Меню

Мощность тока для электромобиля

Электромобили: потребление, ёмкость батареи и дальность хода

Видя что многие мои читатели очень мало знают о современных электромобилях, решил написать краткий «курс молодого бойца».

Потребление современного электромобиля довольно низкое, порядка 120-300 Вт·ч (Ватт-час) на км, в зависимости от модели, от времени года и от того, как вы водите и по каким дорогам вы ездите. В самих машинах эта величина обычно выражается сколько кВт·ч вы используете для того, чтобы проехать 100 км. То есть, если для Nissan Leaf летом первая величина 140-160 Вт·ч на км, вторая будет 14-16 кВт·ч. Усреднённое потребление легковых электромобилей можно считать около 200 Вт·ч на км или 20 кВт·ч на 100 км (включая зиму и движение по трассе с высокой скоростью, где расход заметно выше).

Батарея обычно находится между осями электромобиля

Батарея обычно находится между осями электромобиля

Ёмкость батареи выражается в кВт·ч и постоянно растёт. Если в ранних электромобилях (2013-2016) типичной была ёмкость между 20 и 30 кВт·ч, то сейчас нормальная величина около 60 кВт·ч и у самых дорогих моделей она доходит до 100 кВт·ч (например, Tesla Model S 100D). Вот, к слову, как изменялась ёмкость батареи и дальность хода Nissan Leaf, одного из самых популярных электромобилей с 2010 по 2019 годы:

https://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/OVERVIEW/li_ion_ev.html. Данные для дальности хода в японском стандарте JC08, очень оптимистичном (нереальном)

https://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/OVERVIEW/li_ion_ev.html. Данные для дальности хода в японском стандарте JC08, очень оптимистичном (нереальном)

Ещё один важный параметр для батареи — это её ёмкость НЕТТО и БРУТТО. БРУТТО — это полная ёмкость батареи, НЕТТО — эта та, которую вам разрешают использовать. Так как полная разрядка до 0% и максимальная зарядка до 100% ускоряют деградацию батареи (потерю ёмкости), все производители встраивают два буфера в батарею для продления её жизни. Буфер «снизу» не даёт разряжать батарею до 0%. Это значит что когда ваша батарея опустится до, скажем 7%, ваш электромобиль покажет 0% заряда батареи и отключится. Буфер «сверху» не позволят зарядить батарею до 100%. То есть, когда электромобиль заряжен до, скажем 90%, на приборной панели вы видите 100%.

Буфера на электромобиле (https://www.emobilitysimplified.com/2020/06/why-rapid-charger-stops-charging-at-90-percent-battery.html)

Буфера на электромобиле (https://www.emobilitysimplified.com/2020/06/why-rapid-charger-stops-charging-at-90-percent-battery.html)

Кроме того, это позволяет сохранять постоянным дальность хода: деградация батареи «съедает» часть ёмкости буферов в первые годы жизни и водитель не замечает никакой разницы.

Дальность хода зависит от ёмкости батареи и потребления. Она обычно выражается в значении полученным по одному из стандартных тестов автомобилей (NEDC, WLTP или EPA). Эти тесты созданы для симуляции реальных условий для определения потребления и дальности хода электромобиля. Стандарт NEDC считается самым старым и слишком оптимистическим (то есть, даёт нереально высокую дальность хода, недостижимую в реальных условиях), и поэтому больше не используется. WLTP — используемый в Европе — более или менее показывает дальность хода при смешанной езде летом (город + не быстрая дорога), в то время как EPA — американский стандарт — может считаться наиболее приближённым к реальным условиям.

Вот, например дальность хода для Nissan Leaf E+ с батареей в 62 кВт·ч. Тесты сделаны в Норвегии.

https://www.naf.no/elbil/elbiler-i-norge/nissan-leaf-2018/rekkeviddetest-nissan-leaf-62-kwt/

https://www.naf.no/elbil/elbiler-i-norge/nissan-leaf-2018/rekkeviddetest-nissan-leaf-62-kwt/

У этого Лифа по WLTP стандарту дальность хода получается 385 км, но тестеры смогли проехать почти 397 км летом и 299 зимой. Довольно-таки хорошо.

А вот данные по Tesla Model 3, с батареей в 75 кВт·ч брутто (нетто 72,5):

https://www.naf.no/elbil/elbiler-i-norge/tesla-model-3/rekkeviddetest-tesla-model-3-lr-vinter-2020/

https://www.naf.no/elbil/elbiler-i-norge/tesla-model-3/rekkeviddetest-tesla-model-3-lr-vinter-2020/

То же самое, по WLTP стандарту дальность хода получается 560км, но тестеры смогли проехать почти 612 км летом и почти 405 зимой.

А вот, например, небольшое сравнение дальности хода для разных электромобилей в WLTP:

https://www.statista.com/chart/17132/the-electric-cars-that-will-get-you-the-furthest/

https://www.statista.com/chart/17132/the-electric-cars-that-will-get-you-the-furthest/

На этом останавливаюсь, чтобы не перегружать читателей. Если вы считаете, что я что-то не так написал или можно ещё что-то добавить, не стесняйтесь комментировать.

Мои записи про электрокары в Норвегии:

Взрывающаяся Тесла (про пожароопасность электромобилей)

Секрет успеха электрокаров (Почему электрокары так популярны в Норвегии)

Источник

Зарядка электротранспорта

Заряд электромобиля и скорость заряда аккумуляторов

Если Вы хотите приобрести электромобиль, то наверняка планируете производить его зарядку от обычной розетки дома или на работе. Требования к зарядке электромобиля среднего размера аналогичны электрическим параметрам электроплиты, которая при напряжении сети 220 В требует силу тока 40 А, имея мощность 9,6 кВт. В большинство среднеразмерных электромобилей встраивают 6,6 кВт зарядное устройство, способное зарядить аккумуляторную батарею за время от 4 до 5 часов (6,6 кВт определяется умножением 220 В на 30 А).

Мощность бортового зарядного устройства часто ограничена стоимостью, размерами или проблемой тепловыделения. При наличии трехфазной сети переменного тока, доступной, к слову, на большинстве территории Европы, бортовое зарядное устройство можно сделать меньше, чем при двухфазной системе. Например, компания Renault производит компактные трехфазные бортовые зарядные устройства, мощность которых варьируется от 3 до 43 кВт.

По всему миру неуклонно растет количество зарядных станций для электромобилей, которые поделены на три категории исходя из своих параметров:

Категория 1. Подключение к обычной бытовой розетке 230 В,

6 А (115 В, 15 А в Америке). Это однофазное подключение имеет около 1,5 кВт мощности, а время зарядки составляет от 7 до 30 часов в зависимости от размера аккумуляторной батареи. Категория 1 соответствует требованиям ночной зарядки электровелосипедов, скутеров, электроколясок и подключаемых гибридных автомобилей с мощностью, не превышающей 12 кВт*ч.

Категория 2. Двухполюсное подключение, 230 В, 30 А; время зарядки среднеразмерного электромобиля составляет от 4 до 5 часов. Зарядные станции этой категории являются наиболее распространенным как в домашних, так и в общественных условиях. Такая станция имеет мощность около 7 кВт, что вполне достаточно для 6,6 кВт бортового зарядного устройства электромобиля. Стоимость материалов и установки этой станции составляет порядка $750. Но все же при зарядке в домашних условиях ее не следует проводить одновременно с другими энергопотребляющими мероприятиями, такими как приготовление еды на электроплите или стирка в большой стиральной машине.

Категория 3. Быстрое зарядное устройство постоянного тока; 400-600 В, до 300 А; служит для ультрабыстрой зарядки в обход бортового зарядного устройства путем подачи питания непосредственно к аккумуляторной батарее. Зарядные устройства третьей категории обеспечивают мощность до 120 кВт, что позволяет зарядить литий-ионный аккумулятор до 80% в течение 30 минут. Потребляемая мощность сопоставима с пятью домохозяйствами.

Standard Range AGM Deep Cycle Range AGM Gellyte Range GEL
свинцово-кислотные аккумуляторы аккумуляторы для газового котла гелевые аккумуляторы 12 вольт 100 ач и 200 ач
10 — 12 лет / 600 циклов 10 — 12 лет / 700 циклов 10 — 12 лет / 750 циклов
универсальная серия AGM для глубоких разрядов AGM универсальная серия GEL

В 1990-е и 2000-е годы производители электромобилей предприняли совместные усилия по разработке универсального порта для зарядки, это привело к появлению SAE J1772, 5-клеммного разъема для переменного тока с возможностью передачи данных. Недостатком этого порта является время зарядки, соответствующее второй категории, то есть длящееся несколько часов.

Производители электромобилей соглашаются, что будущее электротранспорта лежит в быстрой зарядке. В то время как вторая категория зарядных станций может обеспечить около 40 км пробега за час зарядки, ультрабыстрая зарядка постоянным током заполнит аккумулятор до 80% всего лишь за 30 минут. Это позволяет избавить электромобиль от славы “пригородной” машины и позиционироваться как туристическое транспортное средство, что сейчас активно и используется в маркетинге.

