Разновидности зарядок для электромобилей
Электромобили неизбежно проникают в нашу жизнь. Все больше автовладельцев во всем мире отдают предпочтение «электричкам» вместо традиционных транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Со временем процент «чистых» EV — не гибридов — только вырастет. Хотя бы потому, что этого требуют все более ужесточающиеся экологические нормы. И тогда вопрос зарядных станций встанет еще более остро. Но перед тем, как рассказать вам обо всех возможных способах зарядки, вкратце остановимся на устройстве электромобиля и объясним некоторые основные принципы.
Что у него внутри, или Как устроен электромобиль
Вместо двигателя внутреннего сгорания электромобили используют один или несколько электромоторов. Преимущество подобной схемы не только в отсутствии вредных выбросов в атмосферу, но еще и в более высоком КПД (до 95%, тогда как у дизельного ДВС — до 45%), меньшем количестве деталей, относительной простоте конструкции, а также в низком центре тяжести — ведь, как правило, аккумуляторная батарея входит в силовую структуру кузова и располагается «в полу».
Несложно догадаться: если обычный автомобиль приходится заправлять на АЗС бензином или дизельным топливом, то EV-транспортные средства требуют зарядки аккумулятора электричеством. Тут нужно помнить о двух вещах. Во-первых, чем больше емкость батареи, тем больше запас хода электромобиля, но при этом больше времени нужно и на ее зарядку. Во-вторых, электродвигатель использует постоянный ток, тогда как в энергосетях общего пользования ток — переменный. Соответственно, в случае зарядки от обычной «розетки» вам будет нужен некий преобразователь. Его функции и берет на себя зарядное устройство автомобиля, которое к тому же выравнивает вольтаж внешней сети с вольтажом аккумуляторной батареи.
Суть любого зарядного устройства — в преобразовании одного вида электричества в другой — тот, который подходит заряжаемому электромобилю.
По-другому обстоит дело с так называемыми «быстрыми» зарядками. Они как раз позволяют отказаться от промежуточного звена в виде преобразующего зарядного устройства и заряжать электрокар сразу постоянным током. Правда, не все электромобили, к сожалению, поддерживают формат Fast Charge. Подробнее о видах быстрой зарядки и ее недостатках мы поговорим чуть ниже.
Суть любого зарядного устройства — в преобразовании одного вида электричества в другой — тот, который подходит заряжаемому электромобилю.
По-другому обстоит дело с так называемыми «быстрыми» зарядками. Они как раз позволяют отказаться от промежуточного звена в виде преобразующего зарядного устройства и заряжать электрокар сразу постоянным током. Правда, не все электромобили, к сожалению, поддерживают формат Fast Charge. Подробнее о видах быстрой зарядки и ее недостатках мы поговорим чуть ниже.
От чего зависит скорость зарядки электромобиля?
Даже школьнику известно, что скорость зарядки любого аккумулятора зависит в основном от силы тока. Электромобили — не исключение. Но если для пополнения заряда «домашних» девайсов вам достаточно, как правило, 1-3 ампер, то для того, чтобы быстро зарядить электрокар, такого «ампеража» недостаточно.
Для каждой аккумуляторной батареи обозначена максимальная сила зарядного тока. Если превысить ее, то это может сказаться не только на потере емкости батареи, но и даже привести к полному выходу ее из строя.
Именно поэтому чем выше сила тока, тем быстрее идет процесс зарядки. Так, например, некоторые станции зарядки постоянным током выдают до 250 А. Необходимо также учитывать и тот факт, что емкость аккумуляторов электромобилей гораздо выше, чем у любого другого устройства домашнего пользования. Соответственно, чем больше емкость, тем больше времени нужно для ее заполнения электричеством. Еще одним способом ускорения процесса зарядки является увеличение напряжения. Таким образом, трехфазная 380-вольтовая сеть всегда даст вам значительное преимущество.
Для каждой аккумуляторной батареи обозначена максимальная сила зарядного тока. Если превысить ее, то это может сказаться не только на потере емкости батареи, но и даже привести к полному выходу ее из строя.
Именно поэтому чем выше сила тока, тем быстрее идет процесс зарядки. Так, например, некоторые станции зарядки постоянным током выдают до 250 А. Необходимо также учитывать и тот факт, что емкость аккумуляторов электромобилей гораздо выше, чем у любого другого устройства домашнего пользования. Соответственно, чем больше емкость, тем больше времени нужно для ее заполнения электричеством. Еще одним способом ускорения процесса зарядки является увеличение напряжения. Таким образом, трехфазная 380-вольтовая сеть всегда даст вам значительное преимущество.
