Vklopljeno električno vozilo

Ker se svet pripravlja na sprožitev EV revolucije, še vedno drži, da je stopnja prilagajanja počasna. Električna vozila (EV) kljub bolj zelenemu, gladkemu in cenejšemu načinu prevoza še niso praktična. Razlog sta dve besedi, stroški in ekosistem. Trenutno so cene električnih vozil precej enake bencinskim avtomobilom, zaradi česar so kupci manj pomembni, napredek v tehnologiji baterij in vladnih shem naj bi znižal stroške EV v prihodnosti.

Drugi del bi bil, da ni pravega ekosistema, da bi kupci brez večjih težav uporabljali električno vozilo. Z “Ekosistemom” mislim na polnilne postaje za polnjenje vašega električnega vozila, ko vam zmanjka baterijskega soka. Predstavljajte si, da uporabljate bencinsko vozilo, ko v vašem mestu ni bencinskih črpalk in je edino mesto, ki ga lahko napolnite, doma in dodajate, da boste za polnjenje običajnega električnega vozila potrebovali vsaj 6-8 ur. Številna podjetja, kot so Tesla, EVgo, polnilna točka itd., So to težavo že prepoznala z postavitvijo polnilnih postaj po državi. Z državami, kot je Nizozemska, ki so obljubile, da se bodo do leta 2035 odpovedale bencinskemu motorju, je prepričana, da bodo ceste prihodnosti nadomeščene z električnimi vozili nad motorji z notranjim zgorevanjem in veliko EV polnilnih postaj bi se pojavilo okoli nas.

Toda, kako črpalk in polnilnih postaj delo ? Ali lahko ena polnilna postaja polni vse vrste električnih vozil? Katere so vrste polnilcev za električna vozila ? Kateri protokoli se upoštevajo za polnilnike EV? V tem članku bomo obravnavali odgovor na vsa ta vprašanja in razumeli tudi, kaj predstavlja polnilna postaja za električna vozila in podsistemi, ki stojijo za njo. Pred nadaljevanjem si preberite o baterijah, ki se uporabljajo v električnem vozilu, in o tem, kako deluje sistem za upravljanje baterij v vozilu Electrics.

Oprema za oskrbo z električnimi vozili (EVSE)

Oprema, ki predstavlja polnilno postajo za električna vozila, se skupaj imenuje oprema za oskrbo z električnim vozilom (EVSE). Izraz je bolj priljubljen in se ne nanaša samo na polnilne postaje. Nekateri ga imenujejo tudi ECS, kar pomeni električna polnilna postaja.

EVSE je zasnovan in zasnovan za polnjenje akumulatorja z uporabo mreže za napajanje; ti akumulatorji so lahko v električnem vozilu (EV) ali v priključnem električnem vozilu (PEV). Moč, priključek in protokol za te EVSE se bodo razlikovali glede na zasnovo, o kateri bomo razpravljali v tem članku.

Vgrajeni polnilci in polnilne postaje

Preden stopimo na polnilne postaje, je pomembno razumeti, kaj je znotraj EV in na kateri del bo priključen polnilnik. Večina električnih vozil ima danes vgrajeni polnilnik (OBC), proizvajalec pa poleg vozila ponuja tudi polnilnik. Kupec lahko te polnilnike skupaj z vgrajenim polnilnikom napolni z električno energijo iz hišne vtičnice, takoj ko jo dobi domov. Toda ti polnilniki so zelo osnovni in nimajo nobenih naprednih funkcij, zato običajno traja približno 8 ur, da napolnite tipičen EV.

Vrste polnilnih postaj EV (EVSE)

Polnilne postaje lahko na splošno razvrstimo v dve vrsti, AC polnilno postajo in DC polnilno postajo.

AC polnilno postajo, kot pove že samo ime omogoča napajanje z izmeničnim tokom Oblika mreže na EV, ki se nato pretvori v DC s polnilnikom na krovu za polnjenje vozila. Ti polnilci se imenujejo tudi polnilniki stopnje 1 in ravni 2, ki se uporabljajo v stanovanjskih in poslovnih krajih. Prednost AC polnilne postaje je, da bo vgrajeni polnilnik uravnaval napetost in tok, kot je potrebno za EV, zato polnilna postaja ni obvezna za komunikacijo z EV. Pomanjkljivostje njegova nizka izhodna moč, ki podaljša čas polnjenja. Tipičen polnilni sistem je prikazan na spodnji sliki. Kot lahko vidimo, da se AC iz omrežja prek EVSE napaja neposredno na OBC, OBC ga nato pretvori v enosmerni tok in akumulator napolni prek BMS. Pilot žica se uporablja za zaznavanje vrste polnilnika, priključenega na EV, in nastavitev zahtevanega vhodnega toka za OBC. O tem bomo razpravljali kasneje.

