Статья для понимания технологии зарядных станций для электромобилей?

Статья для понимания технологии зарядных станций для электромобилей?

Транспорт меняется в результате перехода на электромобили (ЭМ), и технология зарядки ЭМ является центральной в этом изменении. Водители ЭМ ведут переговоры с быстро меняющимся ландшафтом инфраструктуры зарядки, от понимания зарядки переменного тока против постоянного тока до изучения будущих инноваций, таких как интеграция транспортного средства с сетью.

Инфраструктура зарядки: основа внедрения электромобилей

Ключом к ускорению внедрения электромобилей является расширение зарядных станций для электромобилей. Эта основа включает домашние зарядки, общественные зарядные станции и зарядные сети. Чтобы облегчить нагрузку на водителей электромобилей и уменьшить беспокойство о запасе хода, инфраструктура должна соответствовать растущему количеству электромобилей на дорогах.

Общественные сети зарядки

Они необходимы для расширения диапазона электромобилей за пределы их баз. Сеть зарядных станций переменного и постоянного тока делает возможными поездки на электромобилях на большие расстояния. Плюс такие инновации, как Plug and Charge, позволяют транспортным средствам и зарядным станциям общаться друг с другом, делая процесс бесшовным, устраняя необходимость во внешней аутентификации.

Частные зарядные станции

Частные точки, включая домашние системы, по-прежнему популярны для ежедневной зарядки электромобилей. Но поскольку они полагаются на существующую электрическую инфраструктуру, балансировка спроса на энергию с пропускной способностью сети является ключом к производительности.

Переменный ток против постоянного тока

Зарядка электромобилей осуществляется двумя способами: переменным током (AC) и постоянным током (DC). Зарядка переменным током подразумевает, что бортовой преобразователь транспортного средства преобразует переменный ток от зарядной станции в постоянный ток для зарядки аккумулятора. С другой стороны, быстрая зарядка постоянным током обходит это преобразование, напрямую подавая постоянный ток в аккумулятор, что ускоряет процесс зарядки.

• Зарядка от сети переменного тока: медленнее, но часто достаточно для ежедневного использования, поэтому его часто используют в зарядных устройствах дома и на работе.
• Зарядка постоянным током: обеспечивает более высокую скорость зарядки, но требует более специализированной инфраструктуры, в основном используется на общественных зарядных станциях для быстрой подзарядки.

Понимание уровней зарядки

Существует три типа систем зарядки электромобилей: Уровень 1 (120 В), Уровень 2 (240 В) и Быстрая зарядка постоянным током. Уровень 1 использует стандартные домашние розетки для медленной зарядки, Уровень 2 более быстрый для зарядки в жилых и общественных помещениях, а Быстрая зарядка постоянным током является самой быстрой и используется в коммерческих точках для быстрой подзарядки.

• Уровень 1 Зарядка:Это для маломощного использования и может занять более 12 часов, чтобы полностью зарядить электромобиль. Хорошо подходит для ночной зарядки дома.
• Уровень 2 Зарядка:Зарядное устройство уровня 2 быстрее, чем уровень 1, способно зарядить большинство электромобилей за 4–6 часов, что подходит для использования дома, в общественных местах или на рабочем месте.
• Быстрая зарядка постоянным током:Самый быстрый метод — быстрая зарядка постоянным током, которая подает большую мощность непосредственно на аккумулятор и сокращает время зарядки до менее чем часа.

Различные разъемы для зарядки

Различные разъемы для зарядки соответствуют различным уровням зарядки электромобиля. В зависимости от уровня зарядки, марки автомобиля и местоположения, оборудование для питания электромобиля или зарядные устройства для электромобилей имеют различные разъемы.

• SAE-J1772:Зарядное устройство SAE J1772 — это стандартный разъем для всех электромобилей, не относящихся к Tesla, в Северной Америке как для зарядки электромобилей уровня 1, так и для зарядки уровня 2. Этот разъем широко доступен и совместим с большинством зарядных точек, что делает его хорошим вариантом для водителей электромобилей. Простая конструкция и поддержка обоих уровней мощности переменного тока.
• Разъем Тесла:Автомобили Tesla используют фирменную вилку, которая работает для всех трех уровней зарядки (уровень 1, уровень 2 и быстрая зарядка постоянным током). Tesla Supercharger предназначены только для автомобилей Tesla, но Tesla открыла свою сеть Supercharger для некоторых марок и моделей электромобилей с использованием адаптера NACS-CCS. Автомобили Tesla также могут получить доступ к другим точкам зарядки с помощью адаптера Tesla-J1772. Ознакомьтесь с нашей коллекцией адаптеров для электромобилей для получения дополнительных вариантов.
• CCS (Комбинированная система взимания платы):Система комбинированной зарядки (CCS) — это стандартный разъем для зарядных станций постоянного тока. Он объединяет разъем SAE-J1772 с двумя дополнительными контактами питания для быстрой зарядки, что делает его самым распространенным разъемом для быстрой зарядки постоянного тока в Северной Америке. Этот разъем поддерживает более быструю зарядку и используется многими марками автомобилей.
• ЧАдеМО:Разъем CHAdeMO — это стандарт быстрой зарядки постоянного тока, разработанный японской автомобильной промышленностью, используемый некоторыми брендами, такими как Nissan и Mitsubishi. Несмотря на надежность, он становится менее распространенным, поскольку все больше производителей принимают стандарт CCS для быстрых зарядных устройств постоянного тока. CHAdeMO по-прежнему обеспечивает быструю зарядку, но ограничен меньшим количеством транспортных средств.

