарядки постоянным током:
- Остановки для отдыха на трассах и туристические плазы
- Заправочные станции рядом с выездами на шоссе
- Торговые центры вблизи основных коридоров
- Ресторанные ряды (места, где люди все равно останавливаются на 20-40 минут)
Плохое место для быстрой зарядки постоянным током:
- Офисная парковка (люди паркуются весь день; уровень 2 дешевле и достаточен)
- Многоквартирные комплексы (та же логика)
- Сельские районы с низким трафиком (не смогут окупить затраты на установку)
Наблюдая за развитием отрасли, можно сказать, что успешные сайты соответствуют скорости зарядки и времени пребывания. При большом времени пребывания (часы) используется уровень 2. При малом времени пребывания (минуты) используется быстрая зарядка DC. Попытки внедрить в место неправильный тип обычно приводят к неполному использованию.
Реальность затрат
Строительство зарядной станции для электромобилей постоянного тока - удовольствие не из дешевых. Только оборудование может стоить от $30 000 до $100 000 за единицу. Установка - рытье траншей, бетонные и электрические работы - часто добавляет еще от $50 000 до $150 000. Модернизация коммуникаций может увеличить общую сумму еще больше.
Вот почему общественные зарядки постоянного тока стоят дороже, чем домашние. За оборудование нужно платить, его нужно обслуживать и эксплуатировать. Водитель, платящий 40-60 центов за кВт/ч на общественной станции постоянного тока, покрывает эти расходы. Домашние зарядки по 10-15 центов за кВт/ч не имеют таких накладных расходов на инфраструктуру.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Насколько быстро работает зарядная станция постоянного тока по сравнению с домашней зарядкой?
Станция постоянного тока мощностью 150 кВт может увеличить запас хода на 200-300 миль в час. Домашнее зарядное устройство 2-го уровня добавляет 20-40 миль в час. Зарядка постоянным током происходит примерно в 5-10 раз быстрее.
Может ли любой EV использовать зарядную станцию постоянного тока?
Большинство современных EV могут, но не все. Автомобилю необходим вход, совместимый с постоянным током (CCS, NACS или CHAdeMO). Некоторые старые подключаемые гибриды и очень ранние EV работают только на переменном токе.
Повредит ли быстрая зарядка постоянным током аккумулятор?
Частая быстрая зарядка постоянным током приводит к несколько большему износу батареи, чем зарядка уровня 2, но современные EV оснащены системами терморегулирования, которые сводят эту разницу к минимуму. Нерегулярная быстрая зарядка (в поездках и т. д.) оказывает незначительное влияние на долгосрочное состояние батареи.
Russian 
English 
Spanish 
Portuguese 
French 
German 
Italian