Классификация зарядных устройств для электромобилей (стандарты Европы)
В последние годы электромобили набирают все большую популярность благодаря своим многочисленным преимуществам перед традиционными автомобилями с двигателями внутреннего сгорания. Одно из главных преимуществ электромобилей состоит в их технических особенностях и инновациях.
Одной из главных инноваций является использование электрического двигателя вместо двигателя внутреннего сгорания. Электрический двигатель имеет более высокий КПД и моментальную отдачу, что обеспечивает большую динамичность и плавное ускорение автомобиля. Благодаря этому, электромобили могут достигать высоких скоростей и обгонять другие автомобили на дороге.
Вторым важным техническим преимуществом электромобилей является их низкая эксплуатационная стоимость. Электрические двигатели работают на электрической энергии, которая стоит гораздо дешевле бензина или дизельного топлива. Более того, электромобили не нуждаются в регулярном обслуживании двигателя, замене масла или фильтров, что значительно снижает эксплуатационные расходы для владельцев
Одной из главных инноваций является использование электрического двигателя вместо двигателя внутреннего сгорания. Электрический двигатель имеет более высокий КПД и моментальную отдачу, что обеспечивает большую динамичность и плавное ускорение автомобиля. Благодаря этому, электромобили могут достигать высоких скоростей и обгонять другие автомобили на дороге.
Вторым важным техническим преимуществом электромобилей является их низкая эксплуатационная стоимость. Электрические двигатели работают на электрической энергии, которая стоит гораздо дешевле бензина или дизельного топлива. Более того, электромобили не нуждаются в регулярном обслуживании двигателя, замене масла или фильтров, что значительно снижает эксплуатационные расходы для владельцев
Методы зарядки электромобилей
От обычной розетки 220 В
Самый простой и доступный абсолютно для всех способ — зарядка от бытовой «домашней» розетки с напряжением 220 В. В данном случае нужен лишь соответствующий кабель, который обычно прилагается к любому автомобилю и преобразует переменный ток сети в постоянный, нужный для батареи. На одном его конце — стандартная вилка, а на другом — разъем, который подходит для данного электрокара. Помимо этого, кабель оборудуется так называемым защитным блоком, который отслеживает температуру проводов и напряжение, что защищает электромобиль и дом от таких неприятностей, как перегрев (и возможное возгорание) или короткое замыкание.
Обратная сторона этого простейшего способа — низкая скорость зарядки и, соответственно, большие затраты времени. Российские электросети обычно не балуют конечных потребителей высокой силой тока, поэтому для того, чтобы зарядить до конца, например, аккумулятор на 60 кВт/ч (а такая емкость нынче доступна почти длявсех электромобилей), скорее всего, потребуются до 12 часов! В то же время столь медленный способ являетсясамым щадящим для батареи и повышающим срок ее службы.
Чем больше сила тока и скорость зарядки, тем за меньшее количество циклов вы «убьете» аккумулятор своего электромобиля.
Самый простой и доступный абсолютно для всех способ — зарядка от бытовой «домашней» розетки с напряжением 220 В. В данном случае нужен лишь соответствующий кабель, который обычно прилагается к любому автомобилю и преобразует переменный ток сети в постоянный, нужный для батареи. На одном его конце — стандартная вилка, а на другом — разъем, который подходит для данного электрокара. Помимо этого, кабель оборудуется так называемым защитным блоком, который отслеживает температуру проводов и напряжение, что защищает электромобиль и дом от таких неприятностей, как перегрев (и возможное возгорание) или короткое замыкание.
Обратная сторона этого простейшего способа — низкая скорость зарядки и, соответственно, большие затраты времени. Российские электросети обычно не балуют конечных потребителей высокой силой тока, поэтому для того, чтобы зарядить до конца, например, аккумулятор на 60 кВт/ч (а такая емкость нынче доступна почти длявсех электромобилей), скорее всего, потребуются до 12 часов! В то же время столь медленный способ являетсясамым щадящим для батареи и повышающим срок ее службы.
Чем больше сила тока и скорость зарядки, тем за меньшее количество циклов вы «убьете» аккумулятор своего электромобиля.
От электросети с напряжением 380 В
Обладателям 380-вольтовой домашней сети повезло больше, потому что они смогут значительно сократить время зарядки аккумулятора. Однако стандартным кабелем, преобразующим переменный ток в постоянный, здесь уже не обойтись. Для пополнения запаса батареи от 380 В необходимо иметь стационарное зарядное устройство, которое подключается к электросети по одному из двух возможных вариантов — однофазной или трехфазной схеме. К тому же для установки такой станции, как правило, необходимо получать разрешение местных электросетей.