Впервые ультрабыстрая зарядка постоянным током была разработана в Японии для Nissan Leaf и Mitsubishi MiEV и получила название CHAdeMO; этот стандарт состоит из 2 разъемов — один двухклеммный непосредственно для зарядки постоянным током, а второй – для передачи данных через CAN-BUS. Стандарт CHAdeMO был разработан в 2008 году такими компаниями как TEPCO (Токийская энергетическая компания), Nissan, Mitrubishi, Fuji Heavy Industries и Toyota. Этот разъем заряжает аккумуляторную батарею напряжением 500 В и током 125 А, что образует мощность на уровне 62,5 кВт. CHAdeMO расшифровывается как “CHArge on the MOve”, что в переводе с английского — «зарядка на ходу». Сам разъем можно увидеть на рисунке 1.

Заряд электромобиля и скорость заряда аккумуляторов

Рисунок 1: Штепсель стандарта CHAdeMO, разработанный в Японии в 2008 году. Электромобили Nissan и Mitsubishi используют именно эту технологию для ультрабыстрой зарядки. CHAdeMO использует постоянный ток напряжением 500 В и силой 125 А, что обеспечиват до 62,5 кВт мощности.

Несмотря на то что разъем CHAdeMO неплохо зарекомендовал себя, на Западе его не поддержали, ссылаясь на «технические проблемы». О реальных причинах такого неприятия мы можем только догадываться, но факт остается фактом — Сообщество автомобильных инженеров (англ. Society of Automotive Engineers — SAE) отвергло CHAdeMO.

Marin GEL Range Deep Cycle GEL Range Solar GEL Range
аккумулятор для электромотора аккумуляторы глубокого разряда аккумуляторы для солнечных батарей
10 — 12 лет / 800 циклов 10 — 12 лет / 800 циклов 10 — 12 лет / 800 циклов
для электромоторов лодок и катеров для глубоких циклических разрядов для солнечных электростанций

После долгих задержек, в 2012 году, SAE разработал свой собственный стандарт ультрабыстрой зарядки постоянным током, известный также как Combo Charging System (CСS). Задержка в принятии стандарта мешала развитию инфраструктуры CHAdeMO, и поговаривают, что эти действия были преднамеренными.

Чтобы сохранить совместимость с зарядкой второй категории, CCS был создан на основе существующего стандарта J1772 путем добавления к нему дополнительного двухклеммного разъема для постоянного тока. Во время зарядки от сети переменного тока CCS работает аналогично своему родителю, используя клеммы для переменного тока и для передачи данных, которые включают в себя информацию для регулировки напряжения, скорости зарядки и момента окончания зарядного процесса. Ультрабыстрая зарядка постоянным током использует тот же протокол связи, но уже другие зарядные клеммы. На рисунке 2 показаны штепсели и разъемы для зарядки переменным и постоянным током.

Заряд электромобиля и скорость заряда аккумуляторов

Рисунок 2: SAE J1772 Combo Charging System (CCS). CCS совместим со второй категорией зарядки при использовании верхнего круглого разъема, а для третьей категории необходимо дополнительно подключать и второй разъем с клеммами для постоянного тока. SAE J1772 делит зарядку на 4 уровня:

Уровень 1: переменный ток, 120 В, 12-16 А, до 1,92 кВт

Уровень 2: переменный ток, 240 В, 80 А, 19,2 кВт

Уровень 3: постоянный ток, 200-500 В, до 80 А (40 кВт)

Уровень 4: постоянный ток, 200-500 В, до 200 А (100 кВт)

Стандарт SAE Combo или CCS де-факто является мировым стандартом для зарядки второй и третьей категории, так как его в 2011 году поддержали такие автопроизводители как Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porshe и Volkswagen. Chevy Spark, выпущенный в 2013 году, стал первым электромобилем с поддержкой SAE Combo. В связи с этим ведутся разговоры о прекращении использования CHAdeMO. Для совместимости некоторые электромобили с CHAdeMO, например, новые Nissan Leaf, дополнительно оборудуются разъемом SAE J1772, способным производить зарядку второй категории. Некоторые же производители зарядных устройств, в том числе и ABB, размещают оба зарядных разъема на своих устройствах.

Компания Tesla Motors имеет собственное мнение насчет стандартов зарядки и решила пойти по пути создания уникальной системы. Их эксклюзивная «Суперзарядка» заполняет аккумуляторную батарею до 80% в течение 40 минут, обеспечивая этим дальность пробега в 270 км. В то время как некоторые игроки рынка электромобилей критикуют Tesla за создание собственного стандарта зарядки, другие вполне понимают их желание возглавить это направление. Tesla ведет переговоры c Nissan и BMW, предлагая этим автопроизводителям присоединиться к своему стандарту, но в то же время и разрабатывает адаптер, который позволял бы заряжать на их зарядных станциях электромобили с разъемами CHAdeMO и SAE J1772.

Зарядка Tesla S85 с помощью «суперзарядки» стартует с 375 В и 240 А, потребляя 90 кВт. По мере зарядки аккумуляторной батареи напряжение повышается до 390 В, а ток падает примерно до 120 А. Соответственно, первоначальная мощность зарядного устройства в 85-90 кВт имеет скорость зарядки лишь немного выше С-рейтинга [BU-402] 1С, и то, такое воздействие не особо продолжительное, вскоре С-рейтинг опускается до 0,8С, а затем дальше снижается, защищая аккумуляторную батарею от вредного воздействия ультрабыстрой зарядки [BU-401a].

Противостояние трех несовместимых систем зарядки явно не входит в планы производителей электромобилей, но вина за эту ситуации лежит на них самих, ведь вполне можно было бы принять уже имеющуюся технологию или не задерживать разработку новых стандартов. Tesla захватила лидерство в сфере электротранспорта со своей собственной технологией зарядки, и в данный момент вкладывает большие средства в развитие эксклюзивной сети “суперзарядок”, услуги которых полностью бесплатны. Стоит отметить, что и другие производители электромобилей предлагают бесплатную зарядку, по крайней мере сейчас. Существующее несоответствие имеет сходство с железнодорожным транспортом в 1800-х годах, когда железнодорожные компании имели различную ширину колеи для своих поездов. Также вспоминаются противостояния различных форматов виниловых пластинок или видеокассет.

BMW хоть и использует стандарт CСS, ограничил его максимальную мощность с более чем 50 кВт до 24 кВт. По их мнению, 24 кВт зарядная система дешевле, легче и проще в установке. Хоть 50 кВт и будут заряжать быстрее, это преимущество распространится лишь на недолгое время полностью исправного состояния аккумуляторной батареи. Износ будет особенно заметен с небольшой аккумуляторной батареей BMW i3, а также в случаях ее преклонного возраста или других аномалий. Тесты показывают, то 50 кВт зарядное устройство заполняет аккумуляторную батарею до 80% за 20 минут, 24 кВт же делает это примерно за 30 минут.

Удвоение мощности не сокращает время зарядки в два раза, зависимость в этом случае не линейная. Основной причиной существования мощных зарядных устройств являются размеры аккумуляторных батарей. Например, BMW i3 комплектуется 22 кВт*ч аккумуляторной батареей в сравнении с 85 кВт*ч монстром в Tesla S85. Обе зарядные системы будут поддерживать зарядный С-рейтинг на уровне около 1С при быстрой зарядке, чтобы сдержать излишний износ.

Быстрая зарядка постоянным током сложна тем, что необходимо оценивать состояние аккумуляторный батареи и применять безопасные параметры. Холодный аккумулятор должен заряжаться меньшим током в сравнении с теплым, также уменьшение зарядного тока необходимо при высоком внутреннем сопротивлении и при неспособности балансировочной цепи компенсировать несоответствие элементов. (Смотрите BU-410: Зарядка аккумуляторных батарей в условиях высоких и низких температур.)

Ультрабыстрая зарядка постоянным током не предназначена для полного заполнения аккумуляторной батареи, необходимо лишь обеспечить транспортное средство энергией, достаточной для достижения следующей зарядной станции. Использование зарядки второй категории является более предпочтительным для ежедневного использования.

В таблице 3 приведено время зарядки при использовании различных ее категорий. Полученные данные могут не совпадать с афишированными в рекламе, так как расчеты основаны на зарядке полностью разряженной аккумуляторной батареи до 100%, в то время как некоторые производители электромобилей считают аккумулятор полностью заряженным при 80%. Время зарядки также снижается, так как со временем доступная емкость уменьшается.

Категория 1
Через розетку
1,5 кВт
240 В
6 А

Категория 2
Двухполюсное подключение
6,6 кВт*
240 В
30 А**

Категория 3
Быстрая зарядка постоянным током
20-120 кВт
400-600 В
до 300 А

Источник

Зарядные устройства для электромобилей: типы, скорость зарядки

Электромобиль в наши дни перестал быть фантастикой и превратился в реальное, ставшее привычным транспортное средство. Такой вид автомобиля весьма экономичен, ведь его не нужно заправлять дорогим бензином или дизельным топливом, которые к тому же загрязняют атмосферу. Однако батарею электромобиля необходимо заряжать, и именно об этом и пойдет речь далее. Мы узнаем все о том, что такое зарядное устройство электромобиля, какие бывают его виды, от чего зависит время зарядки и многое другое.