Сети зарядки: расширение доступа

По мере того, как электромобили становятся все более распространенными, потребность в доступной и надежной сети зарядки стремительно растет. Точки зарядки больше не ограничиваются установками в домах; теперь они находятся в коммерческих районах, торговых центрах и вдоль автомагистралей. Расширение этих сетей имеет решающее значение для поддержки растущего рынка электромобилей, поэтому водители имеют инфраструктуру зарядки, где бы они ни находились.

Изменение стандартов: NACS против CCS

Дебаты между Североамериканским стандартом зарядки (NACS) и Комбинированной системой зарядки (CCS) становятся все жарче, поскольку все больше автопроизводителей и сетей зарядки принимают разные стандарты. Вот обзор каждого разъема:

NACS (Североамериканский стандарт зарядки)

Tesla Motors начала разработку NACS в 2022 году как слегка модифицированной версии своего фирменного разъема Supercharger. Этот стандарт зарядки использует связь по линии электропередачи (PLC) и протокол ISO 15118, поэтому он электрически совместим с любым электромобилем с разъемом CCS. Хотя NACS пока не является официальным стандартом SAE International, такие крупные автопроизводители, как Ford, GM и Rivian, обязались включить розетки NACS в свои автомобили к 2025 году.

Преимущества NACS:

• Эргономика:Вилка NACS меньше и легче, чем CCS.
• Надежность:Зарядные устройства NACS имеют более низкий уровень отказов, а сеть Tesla Supercharger надежна.
• Общественные пункты зарядки:Сеть Tesla Supercharger имеет больше общественных пунктов зарядки, чем CCS, несмотря на меньшее количество станций.
• Упрощенная зарядка:Подключай и заряжай, кредитные карты или приложения не нужны, а зарядка стала проще.

Минусы NACS:

• Меньше мест зарядки:Несмотря на то, что общественных точек больше, пунктов зарядки NACS меньше, чем CCS.

CCS (Комбинированная система взимания платы)

• Благодаря поддержке зарядки как переменным током (AC), так и постоянным током (DC), CCS уже много лет является известным стандартом зарядки в США. Благодаря высокому напряжению и возможностям быстрой зарядки эта система является фаворитом среди многих автопроизводителей, включая Mercedes-Benz, Hyundai, Kia и Volvo.

Преимущества CCS:

• Более быстрая зарядка:Зарядные устройства CCS могут развивать мощность 350 кВт, а зарядка происходит быстрее.
• Принятие в масштабах всей отрасли:Многие автопроизводители поддерживают CCS, поэтому она совместима со многими моделями электромобилей.
• Более широкая доступность:Станции CCS более распространены и их легче найти во многих районах.

Минусы CCS:

• Более объемный дизайн:Более крупные и тяжелые разъемы и кабели могут стать проблемой в плохую погоду.
• Более низкая надежность:Сообщается, что станции CCS имеют более высокий уровень отказов по сравнению с зарядными станциями Tesla Supercharger.

Сравнение NACS и CCS

Оба стандарта предлагают уникальные преимущества и проблемы. NACS может похвастаться лучшей эргономикой, оптимизированными процессами зарядки и более надежной инфраструктурой, в то время как CCS предлагает более быструю зарядку и более широкое распространение. В то время как разъемы NACS от Tesla оптимизированы для удобства пользователя, CCS подходит для более широкого спектра моделей электромобилей.

Преодоление проблем при зарядке электромобилей

Зарядка электромобилей имеет свой собственный набор проблем, от инфраструктуры до пропускной способности сети. Вот основные проблемы и решения.

1. Ограниченная инфраструктура для зарядки:Эту проблему могут решить большее количество государственных и частных сетей, поддерживаемых государственной политикой и государственно-частным партнерством.
2. Медленная зарядка:Инвестиции в быструю зарядку постоянным током и усовершенствованные технологии аккумуляторов могут сократить время зарядки, сделав зарядку электромобилей более удобной.
3. Напряжение сетки:Интеллектуальные сети и технология V2G (транспортное средство-сеть) могут сбалансировать нагрузку на сеть и предотвратить перебои с электроэнергией в часы пик.
4. Доступность зарядки:Увеличение числа зарядных станций в сельских и недостаточно обслуживаемых районах предоставит водителям электромобилей больше возможностей.
5. Взаимодействие сетей зарядки:Соглашения о роуминге и единые стандарты, такие как CCS, позволят беспрепятственно использовать различные сети зарядки.