Именно трехфазный вариант является наиболее предпочтительным и быстрым, ведь в данном случае вместо одной «линии» появляются три, что позволяет увеличить мощность зарядки с 7,5 кВт до 43 кВт при максимальной силе тока в 63 А. А это значит, что та же батарея на 60 кВт/ч зарядится полностью меньше чем задва часа! Правда, такой силы тока в России днем с огнем не сыскать, поэтому и время зарядки увеличитсяпропорционально. В любом случае 380-вольтовая сеть позволяет пополнить запасы электричества с гораздобольшей скоростью.
Обладателям 380-вольтовой домашней сети повезло больше, потому что они смогут значительно сократить время зарядки аккумулятора. Однако стандартным кабелем, преобразующим переменный ток в постоянный, здесь уже не обойтись. Для пополнения запаса батареи от 380 В необходимо иметь стационарное зарядное устройство, которое подключается к электросети по одному из двух возможных вариантов — однофазной или трехфазной схеме. К тому же для установки такой станции, как правило, необходимо получать разрешение местных электросетей.
Именно трехфазный вариант является наиболее предпочтительным и быстрым, ведь в данном случае вместо одной «линии» появляются три, что позволяет увеличить мощность зарядки с 7,5 кВт до 43 кВт при максимальной силе тока в 63 А. А это значит, что та же батарея на 60 кВт/ч зарядится полностью меньше чем задва часа! Правда, такой силы тока в России днем с огнем не сыскать, поэтому и время зарядки увеличитсяпропорционально. В любом случае 380-вольтовая сеть позволяет пополнить запасы электричества с гораздобольшей скоростью.
От быстрых зарядных станций с постоянным током
Как уже говорилось чуть выше, именно зарядка постоянным током на специальных станциях является самым мощным и быстрым вариантом. Сила тока в таких установках доходит до 125 А, напряжение — до 500 В, а мощность — до 65 кВт. Правда, для подключения к такого рода станциям необходим специальный провод с разъемом типа CHAdeMO (подробнее об этом — чуть ниже). К тому же не стоит забывать о том, что частое использование быстрых зарядных станций сильно сокращает срок службы аккумулятора.
Как уже говорилось чуть выше, именно зарядка постоянным током на специальных станциях является самым мощным и быстрым вариантом. Сила тока в таких установках доходит до 125 А, напряжение — до 500 В, а мощность — до 65 кВт. Правда, для подключения к такого рода станциям необходим специальный провод с разъемом типа CHAdeMO (подробнее об этом — чуть ниже). К тому же не стоит забывать о том, что частое использование быстрых зарядных станций сильно сокращает срок службы аккумулятора.
От Tesla Supercharger
Преимущество Tesla Supercharger — в мощности и, соответственно, скорости пополнения заряда аккумуляторной батареи. Максимальная мощность мировой сети Supercharger V2 — целых 120 кВт. Это означает, что даже самая объемная батарея Tesla Model S (90 кВт/ч) полностью заряжается всего за 40 минут!
А вот так выглядит сеть зарядок Supercharger, например, в Европе или центральной части США. Чувствуете разницу?
Более того, в прошлом году Tesla запустила Supercharger уже третьего поколения — V3. Его зарядная способность и эффективность еще выше — пиковая мощность в 250 кВт! Для этого предусмотрена совершенно новая конструкция с жидкостным охлаждением. Правда, для V3 нужен и новый специальный кабель. Но, согласитесь, результат впечатляет: всего за час можно получить запас хода более 1600 км (при наличии батареи нужной емкости)!
Преимущество Tesla Supercharger — в мощности и, соответственно, скорости пополнения заряда аккумуляторной батареи. Максимальная мощность мировой сети Supercharger V2 — целых 120 кВт. Это означает, что даже самая объемная батарея Tesla Model S (90 кВт/ч) полностью заряжается всего за 40 минут!
А вот так выглядит сеть зарядок Supercharger, например, в Европе или центральной части США. Чувствуете разницу?
Более того, в прошлом году Tesla запустила Supercharger уже третьего поколения — V3. Его зарядная способность и эффективность еще выше — пиковая мощность в 250 кВт! Для этого предусмотрена совершенно новая конструкция с жидкостным охлаждением. Правда, для V3 нужен и новый специальный кабель. Но, согласитесь, результат впечатляет: всего за час можно получить запас хода более 1600 км (при наличии батареи нужной емкости)!