  1. Устройство электрокара
  2. Что такое зарядное устройство электромобиля
  3. От чего зависит скорость зарядки АКБ
  4. Методы зарядки и типы ЗУ для электромобилей
  5. Зарядка от бытовой розетки 220 вольт
  6. Зарядка от бензогенератора
  7. Зарядка от сети с напряжением 380 Вольт (одно- или трехфазная цепь)
  8. Быстрая зарядка постоянным током
  9. Беспроводная зарядка
  10. Наиболее распространенные способы зарядки
  11. Стоимость зарядных устройств
  12. Как часто придется заряжать электрокар
  13. Где и как можно зарядить электрический автомобиль
  14. Подведем итоги
  15. Зарядка для электромобиля: Видео

Устройство электрокара

Зарядное устройство

Если же говорить об электрокаре в целом, то он не имеет значительных отличий от обычных машин с ДВС. В основном разница – только в двигателе. И так как электромотор работает на электричестве, ему нужна емкая и мощная батарея вместо бака для жидкого топлива в обычных авто. В остальном же машины практически не имеют существенный различий. В электрокаре та же система подвески, кузов и так далее.

Многие электромобили построены на базе бензиновых машин. Это означает, что производитель просто устанавливает электромотор и батарею в обычный автомобиль вместо ДВС

Конечно, существует множество других тонкостей и незначительных конструктивных отличий.

Что такое зарядное устройство электромобиля

Электромобиль имеет, по сути, такую же батарею, как, например, ноутбук или мобильный телефон. Разница только в объеме и мощности. Это означает, что и для зарядки используется такое же зарядное устройство, как для любого другого гаджета. Разница только в мощности и силе зарядного тока. А также в том, что ЗУ для электрокаров имеют большие размеры, поэтому в карман или в рюкзак их не положишь. Также производители электрокаров используют свои уникальные разъемы. Но об этом мы поговорим ниже.

Зарядка (ЗУ) для электромобиля – это устройство, которое преобразует переменный ток высокого напряжения (220 вольт в однофазной цепи или 380 вольт в трехфазной) в постоянный ток с напряжением, соответствующим напряжению батареи машины. Такие ЗУ могут быть разного типа:

  • стационарные – настенные шкафы, стойки и так далее;
  • портативные устройства – можно возить с собой в багажнике электрокара.

Неважно, как выглядит или какого типа зарядка, в любом случае это всего лишь устройство, которое преобразует один вид электроэнергии в другой, соответствующий техническим параметрам электрокара.

Если говорить о визуальном представлении, то это некий гаджет, который подключается к источнику питания посредством обыкновенной бытовой розетки или к специальному разъему (в зависимости от того, как вы заряжаете свой автомобиль). С другой стороны устройство имеет соответствующий разъем для подключения к электромобилю. Так выглядит портативная зарядка.

Портативная зарядка

Стационарные устройства подключаются в сети электропитания посредством однофазной или трехфазной цепи. Здесь важно знать, что трехфазная цепь дает больше мощности, а это означает, что увеличивается и скорость зарядки батареи. По сути, это стационарная станция, которую можно установить в гараже. Такие же станции установлены и на электрозаправочных станциях и на стоянках для электрокаров.

Станция всегда подключена к электрической сети. А для подключения к машине имеется соответствующий шнур (электрокабель), на конце которого находится разъем для подключения к электромобилю.

Электрический кабель

В самом электромобиле также имеется встроенное оборудование, необходимое для зарядки батареи. Если проследить цепь от разъема для подключения ЗУ до батареи (внутри электромобиля), то наиболее важным компонентом здесь является контроллер силы тока и уровня заряда батареи.

Контроллер пропускает определенную максимальную силу тока и автоматически отключает подачу электроэнергии к батарее при достижении 100% уровня заряда. Также контроллер регулирует уровень заряда между секциями батареи, чтобы каждый элемент АКБ имел одинаковый уровень заряда, не перегревался, не закипал и не вышел из строя.

От чего зависит скорость зарядки АКБ

Скорость зарядки любой батареи, в том числе и электромобиля, зависит прежде всего от силы тока. Чем выше сила тока, тем выше скорость. Но здесь важно понимать, что быстрая зарядка значительно сокращает срок службы батареи. Поэтому производители стараются найти определенный баланс, создавая такие ЗУ, которые наносят минимальный вред АКБ и при этом способны заряжать батареи достаточно быстро.

Если говорить об обычных батареях, то они заряжаются током небольшой силы (в бытовых условиях максимум 2-3 ампера). И обычной бытовой розетки более чем достаточно для таких целей.

Зарядка от сети 220 Вольт

Но в электромобилях батарея довольно большая и мощная. Поэтому для ее зарядки требуется больше мощности. Сила тока в этом случае может достигать 60-80 ампер (при зарядке от станции постоянного тока сила тока достигает 250 Ампер). И такой силы тока обычная бытовая розетка выдать не способна. Поэтому скорость зарядки от бытовой розетки будет медленной.

Для полного заряда батареи от сети в 220 вольт может потребоваться до 24 часов. Но обычно большинство электрокаров заряжаются от бытовой розетки около 16 часов.

Чтобы ускорить зарядку, нужно повысить напряжение. А сделать это можно только при помощи трехфазной цепи питания. Но к этому вопросу мы вернемся ниже.

Существует максимальный показатель силы тока. Если превысить его, то это может привести не только к потере емкости батареи, но и к полному выходу из строя АКБ, а также к ее взрыву

Также на скорость влияет и емкость самой батареи. Соответственно, чем больше емкость АКБ, тем больше времени потребуется для ее заполнения.

Методы зарядки и типы ЗУ для электромобилей

Как уже было сказано выше, существуют разные зарядки для электромобилей. Отличия между ними заключаются не только в портативности, но и в различных схемах питания. А некоторые зарядки вообще работают без проводов.

Итак, существуют следующие типы ЗУ для электрокаров:

  • от бытовой розетки в 220 вольт;
  • от сети с напряжением 380 вольт. Может иметь два типа:
    • однофазная цепь;
    • трехфазная цепь;
  • постоянным током;
  • беспроводная;
  • от бензогенератора;
  • От солнечной батареи.

Зарядка от солнечной батареи

Последний вариант не самый эффективный, поэтому зарядка от солнечной батареи применяется некоторыми производителями электромобилей лишь для незначительного увеличения запаса хода.

Дело в том, что для эффективной зарядки АКБ электрокара солнечная панель должна иметь очень большие размеры и внушительный вес (даже с учетом современных технологий). Но автомобиль имеет некоторые ограничения по размерам. И так как батареи как правило размещают на крыше авто, то таких размеров достаточно лишь для незначительной подзарядки.

Конечно, возможность полностью зарядить электромобиль при помощи солнечной панели имеется. Для этого вам потребуется оставить машину под прямыми солнечными лучами на несколько дней.

Остальные типы ЗУ более эффективны, но также имеют определенные различия между собой. Поэтому давайте разберем их подробнее.

Зарядка от бытовой розетки 220 вольт

Зарядка электромобиля от розетки 220 В осуществляется посредством подключения портативного зарядного устройства, которое подсоединяется к сети электропитания посредством обычной вилки. Такое ЗУ прилагается в комплекте с автомобилем, имеет относительно небольшие габариты и вес, благодаря чему его всегда можно возить с собой в багажнике авто.

Читайте также:  Если после удара током болит сердце

Это самый старый и универсальный способ зарядки электромобиля, так как обычную бытовую розетку можно найти практически где угодно. Но при этом скорость зарядки является самой медленной, так как бытовая сеть с напряжением 220 вольт не способна выдать большую силу тока, необходимую для быстрого заполнения током батареи.

Но есть и положительный момент. Такой метод является щадящим для батареи, так как ёмкость АКБ в этом случае будет сохраняться максимально длительный срок.

Зарядка от бензогенератора

Зарядка от бензогенератора

Зарядка электромобиля от бензогенератора схожа по своему принципу на зарядку от бытовой розетки. Дело в том, что бензиновый генератор вырабатывает тот же переменный ток, напряжение которого зависит от диодного моста и конечной схемы преобразования тока.

В России и странах СНГ бензогенераторы вырабатывают 220 вольт, как и в бытовой розетке. Но мощность в том случае зависит уже от типа генератора. Как правило, такие устройства значительно уступают бытовым электросетям, так как бензогенератор имеет определенные ограничения.

Наибольшим распространением пользуются генераторы мощностью от 600 Вт до 2 кВт. Для сравнения, бытовая розетка может выдать максимальную мощность около 4 кВт

Конечно, существуют и более мощные бензиновые генераторы, однако они встречаются довольно редко, да и стоимость их весьма высока. В любом случае зарядить электромобиль таким способом вполне возможно, но скорость зарядки будет напрямую зависеть от мощности генератора. В этом случае применяются все те же портативные ЗУ.

Зарядка от сети с напряжением 380 Вольт (одно- или трехфазная цепь)

Зарядка электромобиля от 380 В способна значительно сократить время. При помощи повышения напряжения увеличивается и мощность сети, а также сила тока. Но важно понимать, что портативные ЗУ не рассчитаны на такое напряжение. Поэтому потребуется устанавливать стационарное зарядное устройство, которое будет подключено к сети с напряжением 380 вольт. При этом подключение можно выполнить двумя типами:

  • однофазная схема;
  • трехфазная схема.

Второй вариант способен обеспечить большей мощностью и ускорить процедуру полной зарядки АКБ. Разница между этими схемами заключается лишь в том, что однофазная цепь питания использует только одну фазу (линию) с напряжением 380 вольт. Во втором же случае используется три линии, подключенные параллельно. При этом напряжение остается неизменным, но мощность сети возрастает втрое. Следовательно, значительно возрастает и максимальная сила тока.