DC polnilne postaje dobi napajanje z izmeničnim tokom, tvorita mrežo in ga pretvori v enosmerno napetost in uporabe je polnjenje baterij neposredno, ki obidejo On-board polnilnik (OBS) na. Ti polnilniki običajno oddajajo visoko napetost do 600V in tok do 400A, kar omogoča polnjenje EV v manj kot 30 minutah v primerjavi z 8-16 urami na polnilniku z izmeničnim tokom. Ti se imenujejo tudi polnilci 3. stopnje in so splošno znani kot DC polnilniki (DCFC) ali Super polnilniki. Prednost tovrstnega polnilnika je hiter čas polnjenja, pomanjkljivost pa zapleteno inženirstvokjer mora komunicirati z EV, da ga polni učinkovito in varno. Tipičen polnilni sistem enosmernega toka je prikazan spodaj, saj lahko vidite, da EVSE zagotavlja enosmerni tok neposredno v baterijo, pri čemer zaobide OBS. EVSE je razporejen v sklade tako, da zagotavlja visok tok, en sam sklad zaradi omejitev stikala moči ne bo mogel zagotoviti visokega toka.

Običajno so polnilniki nivoja 1 namenjeni stanovanjski uporabi, to so polnilci, ki jih proizvajalci dobijo skupaj z električno energijo, s katerimi lahko električno energijo polnite prek običajnih hišnih električnih vtičnic. Tako delajo na enofaznem napajalniku in lahko oddajajo od 12A do 16A, polnjenje EV pa znaša približno 24 ur. Polnilnik 1. stopnje nima veliko vloge na polnilnih postajah.

Polnilnik Stopnja 2 je na voljo kot posodobitev za stopnjo 1 polnilnika se lahko bodisi vgrajena v hiši, na posebno zahtevo, če hišo ima napajalnik delih fazo ali se lahko uporablja v javnih / komercialnih polnilnih postaj, kot tudi. Ti polnilniki lahko zagotavljajo do 80A izhodnega toka zaradi visoke vhodne napetosti in lahko napolnijo EV v 8 urah. Stopnja 3 polnilnik ali Super polnilniki so namenjeni samo javno polnilnih postaj. Potrebujejo večfazni izmenični tok iz omrežja in porabijo več kot 240 kW, kar je skoraj 10-krat več kot običajna klimatska naprava v našem domu. Za delovanje teh polnilnikov je potrebno posebno dovoljenje omrežja.

Šteje se, da sta polnilnika nivoja 2 in nivo 3 učinkovitejša od polnilnika nivoja 1, saj pretvorba izmeničnega / enosmernega in enosmernega / enosmernega toka poteka v samem EVSE. Zaradi velike velikosti in zapletenosti polnilnikov nivoja 2 in nivoja 3 jih ni mogoče vgraditi v EV, saj bi to povečalo težo in zmanjšalo učinkovitost EV.

Vrsta polnilne postaje	Raven polnilnika	AC napajalna napetost in tok	Moč polnilnika	Čas za polnjenje akumulatorja 24kWH
AC polnilna postaja	1. raven - stanovanjska	Enofazna - 120 / 230V in ~ 12 do 16A	~ 1,44 kW do ~ 1,92 kW	~ 17 ur
AC polnilna postaja	2. raven - komercialna	Razdeljena faza - 208 / 240V in ~ 15 do 80A	~ 3,1 kW do ~ 19,2 kW	~ 8 ur
DC polnilna postaja	3. stopnja - polnilnik	Enofazna - 300 / 600V in ~ 400A	~ 120 kW do ~ 240 kW	~ 30 minut

Vrste priključkov za polnjenje EV

Tako kot Evropejci delujejo pri 220V 50Hz in Američani pri 110V 60Hz, imajo tudi električna vozila različne vrste polnilnih priključkov glede na državo, v kateri so izdelani. To je povzročilo zmedo med proizvajalci ESVE, saj jih ni mogoče preprosto prilagoditi vsem EV. Glavne klasifikacije priključkov za polnilnike izmeničnega toka in polnilnike enosmernega napajanja so podane spodaj.

