Elektromos jármű be

Mivel a világ arra készül, hogy felszabadítsa az EV-forradalmat, még mindig igaz, hogy az alkalmazkodás üteme lassú. Annak ellenére, hogy zöldebb, gördülékenyebb és olcsóbb szállítási mód, az elektromos járművek még nem tűnnek praktikusnak. Ennek oka két szó, a költség és az ökoszisztéma. Jelenleg az elektromos járművek ára jelentősen megegyezik a benzinüzemű autókkal, így ez kevésbé jelentős választás a vásárlók számára, az akkumulátortechnika és a kormányzati rendszerek fejlődése várhatóan csökkenti az EV költségeit a jövőben.

A második rész az, hogy nincs megfelelő ökoszisztéma, hogy a vásárlók különösebb gond nélkül használhassák az elektromos járművet. Az „Ecosystem” -nél a töltőállomásokra utalok, hogy töltsék be az EV-t, ha elfogy az akkumulátorlé. Képzelje el, hogy benzinüzemű járművet használ, ha nincs benzinkút a városában, és az egyetlen hely, ahol utántölthet, az otthoni, és ehhez hozzá kell adnia legalább 6-8 órát egy tipikus EV töltéséhez. Számos vállalat, mint például a Tesla, az EVgo, a töltőállomás stb., Már elismerte ezt a problémát azzal, hogy országszerte töltőállomásokat hozott létre. Az olyan országokkal, mint Hollandia, akik azt ígérték, hogy 2035-ig feladják a benzinmotort, biztos, hogy a jövő útjait belső égésű motorok helyett elektromos járművekre cserélik, és sok EV töltőállomás jelenik meg körülöttünk.

De hogyan működik az EV töltőállomás ? Tölthet egyetlen töltőállomás minden típusú elektromos járművet? Milyen típusú elektromos jármű töltők vannak ? Milyen protokollokat követnek az EV töltőknél? Ebben a cikkben megvitatjuk a válaszokat ezekre a kérdésekre, és megértjük azt is, hogy mi képezi az elektromos jármű töltőállomást és a mögötte álló alrendszereket. Mielőtt továbblépne, olvassa el az elektromos járművekben használt akkumulátorokról és az akkumulátor-kezelő rendszer működéséről az elektromos járműveken belül.

Elektromos jármű-ellátó berendezések (EVSE)

Azokat a berendezéseket, amelyek egy elektromos jármű töltőállomást képeznek, együttesen elektromos járműellátó berendezésnek (EVSE) nevezünk. A kifejezés népszerűbb, és csak a töltőállomásokra utal. Vannak, akik ECS néven is emlegetik, ami az elektromos töltőállomást jelenti.

Az EVSE-t úgy tervezték és tervezték, hogy akkumulátort töltsön a Power Delivery rács segítségével; ezek az akkumulátorok lehetnek elektromos járműben (EV) vagy dugaszolható elektromos járműben (PEV). Ezeknek az EVSE-nek a tápellátása, csatlakozója és protokollja a kialakítás függvényében változik, amelyet ebben a cikkben tárgyalunk.

Fedélzeti töltők és töltőállomások

Mielőtt belépnénk a töltőállomásokba, fontos megérteni, hogy mi található az EV-ben, és a töltő melyik részéhez lesz csatlakoztatva. A legtöbb EV ma már beépített töltővel (OBC) érkezik, és a gyártó töltőt is biztosít a járművel együtt. Ezeket a töltőket a fedélzeti töltővel együtt az ügyfél felhasználhatja arra, hogy az elektromos energiát a ház elektromos konnektorából töltse fel, amint hazaér. De ezek a töltők nagyon egyszerűek, és nem rendelkeznek fejlett funkciókkal, ezért általában körülbelül 8 órát vesz igénybe egy tipikus EV töltése.

Az EV töltőállomások típusai (EVSE)

A töltőállomások nagyjából két típusba sorolhatók: AC töltőállomás és DC töltőállomás.

A váltakozó áramú töltőállomás, amint a neve is jelzi, biztosítja a váltakozó áramú áramot a hálózattól az EV-hez, amelyet aztán a fedélzeti töltővel a jármű töltésére egyenárammá alakítanak. Ezeket a töltőket más néven 1. és 2. szintű töltőknek használják, amelyeket lakó- és kereskedelmi helyeken használnak. Az AC töltőállomás előnye, hogy a fedélzeti töltő szabályozza a feszültséget és az áramot, ahogyan az az EV szükséges, ezért a töltőállomásnak nem kötelező kommunikálnia az EV-vel. A hátrányalacsony kimeneti teljesítménye, amely növeli a töltési időt. Az alábbi képen egy tipikus váltakozó áramú töltőrendszer látható. Mivel láthatjuk, hogy a hálózatról érkező AC-t az EVSE-n keresztül közvetlenül az OBC-hez juttatják, az OBC ezt DC-vé alakítja, és a BMS-en keresztül tölti az akkumulátort. A pilóta vezetéket arra használják, hogy érzékeljék az EV-hez csatlakoztatott töltő típusát, és beállítsák a szükséges bemeneti áramot az OBC számára. A későbbiekben erről még többet beszélünk.