Подобные зарядные установки уже имеют свои коннекторы для подключения к электромобилю. При этом для разных стран используются различные стандарты:

  • В США и странах Азии используется тип разъема J Максимальная мощность, передаваемая таким коннектором, ограничена 7,4 кВт. Данный разъем имеет пять контактов.

Разъем на пять контактов

  • Mennekes – применяется в европейских странах, в том числе в России и странах СНГ. Имеет семь контактов. Максимальная передаваемая мощность может достигать 43 кВт при условии трехфазной цепи питания или 7,4 кВт в условиях однофазной цепи. Максимальная сила тока не должна превышать 63 Ампера, а напряжение – не более 400 вольт.

Зарядка Mennekes

Для организации такой зарядной станции вам потребуется разрешение от городских властей и городских электросетей.

Быстрая зарядка постоянным током

Зарядка электрокара постоянным током – это самый мощный и быстрый способ, так как такая схема питания позволяет достичь наибольшей силы тока. Максимальное значение может колебаться в пределах 125 ампер. Для подключения к такой станции используется коннектор типа CHAdeMO.

Коннектор типа CHAdeMO

Подобные станции устанавливаются на специализированных зарядных станциях и стоянках. Максимальное напряжение не должно превышать 500 вольт, а мощность – 62 кВт. Существуют комбинированные зарядные станции и соответствующими коннекторами (CCS combo 2).

CCS combo 2

Такой тип ЗУ способен выдать самые высокие показатели:

  • мощность 0 до 100 кВт;
  • сила тока – до 200 ампер;
  • напряжение – до 500 вольт.

При всех своих достоинствах, при зарядке электромобиля данным способом срок службы батареи значительно снижается. Поэтому использовать его стоит только в крайних случаях, когда время не терпит, а батарея автомобиля разряжена.

Беспроводная зарядка

Некоторые производители электромобилей занимаются разработками беспроводных зарядных станций. Их работа заключается в том, чтобы специальная платформа генерировала мощное электромагнитное поле. Автомобиль также оснащается специальным устройством (катушкой), которое способно преобразовывать магнитное поле в электроэнергию. В этом случае автомобилю достаточно просто заехать на соответствующую платформу и стоять на ней до полной зарядки АКБ.

На данный момент существуют беспроводные ЗУ, которые способны выдавать максимум 20 кВт, что довольно много для такого типа. Однако разработчики на этом не останавливаются, и уже ведутся работы над созданием беспроводной зарядной станции с мощностью до 50 кВт.

Главное преимущество данного типа ЗУ заключается в его универсальности: вам не нужны провода и разъемы для подключения к автомобилю.

Наиболее распространенные способы зарядки

Популярный способ зарядки

Наибольшим распространением в наше время в европейских странах, в том числе в России и странах СНГ, пользуются зарядки от бытовых розеток, так как именно этим способом можно зарядить свой электрокар в гаражных условиях.

Если же говорить об электрозаправочных станциях, то в этом случае чаще используются цепи трехфазного питания. Также трехфазные зарядки можно устанавливать и в гаражах, получив предварительно разрешение от городских электросетей.

Зарядные станции с постоянным током встречаются довольно редко, в основном в США и странах Азии, а также некоторых европейских государствах. Устанавливать их в гараже нет смысла, так как они портят батарею. И если вы оставляете машину на ночь в гараже, то лучше зарядить батарею от обычной розетки или установить ЗУ с трехфазным питанием.

Стоимость зарядных устройств

В наше время можно купить практически любую зарядку для электромобиля, как портативную, так и стационарную. Стоимость будет зависеть от производителя и мощность устройства. А выбор осуществляется по типу разъема и способу подключения (трехфазная или однофазная цепь).

Зарядную станцию мощностью в 22 кВт при подключении к трехфазной цепи в Москве можно приобрести по стоимости около 257 000 рублей. Быстрая зарядная станция прямого тока стоит около 2 500 000 рублей. Сумма может значительно варьироваться в зависимости от производителя и мощности устройства

Многие энтузиасты собирают зарядки самостоятельно, а также переделывают ЗУ, увеличивая их мощность и, следовательно, эффективность. Но переделка зарядки требует соответствующих знаний в радиоэлектронике.

Как часто придется заряжать электрокар

Как часто заряжать авто

Как уже говорилось выше, оборудование для зарядки электромобилей влияет только на скорость зарядки батареи. Но ответ на вопрос, как часто придется заряжать автомобиль, зависит только от манеры езды и ежедневного пробега. Кроме этого, многое зависит от самой батареи и оптимизаций, которые указываются в технических характеристиках.

Также немаловажным является и запас хода авто. Ведь некоторые автомобили могут проезжать на одном заряде не больше 100 км, другие – свыше 500 км. Поэтому однозначного ответа просто нет. Одни электрокары нужно заряжать несколько раз в день (в зависимости от пробега и манеры езды), другие смогут ездить несколько дней.

Где и как можно зарядить электрический автомобиль

В наше время сети электрозаправочных станций активно развиваются, постоянно устанавливаются новые точки, специализированные стоянки для электрокаров и так далее.

На данный момент многие АЗС уже оборудованы специальными ЗУ для электромобилей. Кроме этого, при наличии портативной зарядки вы сможете зарядить свой автомобиль в любом месте, где есть доступ к бытовой розетке. Многие придорожные кафе и гостиницы разрешают подключить электромобиль для зарядки, естественно, за отдельную плату.

Подведем итоги

Учитывая темпы развития электромобилей, можно сделать вывод, что это перспективный вид транспорта. А постоянно развивающиеся сети электрозаправок в скором времени позволят без ограничений ездить не только в пределах города, но и на загородных трассах. Более того, благодаря наличию портативных ЗУ уже сегодня можно сделать остановку на ночь и зарядить батарею в придорожной гостинице.

Зарядка для электромобиля: Видео

Источник



На Токе
заряженный портал

Типы зарядок для электромобилей — На токе

Типы зарядок для электромобилей

Типы зарядок для электромобилей

В наши дни уже трудно кого-то удивить электрическим средством передвижения, даже несмотря на то, что многим обывателям эти «игрушки» просто не по карману. Как и автомобили с ДВС, электрокары также нуждаются в заправке, только не горючим, а электроэнергией. Если с первыми всё просто — АЗС можно встретить на каждом шагу, то с новомодными электромобилями дела обстоят гораздо сложнее. Для них существует несколько разновидностей зарядных устройств, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки. В теме я хочу углубиться в подробности касающиеся зарядки электрической автотехники, так как многие владельцы электрокаров имеют на самом деле очень смутные представления о всех этих системах.

Содержание:

Что представляет собой зарядное устройство для электрокара?

От чего зависит скорость зарядки аккумулятора?

Методы зарядки АКБ и типы зарядных устройств для электрокаров.

Самые популярные способы зарядки.

Сколько стоят зарядные устройства?

Где можно заряжать электромобиль?

Что представляет собой зарядное устройство для электрокара?

В принципе, в распоряжении электромобиля такой же накопитель, как и у ноутбука или мобильного устройства. Отличаются они только объёмом и показателем мощности. Для зарядки автомобильной аккумуляторной батареи, применяется такое же зарядное устройство, как и для любого другого девайса, только имеет место разница между некоторыми характеристиками: мощностью, силой зарядного тока, а также габаритами, поэтому ясное дело, автомобильную зарядку в карман не положишь. Кроме того, разработчики электромобилей используют свои уникальные разъёмы.

Зарядное устройство для электрокара — это приспособление, отвечающее за преобразование переменного тока высокого напряжения (220-380 V) в постоянный ток с напряжением соответствующим напряжению аккумуляторной батареи электрического автомобиля. Эти зарядные системы могут быть как стационарными, так и портативными. К первой разновидности относятся настенные шкафы, стойки и т. д., а вот портативные можно возить с собой в багажном отделении электромашины.

Если говорить простыми словами, то портативный девайс подключается к традиционной бытовой розетке либо к спецразъёму, в зависимости от того, каким именно способом владелец решил подзарядить свой экологически чистый транспорт. На другом же конце, находится соответствующий разъём для подсоединения к машине.

Не имеет значения, какого типа зарядное устройство и как оно выглядит, его суть всё равно неизменна: преобразование одного вида электричества в другой, в тот, который подходит электромобилю.

Ниже на изображении, приведено портативное зарядное устройство:

Стационарное оборудование подключается к электросети с помощью 1-фазной либо 3-фазной цепи. Здесь нужно учитывать то обстоятельство, что трёхфазная цепь предлагает больше мощности, а это в свою очередь повышает скорость зарядки аккумулятора. Такая стационарная станция устанавливается, как правило, в гараже, но её также можно обнаружить на электрозаправках и парковках для электромобилей. Зарядная система всегда подсоединена к электроцепи, а для того, чтобы подключится к самому автомобилю, нужно применить ответствующий кабель, подключённый в свою очередь к станции.

Вот так это всё выглядит:

В самом транспортном средстве также имеет место специальное оборудование, предназначенное для зарядки накопителя. Если делать акцент на цепи находящейся между разъёмом для подсоединения зарядного устройства и аккумуляторной батареей, та самую важную роль в ней играет контроллер силы тока и уровня заряда АКБ. Данный элемент пропускает определённую максимальную силу тока и когда батарея будет заряжена на 100%, он автоматически прекратит подачу напряжения на накопитель. Кроме того, контроллер отвечает за регулировку уровня заряда между секциями аккумулятора и таким образом, достигается одинаковый уровень заряда каждого элемента АКБ, нейтрализуется перегрев, закипание, а также выход из строя аккумуляторной батареи.