Классификация разъемов для электромобилей
Несмотря на то, что электромобилей становится все больше, и почти каждая большая автомобильная компания имеет в модельном ряду либо электрокар, либо Plug-In гибрид, единого разъема для зарядки не существует до сих пор. Более того, виды разъемов зависят от страны или региона: Северная Америка, Европа, Китай и США — у всех разные. Каждый разработчик в свое время считал, что именно его «ноу-хау» окажется самым правильным и распространенным. Поэтому мы с вами вынуждены рассмотреть несколько «розеток», встречающихся в современном автомобильном мире.
Type 1 (J1772)
Еще в 2009 году американская организация SAE ввела в обиход пятиштырьковый разъем Type 1, или J1772. Это однофазный штекер для сетей с переменным током и напряжением 220–230 В с максимальной мощностью зарядки 7,4 кВт. Поначалу этот стандарт применяли только в Штатах, но после его модернизации (мощность — до 90–240 кВт, сила тока — до 600 А) вышло несколько европейских моделей с подобным разъемом.
Примеры автомобилей, использующих данный разъем:
- Audi A3 e-tron
- Ранние модификации BMW i3
- BMW i8, 330e и X5e
- Mercedes Benz C-Class C350 e и S500 e
- Nissan Leaf 24 и 30
- Гибриды Porsche Cayenne и Panamera
Type 2 (Mennekes)
В 2013 году Европейская комиссия развития экологичного транспорта приняла новый стандарт разъема для электрокаров — Type 2, или Mennekes (по названию компании-разработчика). Этот разъем и по сей день считается самым распространенным в Европе. В однофазном варианте максимальная мощность — такая же, как и у Type 1 — 7,4 кВт. А вот в трехфазной версии (380 В) домашние станции развивают до 22 кВт, а специализированные зарядные установки — до 43,5 кВт. В США же доступна модифицированная версия для Tesla с мощностью зарядки до 120 кВт.
Примеры автомобилей, использующих данный разъем:
Примеры автомобилей, использующих данный разъем:
- Hyundai Ioniq
- Kia Soul EV
- Opel Ampera-e (только однофазное подключение)
- Renault Zoe
- Европейские и американские Tesla
CCS Combo (Combined Charging System)
Разъем CCS — некая разновидность разъемов Type 1/Type 2 с двумя дополнительными силовыми контактами и возможностью не только пополнять батарею переменным током (200–500 В), но еще и с функцией быстрой зарядки постоянным — мощностью до 170 кВт. К сожалению, в России мощность все равно будет ограничена 50 кВт. К тому же разъемы CCS Combo разные в Европе, США и Японии. В Старом Свете предлагают разъем Combo 2, совместимый с Mennekes, а в США и Японии — Combo 1, который разработан на основе Type 1(J1772). CSS Combo 2 — один из самых распространенных на быстрых зарядных станциях в Европе вместе с CHAdeMO, о котором речь пойдет ниже.
Примеры автомобилей, использующих данный разъем:
Примеры автомобилей, использующих данный разъем:
- Volkswagen e-Golf и ID
- KIA Niro
- Hyundai eSUV
- Daimler EQ
- Focus Electric
CHAdeMO («charge de move»: заряжайся для движения — фр.)
CHAdeMO — двухконтактный разъем для зарядки постоянным током с максимальным напряжением 500 В, силой тока 125 А и мощностью до 200 кВт (c 2018 года существует также стандарт 2.0 с мощностью до 400 кВт). Эту систему разработали крупнейшие японские автопроизводители в сотрудничестве с компанией TEPCO. Широко используется не только в Японии, но и в Штатах, и в Европе.
- Примеры автомобилей, использующих данный разъем:
- Kia Soul EV
- Nissan Leaf 1 и 1.1
- Nissan e-NV200
- Citroen Berlingo
- Renault ZOE ZE
- Smart ED
- Tesla Model S
- Mercedes B250E
- Subaru
- Toyota
- Mitsubishi
- Mazda
GB/Т 20234
Зачастую этот стандарт называют упрощенно — GBT. Используется он только в электромобилях китайского производства. На вид очень похож на европейский Mennekes, но на самом деле технически абсолютно с ним несопоставим, хотя зарядные станции GBT изредка встречаются и в Европе, и в США. Более того, известны два типа разъемов GBT — для зарядки переменным и постоянным током.
Примеры автомобилей, использующих данный разъем:
Примеры автомобилей, использующих данный разъем:
- Zotye E200 EV и Z500 EV
- JAC iEV6E
- DongFeng E30L
- BYD E6
- и другие китайские компании
В заключение мы хотели бы привести вам еще больше примеров возможных зарядок для некоторых моделей электромобилей американского и европейского производства.
Сводная таблица разных типов зарядок для ряда европейских и американских автомобилей