Будущее технологии зарядки электромобилей

Будущее зарядки электромобилей сделает электромобили более доступными, удобными и эффективными. Вот что движет этим:

Технология двунаправленной зарядки

Двунаправленная зарядка позволяет электромобилям не только получать энергию из сети, но и возвращать ее обратно. Это означает, что транспортные средства могут быть мобильными накопителями энергии, поставляя электроэнергию в дома или сеть в часы пик. Например, системы Vehicle-to-Grid (V2G) могут стабилизировать сеть, позволяя транспортным средствам отправлять обратно избыточную энергию, что выгодно для потребителей и коммунальных компаний.

Двунаправленная зарядка, позволяющая автомобилям поставлять энергию во время отключений или пикового спроса, является ключом к более устойчивой и динамичной энергетической сети. А для владельцев электромобилей — энергетический арбитраж — продажа энергии во время пикового спроса.

Сверхбыстрые зарядные станции

Хотя водители электромобилей продолжают испытывать значительную обеспокоенность по поводу скорости зарядки, на горизонте уже появились сверхбыстрые зарядные станции. Цель последних достижений — сократить время зарядки с часов до минут. Количество станций, которые выдают 350 кВт и более, увеличивается, что значительно сокращает время зарядки. Время зарядки вскоре может стать таким же быстрым, как заправка на заправочной станции, благодаря твердотельным аккумуляторам и передовой технологии охлаждения.
Это не только сделает поездки на дальние расстояния более осуществимыми и желанными для владельцев электромобилей, но и уменьшит беспокойство по поводу запаса хода.

Беспроводная зарядка

Еще одним большим шагом для будущего электромобилей является беспроводная зарядка. Это позволяет заряжать транспортные средства, просто припарковав их на зарядной площадке, без необходимости в кабелях. Индуктивные системы зарядки используют электромагнитные поля для передачи энергии с площадки на земле на приемник в автомобиле. По мере совершенствования беспроводных технологий они могут даже позволить динамическую зарядку, когда электромобили заряжаются во время движения по специальным дорогам.

Беспроводная зарядка широко используется в автопарках и беспилотных автомобилях, поскольку транспортные средства всегда заряжаются без участия человека.

Системы «транспортное средство-сеть» (V2G)

Технология Vehicle-to-Grid (V2G) позволяет электромобилям быть децентрализованными электростанциями, отправляя неиспользованную энергию обратно в сеть. Это помогает сбалансировать сеть в часы пик и смягчить сбои в работе всей сети. Технология V2G превращает электромобили в активы сети, позволяя лучше интегрировать возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая, поставляя энергию во время затишья в генерации.

В будущем V2G станет стандартной функцией электромобилей, позволяя владельцам зарабатывать деньги или кредиты за участие в программах поддержки сетей.

Лучшие аккумуляторы и скорость зарядки

Будущие прорывы в области технологий аккумуляторов, включая твердотельные аккумуляторы для электромобилей, обеспечат более быструю зарядку, более длительные пробеги и лучшую безопасность. Твердотельные аккумуляторы заменяют жидкий электролит в обычных литий-ионных аккумуляторах на твердый материал, что обеспечивает более высокую плотность энергии и более быструю зарядку. Благодаря достижениям в области анодных и катодных материалов эти аккумуляторы могут заряжаться до 80% за несколько минут, меняя правила игры в зарядке электромобилей.

Это сделает электромобили более практичными для повседневного использования, и больше людей будут их переходить на них.

Единая система зарядки

Одной из проблем на сегодняшнем рынке электромобилей является наличие множества стандартов зарядки (например, CHAdeMO, CCS, Tesla's Supercharger). В будущем будет единая система зарядки, стандартизирующая разъемы и протоколы зарядки по всему миру. Это устранит проблемы совместимости и упростит зарядку для всех водителей электромобилей, упростив доступ к общественным зарядным станциям и развитию инфраструктуры.

В настоящее время ведется работа по глобальной стандартизации, а производители и политики работают над созданием более последовательной и совместимой системы взимания платы.

Умная зарядка и интеграция в сеть

Стратегически контролируя, когда и как электромобили заряжаются в ответ на спрос на электроэнергию и цены на электроэнергию, будущая интеллектуальная зарядка будет максимизировать использование энергии. Эти зарядные устройства будут подстраиваться под текущие условия с помощью ИИ и Интернета вещей, позволяя заряжать автомобили в часы непиковой нагрузки, когда стоимость энергии ниже и более экологична. Благодаря взаимодействию с солнечными панелями, домашними аккумуляторами и другими возобновляемыми источниками энергии интеллектуальная зарядка также может быть интегрирована с системами управления домашним энергоснабжением для контроля общего потребления энергии в домохозяйстве.
Обеспечивая более гибкую и эффективную энергосеть, эти системы оптимизируют преимущества возобновляемых источников энергии, одновременно снижая нагрузку в периоды высокого спроса.