Читайте также:  Бросок тока в дросселе

От чего зависит скорость зарядки аккумулятора?

Скорость зарядки любого аккумулятора, зависит в первую очередь от силы тока: чем она больше, тем быстрее вы зарядите свой накопитель. Однако реально — это палка о двух концах: с одной стороны, наблюдается выигрыш во времени, с другой, в значительной степени сокращается срок эксплуатации АКБ. В связи с этим недоразумением, производители разрабатывают такие зарядники, которые при относительно скоротечном заряде накопителя, будут наносить ему минимальный урон, то есть, разработчики пытаются найти золотую середину.

Что касается не электрокаровских батарей, то их подзарядка осуществляется невысокой силой тока: в бытовой розетке присутствуют максимум 2-3 A, поэтому её более чем достаточно для таких манёвров. Совсем по-другому обстоят дела с накопителем предназначенным для эксплуатации на электромобиле: он относительно крупный и мощный, поэтому для его зарядки и мощности больше потребуется. В этом случае Амперы могут достигать показателя в 60-80 единиц, а при подзарядке от станции постоянного тока, его сила достигает совсем устрашающей величины — 250 A.

Естественно, бытовая розетка и близко не располагает такими возможностями, поэтому процесс зарядки от неё растягивается на долгие часы: на зарядку от 220-вольтовой розетки, в некоторых случаях могут уйти целые сутки. Однако это скорее исключение чем правило: процесс зарядки большинства машин на электрической тяге, не занимает более 16 часов. Нужно также понимать, что на скорость заправки влияет и ёмкость батареи: чем она больше, тем больше и времени уйдёт на её наполнение.

Предостережение!

При «заправке» электрокара очень важно помнить, что у него есть максимально допустимое значение силы тока, которое нельзя превышать не при каких обстоятельствах. Почему это так критично? Дело в том, что подобный экстрим может повлечь за собой не только снижение ёмкости накопителя, но и полностью вывести его из рабочих кондиций, а что самое опасное — аккумулятор может просто взорваться!

Методы зарядки АКБ и типы зарядных устройств для электрокаров

Как и говорилось выше, производители выпускают разные зарядные устройства для электротранспорта. Разнятся они между собой не только портативностью, но и различными схемами питания. А есть и такие зарядные приспособления, которые вообще обходятся без проводов!

1. Зарядка от бытовой розетки на 220 V

О таком способе подзарядки я писал в этой теме, поэтому излагать всё в подробностях здесь, не имеет смысла. Скажу только то, что времени такая процедура занимает очень много, но зато и батарея от неё остаётся более «здоровой». Единственное что понадобится для этого действа, это специальный кабель с предохранителем, который прилагается к электромобилю по умолчанию.

2. Зарядка от электросети с напряжением 380 V (одно- или трёхфазная цепь)

Если вам выпала честь запитаться от 380-вольтовой розетки, то можете смело рассчитывать на более короткое время зарядки по сравнению с 220-вольтовым источником питания. Однако нужно знать и тот момент, что портативные зарядники не предназначены для таких величин напряжения. Здесь уже понадобится установка стационарного зарядного устройства, которое будет подсоединено к электросети на 380 V. Подключить такое оборудование можно как по 1-фазной, так и по 3-фазной схеме.

Последняя вариация предлагает более солидную мощность и ускоренный режим полной «заправки» накопителя. Принципиальная разница между однофазной и трёхфазной схемой в том, что в первой применяется только одна фаза (линия) с напряжением 380 V, а во второй системе присутствуют три линии, подключенные параллельно. При этом напряжение держится на неизменном уровне, но мощность сети увеличивается в три раза. Естественно, также существенно увеличивается и максимальная сила тока.

Такие зарядные девайсы оснащены своими коннекторами для подключения к электромашине, однако для разных стран, применяются разные стандарты:

В Штатах и азиатских странах установлены разъёмы J-типа. Это приспособление имеет в своём распоряжении пять контактов, а максимальная мощность, которую может передать такой контроллер — не более 7,4 кВт.

В странах Европы, в том числе и России и странах СНГ, в ходу Mennekes, конструкция которого включает в себя семь контактов. Если подключение осуществлено к 3-фазной цепи питания, то максимальное значение передаваемой мощности может достигать 43 кВт, а в случае с 1-фазной цепью, ограничение опускается до цифры 7,4 кВт. В любом случае, предельная сила тока не должна превышать отметку в 63 A, а напряжение — цифру в 400 V.

Для того, чтобы организовать подобный зарядный комплекс, вам нужно будет получить разрешение от властей города и вдобавок, от городских электросетей.

3. Зарядка от бензинового генератора

Процесс зарядки электромобиля посредством генератора работающего на горючем, по своему принципу схож с зарядкой от обычной розетки. Бензиновая генераторная установка, выдаёт тот же переменный ток, напряжение которого имеет зависимость от диодного моста и конечной схемы преобразования тока. В РФ и странах СНГ, бензиновое оборудование выдаёт напряжение в 220 V, собственно, как и у бытовой розетке, а вот мощность зависит от типа генератора. Данное оборудование, как правило, в значительной степени проигрывает бытовой электросети, по той причине, что генераторы имеют некоторые ограничения.

Самую большую популярность обрели электрогенераторы обладающие мощностью от 600 Вт до 2 кВт, но бытовая розетка перед такими гаджетами всё равно остаётся в выигрыше, так как она способна обеспечить максимальную мощность в почти 4 кВт. Конечно, на рынке можно найти и более мощные модели работающие на бензине, но это больше экзотика, да и цена на них непомерно высока. Как бы там не было, подзаряжать электрокар таким способом вполне допустимо, а время зарядки будет зависеть от мощности генератора. В этой ситуации используются всё те же портативные зарядные устройства.

4. Ускоренная зарядка постоянным током

Зарядка электрического транспортного средства постоянным током, является самой быстрой и мощной методикой, а способствует этому достижение наибольшего значения силы тока, которое может доходить до 125 A. Подключение к такой станции происходит с помощью коннектора типа CHAdeMO. Их можно обнаружить на электрозаправках и парковках. Максимальное напряжение не должно выходить за пределы 500 V, а мощность, не должна превышать 62 кВт.

Также, имеют место комбинированные зарядные станции с соответствующими коннекторами (CCS combo 2):

Этот тип зарядного устройства предлагает самые совершенные показатели:

мощность — до 100 кВт;

сила тока — до 200 A;

напряжение — до 500 V.

Думаете в сказку попали с таким оборудованием? Как бы не так! Такие «великолепные» показатели также превосходно убивают ваш драгоценный накопитель, значительно сокращая срок его службы. Поэтому использовать такие достижения цивилизации рекомендуется только в исключительных случаях, когда времени нет, а аккумулятор разряжен в ноль.

5. Беспроводная зарядка

Некоторые производители пошли ещё дальше и решили предложить общественности зарядные станции работающие без проводов. Их принцип работы заключается в следующем: специальная платформа генерирует мощное электромагнитное поле, а электромобиль в свою очередь оборудуется специальным элементом, преобразующим это магнитное поле в электричество. Машина должна будет просто заехать на нужную платформу и находится на ней до полной зарядки батареи.

На данный момент разработчики уже создали беспроводные зарядные устройства, способные производить максимум 20 кВт, что является весьма высоким показателем как для конструкции подобной направленности. Но инженеры не захотели останавливаться на таких цифрах и в их планах создание беспроводной зарядной станции мощностью до 50 кВт.

Основное преимущество такого изобретения заключается в том, что владельцу электрокара не придётся беспокоиться о всяких там кабелях и разъёмах — комплекс является универсальным.

6. Зарядка от солнечной батареи

Данный вариант не является полноценным, поэтому некоторые производители используют его лишь в качестве дополнения, предназначенного для небольшого увеличения пробега электромобиля. Тут вся проблема в том, что для качественного процесса зарядки батареи, солнечная панель должна иметь весьма большую площадь и естественно, мало при этом она весить не будет, даже при учёте современных, супер совершенных технологий. Машина понятное дело ограничена в размерах и из-за скромной площади крыши, которая, как правило, и оборудуется солнечными панелями, возможностей будет хватать только для едва заметной прибавки заряда АКБ.

В принципе, полностью зарядить аккумулятор электрокара с помощью солнечной батареи можно, вот только для этого, ваше средство передвижения придётся оставить под прямыми солнечными лучами на несколько дней. Конечно, если машина эксплуатируется редко, то это можно считать вполне приемлемым вариантом, который должен избавить владельца от лишних кВт на счётчике электроэнергии.

Самые популярные способы зарядки

На данный момент, ввиду того, что электромобили ещё не получили такого глобального распространения как машины с ДВС и соответствующая инфраструктура во многих странах не развита должным образом (особенно это касается России и СНГ), самым распространённым способом зарядки АКБ, стало использование традиционной бытовой розетки.

Что касается электрозаправочных станций, то для них чаще всего используются цепи 3-фазного питания. Такие зарядники можно приспосабливать и в гаражах, получив для этого соответствующее разрешение от городских электросетей.