Egy egyenáramú töltőállomás váltakozó áramot kap a hálózattól, egyenáramú feszültséggé alakítja és felhasználja az akkumulátor töltését közvetlenül a fedélzeti töltő (OBS) megkerülésével. Ezek a töltők általában 600 V-ig terjedő nagyfeszültséget és 400 A-ig terjedő áramot adnak ki, ami lehetővé teszi az EV töltését kevesebb, mint 30 perc alatt, szemben a váltóáramú töltő 8-16 órájával. Ezeket 3. szintű töltőknek is hívják, és közismert néven DC Fast Chargers (DCFC) vagy Super töltők. Az ilyen típusú töltőkészülékek előnye a gyors töltési idő, míg a hátrány a komplex tervezésahol hatékony és biztonságos töltéshez kell kommunikálnia az EV-vel. Az alábbiakban egy tipikus egyenáramú töltőrendszer látható, amint láthatja, hogy az EVSE az OBS megkerülésével közvetlenül biztosítja az egyenáramot az akkumulátorhoz. Az EVSE halmokban van elrendezve, hogy nagy áramot biztosítson. Az áramköri kapcsolók korlátai miatt egyetlen verem nem képes nagy áramot biztosítani.

Általában az 1. szintű töltőket lakossági használatra szánják. Ezeket a töltőket a gyártók biztosítják az EV-vel együtt, amelyek felhasználhatók az EV töltésére a szokásos házi konnektorokon keresztül. Tehát egyfázisú váltakozó áramú tápfeszültségen dolgoznak, és 12A és 16A között bárhol képesek kimenni, és körülbelül 17 órát vesz igénybe egy 24kWH-s elektromos töltés. Az 1. szintű töltőknek nincs nagy szerepe a töltőállomásokban.

A 2. szintű töltőt az 1. szintű töltő frissítéseként biztosítják , vagy házba telepíthető, külön kérésre, feltéve, hogy a ház osztott fázisú tápellátással rendelkezik, vagy használható nyilvános / kereskedelmi töltőállomásokon is. Ezek a töltők a magas bemeneti feszültség miatt akár 80A kimeneti áramot is képesek szolgáltatni, és 8 órán belül képesek tölteni egy EV-t. A 3. szintű töltő vagy a Super töltők kizárólag nyilvános töltőállomásokra szolgálnak. Többfázisú váltakozó áramú bemenetre van szükségük a hálózatból, és több mint 240 kW energiát fogyasztanak, ami majdnem tízszer annyi, mint egy otthonunkban alkalmazott tipikus légkondicionáló egység. Tehát ezekhez a töltőkhöz a működéshez külön engedély szükséges.

A 2. és 3. szintű töltők hatékonyabbnak tekinthetők, mint az 1. szintű töltők, mivel az AC / DC és DC / DC átalakítás magában az EVSE-ben történik. A 2. és 3. szintű töltők hatalmas mérete és összetettsége miatt nem építhetők be egy EV-be, mivel ez növelné az EV súlyát és csökkentené a hatékonyságát.

Töltőállomás típusa	Töltő szintje	AC tápfeszültség és áram	Töltő teljesítménye	A 24kWH-os akkumulátor töltésének ideje
AC töltőállomás	1. szint - lakossági	Egyfázisú - 120 / 230V és ~ 12-16A	~ 1,44 kW - ~ 1,92 kW	~ 17 óra
AC töltőállomás	2. szint - Kereskedelmi	Osztott fázis - 208 / 240V és ~ 15 - 80A	~ 3,1 kW-tól ~ 19,2 kW-ig	~ 8 óra
DC töltőállomás	3. szint - Töltő	Egyfázisú - 300 / 600V és ~ 400A	~ 120 kW ~ 240 kW	~ 30 perc

Az EV töltőcsatlakozók típusai

Ahogy az európaiak 220V 50Hz-en, az amerikaiak pedig 110V 60Hz-en működnek, az EV-k is különböző típusú csatlakozókkal rendelkeznek, attól függően, hogy milyen országban gyártják. Ez zavart vezetett az ESVE gyártók között, mivel nem lehet könnyen univerzálissá tenni az összes EV-t. Az AC és DC töltők csatlakozóinak fő osztályozása az alábbiakban található.