AC vtičnice za polnjenje električnega vozila:

Med tremi najpogostejšimi tipi polnilnih vtičnic je vtičnica JSAE1772, ki je priljubljena v Severni Ameriki. Kot lahko vidite, ima vtič / konektor več priključkov, trije široki zatiči so za fazo, nevtralno in ozemljitev, medtem ko se dva majhna zatiča uporabljata za komunikacijo med polnilnikom in EV (pilotski vmesnik), o tem bomo razpravljali kasneje. Mennekes ali VDE-AR-E se v Evropi uporablja za trifazni polnilni sistem z izmeničnim tokom in tako lahko oddaja visoko moč do 44kW. Le-Grand je tudi podobna vtičnica z varnostnim zaklopom, ki preprečuje vdor smeti v polnilno vtičnico. V skladu s tehničnimi standardi je priporočljivo, da se v prihodnosti uporabljajo vsi vtičnice HSAE 1772 in VDE-AR-E.

Vtičnice za polnjenje enosmernega električnega vozila:

Na strani polnilnika DC imamo vtičnico za polnilnik CHAdeMO, ki je najbolj priljubljena vrsta vtičnice. Predstavila ga je Japonska, kmalu pa sta ga prilagodili Francija in Koreja. Danes ima večina električnih vozil, kot so Nissan Leaf, Kia itd., Takšne vtičnice. Vtičnica ima dva široka zatiča za enosmerne tirnice in komunikacijske zatiče za protokol CAN. Kot vemo, polnilniki enosmerne napetosti 3. stopnje ne uporabljajo vgrajenega polnilnika, zato morajo sami zagotoviti potrebno napetost in tok za baterijo EV. To se naredi z vzpostavitvijo komunikacijske povezave (Pilot link) prek protokola Control Area Network (CAN) z BMS akumulatorja. Nato BMS naroči polnilniku, naj začne postopek polnjenja, ga nadzira in nato zahteva, da polnilnik preneha polniti.

V avtomobilov Tesla imajo svoje vrste polnilnikov imenuje super polnilnike in zato imajo svoje vrste priključkov, kot je prikazano zgoraj. Vendar prodajajo adapter, ki lahko njihova vrata pretvori v polnilnike CHAdeMO ali CSS. CDD polnilnik je še ena priljubljena polnilna vtičnica, ki združuje AC in DC polnilnike. Kot lahko vidite na sliki, je polnilnik razdeljen na dva segmenta, ki podpirata DC in AC. Podpira CAN in Power Line Communication (PLC) in se pogosto uporablja v evropskih avtomobilih, kot so Audi, BMW, Ford, GM, Porsche itd. Lahko podpira do 400kW DC in 43kW AC moči.

Polnilna postaja EVSE AC - polnilci 1. in 2. stopnje

Polnilna postaja 1. in 2. stopnje mora preprosto napajati polnilnik na vozilu v električnem vozilu, ki bi nato skrbel za postopek polnjenja; to bi lahko izgledalo na prvi pogled. Vendar so odgovorni za to, da dokažejo pravo količino energije iz omrežja, kot zahteva baterija EV, tako da ji sporočijo prek pilotske žice. Podsistemi, ki so prisotni v tipični polnilni postaji za izmenični tok, predstavljeni v dokumentu TI Training, so prikazani spodaj.

V polnilniki Raven 1 ima največjo izhodno tok 16A zaradi omejitev gospodinjstev električne vtičnice, medtem ko lahko polnilci Raven 2 zagotoviti stanuje 80A, ko deluje v oskrbi tri faze. Tako polnilniki za izmenični tok nivoja 1 in nivoja 2 običajno uporabljajo standardne vtične konektorje SAEJ1772.

Kot vidite, so izmenični daljnovodi (L1 in L2) povezani s priključkom J1772 prek releja. Ta rele se bo zaprl za začetek postopka polnjenja in odprl po zaključku polnjenja. Komunikacija Pilot Signal se uporablja za zaznavanje stanja akumulatorja, gostiteljski sistem za obdelavo pa se odloči, koliko energije bo treba dobaviti vgrajenemu polnilniku. Pogovorili se bomo