Зарядные устройства выдающие постоянный ток встречаются довольно редко, их можно заметить в Америке и азиатских странах. Попадаются они и в некоторых европейских государствах. Устанавливать такие устройства в своём собственном гараже просто бессмысленно, потому, что они сокращают срок службы вашей батареи. Вы всё равно будете оставлять своё авто в гараже на ночь, так почему бы не заряжать его от обыкновенной розетки, продлевая тем самым жизнь дорогостоящему накопителю. Также не плохим решением будет установка зарядного устройства с трёхфазным питанием.

Сколько стоят зарядные устройства?

Сегодня каждый желающий может приобрести практически любое зарядное приспособление для своего электрокара. Сама же себестоимость девайса зависит от бренда и мощности, а критерии выбора таковы: тип разъёма и способ подключения (1-фазная либо 3-фазная цепь).

Зарядку мощностью 22 кВт для подключения к трёхфазной цепи, можно приобрести в Москве за 257 тыс. руб. Быстрая зарядная установка прямого тока, обойдётся владельцу и без того не дешёвого электрокара в 2,5 млн. руб. Данные цены являются приблизительными и могут варьироваться в зависимости от фирмы и мощности гаджета.

Где можно заряжать электромобиль?

Сегодня электрозаправками уже оборудовано не малое количество АЗС, а при наличии портативного зарядного устройства, у вас появляется возможность подзаряжать своё экологически чистое транспортное средство практически в любом месте, где имеется доступ к обычной розетке. Многие гостиницы и придорожные кафе позволяют заряжать машину, но только за отдельную плату.

Заключение

Ну что же, разнообразие видов зарядки не может не вселять уверенность в обладателей электрокаров. Однако при этом, всегда нужно учитывать очень важный момент: чем более мощные методы зарядки вы будете применять, тем меньший срок отработает ваш накопительный элемент!

Источник

Мощность тока для электромобиля

Электромобили: потребление, ёмкость батареи и дальность хода

17 октября 2020, 07:56

Видя что многие мои читатели очень мало знают о современных электромобилях, решил написать краткий «курс молодого бойца».

Потребление современного электромобиля довольно низкое, порядка 120-300 Вт·ч (Ватт-час) на км, в зависимости от модели, от времени года и от того, как вы водите и по каким дорогам вы ездите. В самих машинах эта величина обычно выражается сколько кВт·ч вы используете для того, чтобы проехать 100 км. То есть, если для Nissan Leaf летом первая величина 140-160 Вт·ч на км, вторая будет 14-16 кВт·ч. Усреднённое потребление легковых электромобилей можно считать около 200 Вт·ч на км или 20 кВт·ч на 100 км (включая зиму и движение по трассе с высокой скоростью, где расход заметно выше).

Ёмкость батареи выражается в кВт·ч и постоянно растёт. Если в ранних электромобилях (2013-2016) типичной была ёмкость между 20 и 30 кВт·ч, то сейчас нормальная величина около 60 кВт·ч и у самых дорогих моделей она доходит до 100 кВт·ч (например, Tesla Model S 100D). Вот, к слову, как изменялась ёмкость батареи и дальность хода Nissan Leaf, одного из самых популярных электромобилей с 2010 по 2019 годы:

Ещё один важный параметр для батареи — это её ёмкость НЕТТО и БРУТТО. БРУТТО — это полная ёмкость батареи, НЕТТО — эта та, которую вам разрешают использовать. Так как полная разрядка до 0% и максимальная зарядка до 100% ускоряют деградацию батареи (потерю ёмкости), все производители встраивают два буфера в батарею для продления её жизни. Буфер «снизу» не даёт разряжать батарею до 0%. Это значит что когда ваша батарея опустится до, скажем 7%, ваш электромобиль покажет 0% заряда батареи и отключится. Буфер «сверху» не позволят зарядить батарею до 100%. То есть, когда электромобиль заряжен до, скажем 90%, на приборной панели вы видите 100%.

Кроме того, это позволяет сохранять постоянным дальность хода: деградация батареи «съедает» часть ёмкости буферов в первые годы жизни и водитель не замечает никакой разницы.

Дальность хода зависит от ёмкости батареи и потребления. Она обычно выражается в значении полученным по одному из стандартных тестов автомобилей (NEDC, WLTP или EPA). Эти тесты созданы для симуляции реальных условий для определения потребления и дальности хода электромобиля. Стандарт NEDC считается самым старым и слишком оптимистическим (то есть, даёт нереально высокую дальность хода, недостижимую в реальных условиях), и поэтому больше не используется. WLTP — используемый в Европе — более или менее показывает дальность хода при смешанной езде летом (город + не быстрая дорога), в то время как EPA — американский стандарт — может считаться наиболее приближённым к реальным условиям.

Вот, например дальность хода для Nissan Leaf E+ с батареей в 62 кВт·ч. Тесты сделаны в Норвегии.

У этого Лифа по WLTP стандарту дальность хода получается 385 км, но тестеры смогли проехать почти 397 км летом и 299 зимой. Довольно-таки хорошо.

А вот данные по Tesla Model 3, с батареей в 75 кВт·ч брутто (нетто 72,5):

То же самое, по WLTP стандарту дальность хода получается 560км, но тестеры смогли проехать почти 612 км летом и почти 405 зимой.

А вот, например, небольшое сравнение дальности хода для разных электромобилей в WLTP:

На этом останавливаюсь, чтобы не перегружать читателей. Если вы считаете, что я что-то не так написал или можно ещё что-то добавить, не стесняйтесь комментировать.

Мои записи про электрокары в Норвегии:

Взрывающаяся Тесла (про пожароопасность электромобилей)

Секрет успеха электрокаров (Почему электрокары так популярны в Норвегии)

Источник



Типы зарядок для электромобилей

В наши дни уже трудно кого-то удивить электрическим средством передвижения, даже несмотря на то, что многим обывателям эти «игрушки» просто не по карману. Как и автомобили с ДВС, электрокары также нуждаются в заправке, только не горючим, а электроэнергией. Если с первыми всё просто — АЗС можно встретить на каждом шагу, то с новомодными электромобилями дела обстоят гораздо сложнее. Для них существует несколько разновидностей зарядных устройств, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки. В теме я хочу углубиться в подробности касающиеся зарядки электрической автотехники, так как многие владельцы электрокаров имеют на самом деле очень смутные представления о всех этих системах.

Что представляет собой зарядное устройство для электрокара?

В принципе, в распоряжении электромобиля такой же накопитель, как и у ноутбука или мобильного устройства. Отличаются они только объёмом и показателем мощности. Для зарядки автомобильной аккумуляторной батареи, применяется такое же зарядное устройство, как и для любого другого девайса, только имеет место разница между некоторыми характеристиками: мощностью, силой зарядного тока, а также габаритами, поэтому ясное дело, автомобильную зарядку в карман не положишь. Кроме того, разработчики электромобилей используют свои уникальные разъёмы.

Зарядное устройство для электрокара — это приспособление, отвечающее за преобразование переменного тока высокого напряжения (220-380 V) в постоянный ток с напряжением соответствующим напряжению аккумуляторной батареи электрического автомобиля. Эти зарядные системы могут быть как стационарными, так и портативными. К первой разновидности относятся настенные шкафы, стойки и т. д., а вот портативные можно возить с собой в багажном отделении электромашины.

Если говорить простыми словами, то портативный девайс подключается к традиционной бытовой розетке либо к спецразъёму, в зависимости от того, каким именно способом владелец решил подзарядить свой экологически чистый транспорт. На другом же конце, находится соответствующий разъём для подсоединения к машине.

Не имеет значения, какого типа зарядное устройство и как оно выглядит, его суть всё равно неизменна: преобразование одного вида электричества в другой, в тот, который подходит электромобилю.

Ниже на изображении, приведено портативное зарядное устройство:

Стационарное оборудование подключается к электросети с помощью 1-фазной либо 3-фазной цепи. Здесь нужно учитывать то обстоятельство, что трёхфазная цепь предлагает больше мощности, а это в свою очередь повышает скорость зарядки аккумулятора. Такая стационарная станция устанавливается, как правило, в гараже, но её также можно обнаружить на электрозаправках и парковках для электромобилей. Зарядная система всегда подсоединена к электроцепи, а для того, чтобы подключится к самому автомобилю, нужно применить ответствующий кабель, подключённый в свою очередь к станции.

Читайте также:  Бросок тока в дросселе

Вот так это всё выглядит:

В самом транспортном средстве также имеет место специальное оборудование, предназначенное для зарядки накопителя. Если делать акцент на цепи находящейся между разъёмом для подсоединения зарядного устройства и аккумуляторной батареей, та самую важную роль в ней играет контроллер силы тока и уровня заряда АКБ. Данный элемент пропускает определённую максимальную силу тока и когда батарея будет заряжена на 100%, он автоматически прекратит подачу напряжения на накопитель. Кроме того, контроллер отвечает за регулировку уровня заряда между секциями аккумулятора и таким образом, достигается одинаковый уровень заряда каждого элемента АКБ, нейтрализуется перегрев, закипание, а также выход из строя аккумуляторной батареи.

От чего зависит скорость зарядки аккумулятора?