AC töltőaljzatok elektromos járművekhez:

A három leggyakoribb váltóáramú töltőaljzat közül a JSAE1772 csatlakozóaljzat Észak-Amerikában népszerű. Amint láthatja, hogy a dugónak / csatlakozónak több csatlakozása van, a három széles érintkezõ a fázis, a semleges és a földelés számára, míg a két kis csap a kommunikációra szolgál a töltõ és az EV között (pilóta interfész), erről késõbb még beszélünk. A Mennekes-t vagy a VDE-AR-E-t Európában háromfázisú váltakozó áramú töltőrendszerhez használják, így akár 44 kW teljesítményig is képesek nagy teljesítmény leadására. A Le-Grand hasonló biztonsági aljzattal ellátott aljzat, amely megakadályozza, hogy a törmelék a töltőaljzatba kerüljön. A műszaki szabványok szerint csak a HSAE 1772 és a VDE-AR-E aljzatokat javasoljuk használni a jövőben az összes váltóáramú töltőben.

DC töltőaljzatok elektromos járművekhez:

A DC töltő oldalán található a CHAdeMO töltő aljzat, amely a legnépszerűbb típusú aljzat. Japán vezette be, és hamarosan Franciaország és Korea adaptálta. Ma a legtöbb EV-nek, mint a Nissan Leaf, a Kia stb. Van ilyen típusú foglalata. Az aljzat két széles érintkezővel rendelkezik az egyenáramú tápvezetékekhez és a kommunikációs csapok a CAN protokollhoz. Mint tudjuk, a 3. szintű egyenáramú töltők nem használják a fedélzeti töltőt, ezért önmagukban kell biztosítaniuk a szükséges feszültséget és áramot az EV akkumulátorához. Ez egy kommunikációs kapcsolat (kísérleti kapcsolat) létrehozásával történik a Control Area Network (CAN) protokollon keresztül az akkumulátor BMS-jével. A BMS ezután utasítja a töltőt, hogy kezdje meg a töltési folyamatot, figyeli azt, majd felszólítja a töltőt, hogy állítsa le a töltést.

A Tesla autók saját típusú töltőkkel rendelkeznek, az úgynevezett szuper töltőkkel, ezért saját típusú csatlakozókkal rendelkeznek, amint az a fentiekben látható. De adnak el egy adaptert, amely átalakíthatja portjukat CHAdeMO vagy CSS töltőkkel történő töltésre. A CDD töltő egy másik népszerű töltőaljzat, amely egyesíti az AC és DC típusú töltőket. Amint a képen látható, a töltő két szegmensre van felosztva, hogy mind az egyenáramot, mind az AC-t támogassa. Támogatja a CAN és az elektromos vezetékes kommunikációt (PLC), és széles körben használják az európai autókban, mint például az Audi, a BMW, a Ford, a GM, a Porsche stb. Támogathatja akár 400 kW-os egyenáramú és 43 kW-os váltakozó áramú kimenetet.

EVSE AC töltőállomás - 1. és 2. szintű töltők

Az 1. és 2. szintű töltőállomásnak egyszerűen áramellátást kell biztosítania az elektromos jármű fedélzeti töltőjéhez, amely ezután gondoskodik a töltési folyamatról; ez első pillantásra nézhet. De ők viselik a felelősséget azért, hogy megfelelő mennyiségű energiát bizonyítsanak a hálózatról, amint azt az EV akkumulátorcsomag előírja, azzal, hogy Pilot vezetéken keresztül kommunikálnak vele. A TI képzési dokumentumban bemutatott tipikus váltóáramú töltőállomáson található alrendszerek az alábbiakban láthatók.

Az 1. szintű töltők maximális kimeneti árama 16A, a háztartási aljzatok korlátai miatt, míg a 2. szintű töltők akár 80A-t is képesek szolgáltatni, ha háromfázisú tápellátásban működnek. Mind az 1., mind a 2. szintű váltóáramú töltők általában a SAEJ1772 szabványos csatlakozót használják.

Amint láthatja, az AC tápvezeték (L1 és L2) relével csatlakozik a J1772 csatlakozóhoz. Ez a relé a töltési folyamat megkezdéséhez zárva lesz, és a töltés befejeztével kinyílik. A Pilot Signal kommunikációt használják az akkumulátor állapotának érzékelésére, és a gazdagép-feldolgozó rendszer eldönti, hogy mennyi energiát kell ellátni a fedélzeti töltővel. Majd megbeszéljük