Скорость зарядки любого аккумулятора, зависит в первую очередь от силы тока: чем она больше, тем быстрее вы зарядите свой накопитель. Однако реально — это палка о двух концах: с одной стороны, наблюдается выигрыш во времени, с другой, в значительной степени сокращается срок эксплуатации АКБ. В связи с этим недоразумением, производители разрабатывают такие зарядники, которые при относительно скоротечном заряде накопителя, будут наносить ему минимальный урон, то есть, разработчики пытаются найти золотую середину.

Что касается не электрокаровских батарей, то их подзарядка осуществляется невысокой силой тока: в бытовой розетке присутствуют максимум 2-3 A, поэтому её более чем достаточно для таких манёвров. Совсем по-другому обстоят дела с накопителем предназначенным для эксплуатации на электромобиле: он относительно крупный и мощный, поэтому для его зарядки и мощности больше потребуется. В этом случае Амперы могут достигать показателя в 60-80 единиц, а при подзарядке от станции постоянного тока, его сила достигает совсем устрашающей величины — 250 A.

Естественно, бытовая розетка и близко не располагает такими возможностями, поэтому процесс зарядки от неё растягивается на долгие часы: на зарядку от 220-вольтовой розетки, в некоторых случаях могут уйти целые сутки. Однако это скорее исключение чем правило: процесс зарядки большинства машин на электрической тяге, не занимает более 16 часов. Нужно также понимать, что на скорость заправки влияет и ёмкость батареи: чем она больше, тем больше и времени уйдёт на её наполнение.

При «заправке» электрокара очень важно помнить, что у него есть максимально допустимое значение силы тока, которое нельзя превышать не при каких обстоятельствах. Почему это так критично? Дело в том, что подобный экстрим может повлечь за собой не только снижение ёмкости накопителя, но и полностью вывести его из рабочих кондиций, а что самое опасное — аккумулятор может просто взорваться!

Методы зарядки АКБ и типы зарядных устройств для электрокаров

Как и говорилось выше, производители выпускают разные зарядные устройства для электротранспорта. Разнятся они между собой не только портативностью, но и различными схемами питания. А есть и такие зарядные приспособления, которые вообще обходятся без проводов!

1. Зарядка от бытовой розетки на 220 V

О таком способе подзарядки я писал в этой теме, поэтому излагать всё в подробностях здесь, не имеет смысла. Скажу только то, что времени такая процедура занимает очень много, но зато и батарея от неё остаётся более «здоровой». Единственное что понадобится для этого действа, это специальный кабель с предохранителем, который прилагается к электромобилю по умолчанию.

2. Зарядка от электросети с напряжением 380 V (одно- или трёхфазная цепь)

Если вам выпала честь запитаться от 380-вольтовой розетки, то можете смело рассчитывать на более короткое время зарядки по сравнению с 220-вольтовым источником питания. Однако нужно знать и тот момент, что портативные зарядники не предназначены для таких величин напряжения. Здесь уже понадобится установка стационарного зарядного устройства, которое будет подсоединено к электросети на 380 V. Подключить такое оборудование можно как по 1-фазной, так и по 3-фазной схеме.

Последняя вариация предлагает более солидную мощность и ускоренный режим полной «заправки» накопителя. Принципиальная разница между однофазной и трёхфазной схемой в том, что в первой применяется только одна фаза (линия) с напряжением 380 V, а во второй системе присутствуют три линии, подключенные параллельно. При этом напряжение держится на неизменном уровне, но мощность сети увеличивается в три раза. Естественно, также существенно увеличивается и максимальная сила тока.

Такие зарядные девайсы оснащены своими коннекторами для подключения к электромашине, однако для разных стран, применяются разные стандарты:

В Штатах и азиатских странах установлены разъёмы J-типа. Это приспособление имеет в своём распоряжении пять контактов, а максимальная мощность, которую может передать такой контроллер — не более 7,4 кВт.

В странах Европы, в том числе и России и странах СНГ, в ходу Mennekes, конструкция которого включает в себя семь контактов. Если подключение осуществлено к 3-фазной цепи питания, то максимальное значение передаваемой мощности может достигать 43 кВт, а в случае с 1-фазной цепью, ограничение опускается до цифры 7,4 кВт. В любом случае, предельная сила тока не должна превышать отметку в 63 A, а напряжение — цифру в 400 V.

Для того, чтобы организовать подобный зарядный комплекс, вам нужно будет получить разрешение от властей города и вдобавок, от городских электросетей.

3. Зарядка от бензинового генератора

Процесс зарядки электромобиля посредством генератора работающего на горючем, по своему принципу схож с зарядкой от обычной розетки. Бензиновая генераторная установка, выдаёт тот же переменный ток, напряжение которого имеет зависимость от диодного моста и конечной схемы преобразования тока. В РФ и странах СНГ, бензиновое оборудование выдаёт напряжение в 220 V, собственно, как и у бытовой розетке, а вот мощность зависит от типа генератора. Данное оборудование, как правило, в значительной степени проигрывает бытовой электросети, по той причине, что генераторы имеют некоторые ограничения.

Самую большую популярность обрели электрогенераторы обладающие мощностью от 600 Вт до 2 кВт, но бытовая розетка перед такими гаджетами всё равно остаётся в выигрыше, так как она способна обеспечить максимальную мощность в почти 4 кВт. Конечно, на рынке можно найти и более мощные модели работающие на бензине, но это больше экзотика, да и цена на них непомерно высока. Как бы там не было, подзаряжать электрокар таким способом вполне допустимо, а время зарядки будет зависеть от мощности генератора. В этой ситуации используются всё те же портативные зарядные устройства.

Читайте также:  Сформулируйте закон био савара лапласа рассчитайте индукцию в центре кругового витка с током

4. Ускоренная зарядка постоянным током

Зарядка электрического транспортного средства постоянным током, является самой быстрой и мощной методикой, а способствует этому достижение наибольшего значения силы тока, которое может доходить до 125 A. Подключение к такой станции происходит с помощью коннектора типа CHAdeMO. Их можно обнаружить на электрозаправках и парковках. Максимальное напряжение не должно выходить за пределы 500 V, а мощность, не должна превышать 62 кВт.

Также, имеют место комбинированные зарядные станции с соответствующими коннекторами (CCS combo 2):

Этот тип зарядного устройства предлагает самые совершенные показатели:

Думаете в сказку попали с таким оборудованием? Как бы не так! Такие «великолепные» показатели также превосходно убивают ваш драгоценный накопитель, значительно сокращая срок его службы. Поэтому использовать такие достижения цивилизации рекомендуется только в исключительных случаях, когда времени нет, а аккумулятор разряжен в ноль.

5. Беспроводная зарядка

Некоторые производители пошли ещё дальше и решили предложить общественности зарядные станции работающие без проводов. Их принцип работы заключается в следующем: специальная платформа генерирует мощное электромагнитное поле, а электромобиль в свою очередь оборудуется специальным элементом, преобразующим это магнитное поле в электричество. Машина должна будет просто заехать на нужную платформу и находится на ней до полной зарядки батареи.

На данный момент разработчики уже создали беспроводные зарядные устройства, способные производить максимум 20 кВт, что является весьма высоким показателем как для конструкции подобной направленности. Но инженеры не захотели останавливаться на таких цифрах и в их планах создание беспроводной зарядной станции мощностью до 50 кВт.

Основное преимущество такого изобретения заключается в том, что владельцу электрокара не придётся беспокоиться о всяких там кабелях и разъёмах — комплекс является универсальным.

6. Зарядка от солнечной батареи

Данный вариант не является полноценным, поэтому некоторые производители используют его лишь в качестве дополнения, предназначенного для небольшого увеличения пробега электромобиля. Тут вся проблема в том, что для качественного процесса зарядки батареи, солнечная панель должна иметь весьма большую площадь и естественно, мало при этом она весить не будет, даже при учёте современных, супер совершенных технологий. Машина понятное дело ограничена в размерах и из-за скромной площади крыши, которая, как правило, и оборудуется солнечными панелями, возможностей будет хватать только для едва заметной прибавки заряда АКБ.

В принципе, полностью зарядить аккумулятор электрокара с помощью солнечной батареи можно, вот только для этого, ваше средство передвижения придётся оставить под прямыми солнечными лучами на несколько дней. Конечно, если машина эксплуатируется редко, то это можно считать вполне приемлемым вариантом, который должен избавить владельца от лишних кВт на счётчике электроэнергии.

Самые популярные способы зарядки

На данный момент, ввиду того, что электромобили ещё не получили такого глобального распространения как машины с ДВС и соответствующая инфраструктура во многих странах не развита должным образом (особенно это касается России и СНГ), самым распространённым способом зарядки АКБ, стало использование традиционной бытовой розетки.

Что касается электрозаправочных станций, то для них чаще всего используются цепи 3-фазного питания. Такие зарядники можно приспосабливать и в гаражах, получив для этого соответствующее разрешение от городских электросетей.

Зарядные устройства выдающие постоянный ток встречаются довольно редко, их можно заметить в Америке и азиатских странах. Попадаются они и в некоторых европейских государствах. Устанавливать такие устройства в своём собственном гараже просто бессмысленно, потому, что они сокращают срок службы вашей батареи. Вы всё равно будете оставлять своё авто в гараже на ночь, так почему бы не заряжать его от обыкновенной розетки, продлевая тем самым жизнь дорогостоящему накопителю. Также не плохим решением будет установка зарядного устройства с трёхфазным питанием.

Сколько стоят зарядные устройства?

Сегодня каждый желающий может приобрести практически любое зарядное приспособление для своего электрокара. Сама же себестоимость девайса зависит от бренда и мощности, а критерии выбора таковы: тип разъёма и способ подключения (1-фазная либо 3-фазная цепь).

Зарядку мощностью 22 кВт для подключения к трёхфазной цепи, можно приобрести в Москве за 257 тыс. руб. Быстрая зарядная установка прямого тока, обойдётся владельцу и без того не дешёвого электрокара в 2,5 млн. руб. Данные цены являются приблизительными и могут варьироваться в зависимости от фирмы и мощности гаджета.

Где можно заряжать электромобиль?

Сегодня электрозаправками уже оборудовано не малое количество АЗС, а при наличии портативного зарядного устройства, у вас появляется возможность подзаряжать своё экологически чистое транспортное средство практически в любом месте, где имеется доступ к обычной розетке. Многие гостиницы и придорожные кафе позволяют заряжать машину, но только за отдельную плату.

Ну что же, разнообразие видов зарядки не может не вселять уверенность в обладателей электрокаров. Однако при этом, всегда нужно учитывать очень важный момент: чем более мощные методы зарядки вы будете применять, тем меньший срок отработает ваш накопительный элемент!

Источник

Запитаться и не запутаться. Разбираемся в типах зарядок для электромобилей

Какие зарядки бывают и какие подходят для электромобилей

Популярность электромобилей постепенно растет и в нашей стране, несмотря на ряд очевидных эксплуатационных неудобств при ограниченном количестве плюсов. Например, с заправкой «электричек» не все так просто это не обычная машина, которую можно подкатить к любой АЗС. Андрей Ахрем рассказывает о многообразии разъемов и типов зарядных станций.

Как заряжается?

Как в Европе, так и в Америке есть разделение на несколько режимов зарядки. Европейская градация задана стандартом IEC 61851, который лежит в основе соответствующих белорусского СТБ и российского ГОСТ. В белорусском СТБ IEC 61851-1-2008 выделяются четыре режима, которые в Европе называются Mode.

Режим 1: подключение к обычной бытовой розетке 16 А.

Режим 2: ток вырастает до 32 А, а в зарядном кабеле используется встроенная система защиты.

Режим 3: быстрая зарядка высоким напряжением и током (400-600 В и 250-400 А), а бортовое зарядное устройство автомобиля подключается к сети переменного тока. При наличии трехфазной сети мощности зарядку для этого режима можно без проблем обустроить в гараже.

Режим 4: по сути, тот же третий режим, только используется внешнее зарядное устройство постоянного тока.

В режимах 2, 3 и 4 обязательно использование цепи управления, которая контролирует правильность подключения, целостность проводника защитного заземления, зарядный ток, включает и отключает напряжение. В режимах 2 и 3 также может применяться передача последовательных данных, что позволяет транспортному средству управлять внешним зарядным устройством. В режиме зарядки 4 передача последовательных данных обязательна.

Читайте также:  Установившийся ток короткого замыкания генератора

Американская классификация немного отличается. В ней не режимы, а уровни Level. Они делятся еще и по типу тока: переменному или постоянному. AC Level 1 в два раза уступает в мощности Mode 1 из-за напряжения в 110 В в американской электросети. AC Level 2 сопоставим характеристиками с европейским Mode 2 (правда, максимальный ток может достигать 80 А). Для быстрой зарядки предусмотрены два уровня с постоянным током: DC Level 1 (до 1000 В и 80 кВт) и DC Level 2 (до 1000 В и 400 кВт).

Если обобщить, то уровни 1 и 2 это медленные зарядки, 3 и 4 быстрые вне зависимости от континентальной классификации.

При этом при зарядке переменным током мощность будет ограничена возможностями встроенного зарядного устройства автомобиля. Если предел ЗУ 7 кВт, то именно такой максимум будет потребляться, даже если зарядная станция способна выдавать 40 кВт.

Мощные быстрые зарядки позволяют подзарядить АКБ электромобилей до 80% за 30-40 минут. Дальнейшая зарядка до 100% производится значительно сниженным током для сохранения ресурса батареи.

Какие разъемы существуют и где используются?

Учитывая высокие токи и наличие контрольных проводов получаем довольно массивные разъемы для зарядки. Во многих электромобилях под заправочным лючком можно обнаружить два разъема: один для зарядки переменным током, второй для подключения к постоянному току и быстрой зарядки.

Встречаются и машины на электротяге с одним зарядным портом. В этом случае порт либо совместим с переменным и постоянным током, либо используется для зарядки только переменным током, как правило медленной, хотя есть и исключения.

Type 1 J1772 американский пятиконтактный разъем, разработанный еще в 2009 году и встречающийся практически на всех электромобилях, ввезенных в нашу страну из США. Рассчитан на напряжение 230 В и ток в 32 А. Максимальная мощность, соответственно, 7,36 кВт. Также данный разъем можно обнаружить на автомобилях японских и корейских марок, продававшихся в Европе. Используется со станциями, работающими в режимах 2 и 3.

Type 1 J1772

Type 2 (Mennekes) назван в честь компании, которая его разработала. С 2013 года фактически стал стандартным в Европе. С 2018 года устанавливается и на электромобили Nissan для европейского рынка. Максимальная мощность для однофазной сети 7,4 кВт, для трехфазной 43 кВт. Однако чаще мощность при трехфазном подключении ограничена 22 кВт. Данный разъем используется в режимах 2 и 3.

Type 2 (Mennekes)

CHAdeMO разработан в 2010 году ведущими японскими производителями автомобилей в сотрудничестве с компанией TEPCO. Рассчитан на постоянный ток в 125 А при напряжении 500 В и соответственно 62,5 кВт мощности.

CHAdeMO

Стандарт CHAdeMO 1.2 допускает максимальный ток в 400 А, благодаря чему мощность возрастает до 200 кВт, хотя на практике она обычно составляет 50 кВт.

В 2018 году ассоциация CHAdeMO представила стандарт CHAdeMO 2.0, при котором зарядная мощность способна достигать 400 кВт. Правда, рассчитан этот стандарт в первую очередь на коммерческий транспорт: грузовики и автобусы.

CCS Combo еще один распространенный тип разъемов, используемый с 2012 года. Он может подключаться как к переменному, так и к постоянному току, что позволяет использовать его как с медленными, так и с быстрыми зарядками. При подключении к сети переменного тока происходит его выпрямление в постоянный.

CCS Combo

Интересно, что разъем CCS Combo совместим с двумя упомянутыми выше разъемами. CCS Combo Type 1 используется в США и Японии и аналогичен J1772. В Европе применяется Type 2, который совместим с Mennekes.

Предельная мощность зарядок CCS Combo достигает 100 кВт, но на практике на обычной зарядной станции вам скорее придется ограничиться 50-ю кВт.

GB/T несмотря на сочетание букв в аббревиатуре, данный разъем не британский, а китайский. Внешне похож на Mennekes, но не совместим с ним. Стандартом предусматриваются два типа разъемов: для медленной зарядки переменным током и для быстрой зарядки постоянным током.

В настоящее время ведется работа над новым стандартом GB/T, в котором максимальная мощность будет достигать 900 кВт!

Tesla Supercharger проприетарный разъем, используемый в электромобилях марки Tesla. Максимальная зарядная мощность достигает 200-250 кВт при постоянном токе. Интересно, что в США используется трехконтактный разъем, а в Европе пятиконтактный, что затрудняет эксплуатацию автомобилей, привезенных из-за океана. Умельцы уже научились менять разъем в американских машинах на европейский, но можно и не заниматься внесением изменений, а просто заряжать Tesla через переходник от CHAdeMO.

Tesla Supercharger

Большинство европейских автопроизводителей используют в своих электромобилях пару J1772 и CCS Combo 1 (на американском рынке) и Mennekes + CCS Combo 2 (на европейском рынке). Такие же сочетания можно встретить в Hyundai Ionic Electric. В Fiat 500e на обоих рынках используются только разъемы переменного тока: Mennekes в Европе и J1772 в Америке. В электромобилях Renault можно встретить только Mennekes в Штатах они не продаются.

KIA в своем Soul EV повсеместно устанавливает пару J1772 и CHAdeMO. В популярном Nissan Leaf до 2018 года применялся разъем J1772 плюс CHAdeMO. С 2018 года европейские версии также стали комплектоваться разъемом Mennekes. Tesla при отсутствии Supercharger могут заряжаться через Mennekes в случае европейской версии. Американская заряжается от CHAdeMO через переходник.

Какие есть у нас?

Большинство «быстрых» станций в Беларуси оснащены разъемами CHAdeMO и CCS. На «медленных» зарядках в фаворитах Mennekes, а J1772 придется поискать, поскольку он встречается довольно редко.

Если вы решите приобрести электромобиль, то в случае с популярными моделями никаких проблем с их заправкой электричеством возникнуть не должно. Все ходовые разъемы представлены на электрических заправочных станциях. Во всяком случае в Минске. В областных центрах зарядных станций значительно меньше, а в районных эксплуатация электромобилей и вовсе затруднительна, поскольку публичных зарядок нет даже во многих стотысячниках.

Что касается выбора электромобиля под существующую инфраструктуру, то проблемы могут возникнуть только в случае с моделями, оборудованными исключительно разъемом J1772. Но таких крайне мало, да и покупка машины на электротяге, которая не поддерживает быструю зарядку, в 2020 году лишена смысла.

Источник