V mezinárodním měřítku se prosadily tři standardy nabíjení – ze Severní Ameriky, Evropy a Číny – se svou specifickou geometrií pro nabíjecí konektory a zásuvky. Konektor pro nabíjení střídavým proudem (režim 3, případy B a C) je navíc konstruován jinak než konektor pro nabíjení stejnosměrným proudem (režim 4). Náš rozsáhlý sortiment CHARX pokrývá všechny oblasti použití:
Standard typu 1 pro Severní Ameriku nepředpokládá nabíjecí konektor ze strany infrastruktury. V Evropě se v tomto případě používá adaptérový kabel, který je tvořen na straně vozidla napájecím konektorem typu 1 a na straně infrastruktury napájecím konektorem typu 2.
Nabíjení AC
Střídavý proud (AC, Alternating Current) z napájecí sítě nejprve proudí přes nabíjecí stanici a nabíjecí kabel do vozidla – řízeně, ovšem bez přeměny. Teprve měnič AC/DC zabudovaný ve vozidle, tzv. onboard charger, jej převádí na stejnosměrný proud (DC, Direct Current), kterým lze nabít baterii. Protože tak nabíjecí stanice AC nevyžadují žádnou převáděcí elektroniku, jsou ve srovnání s nabíjecími sloupky DC většinou levnější a atraktivnější pro soukromé použití. V závislosti na nabíjecí stanici, nabíjecím kabelu a měniči onboard charger lze dosahovat nabíjecího výkonu do 22 kW. Vzhledem k těmto poměrně nízkým výkonům je nabíjení střídavým proudem šetrnější pro akumulátor a doporučuje se všude, kde je vozidlo zaparkováno déle než 30 minut, např. přes noc v přístřešku, v garáži nebo u hotelu, a také přes den u restaurací a supermarketů.
Nabíjení DC
Výkonové kontakty a průřezy vodičů nabíjecího konektoru jsou zde větší než u nabíjení AC. Lze přenášet výrazně vyšší nabíjecí výkony až 500 kW (High Power Charging, HPC), což značně zkracuje dobu nabíjení. Proto zde hovoříme o rychlonabíjení nebo ultrarychlém nabíjení. Na rozdíl od nabíjení střídavým proudem probíhá převádění AC/DC již v nabíjecí stanici, kde je zabudována odpovídající výkonová elektronika. Nabíjení DC je mimo jiné i proto složitější a dražší a využívá se hlavně komerčně. Doporučuje se u dlouhých tras s krátkými přestávkami, aby se během několika málo minut opět dobilo na dojezd, např. na odpočívadle u dálnice.
Vozidlo se nabíjí z domovní zásuvky střídavým proudem. U jednofázové sítě jsou povolena napětí do 250 V, u třífázové sítě do 480 V. Maximální nabíjecí proud činí 16 A. Mezi vozidlem a nabíjecím místem nedochází k žádné komunikaci. Povinným předpokladem je zajištění proudovým chráničem (FI). Protože to však u starších instalací není vždy zaručeno, společnost Phoenix Contact používání tohoto nabíjecího režimu nedoporučuje.
Stejný jako režim 1, avšak maximální nabíjecí proud zde činí 32 A a nabíjecí vedení je navíc vybaveno tzv. In-Cable Control and Protective Device (IC-CPD). Tento přístroj obsahuje bezpečnostní zařízení chránící před chybovým proudem (FI), komunikuje s vozidlem a tímto způsobem řídí proces nabíjení.
V režimu 3 se vozidlo nabíjí střídavým proudem u nabíjecí stanice nebo domácí nabíječky, ve kterých je již integrován nezbytný proudový chránič (FI). Nabíjecí stanice zajišťuje komunikaci s vozidlem. Vozidlo lze nabíjet jednofázově až 250 V nebo třífázově až 480 V a maximálním nabíjecím proudem 63 A. Režim 3 je rozdělen do tří případů:
V případě nabíjení A se používá nabíjecí kabel pevně připojený k vozidlu. Zásuvné zařízení tedy má pouze na jednom konci: nabíjecí konektor infrastruktury, který se připojí do nabíjecí zásuvky nabíjecí stanice. Případ A je sice normativně popsán, ale v současné praxi se téměř nevyskytuje.
V případě B je nutný tzv. mobilní nabíjecí kabel AC, který bývá uložen např. v zavazadlovém prostoru. Na obou koncích má zásuvné zařízení; jeden konec – nabíjecí konektor automobilu – se připojuje do nabíjecí zásuvky elektromobilu. Druhý konec, nabíjecí konektor infrastruktury, se připojuje do zásuvky nabíjecí stanice. Případ B se používá zejména ve veřejných nabíjecích stanicích.
Případ nabíjení C představuje opak případu nabíjení A, protože nabíjecí kabel je zde pevně připojen k nabíjecí stanici. Na druhém konci je zásuvné zařízení – nabíjecí konektor automobilu, který se připojuje do nabíjecí zásuvky elektromobilu. Případ C se velmi často používá v soukromém sektoru.
Tento režim jako jediný popisuje nabíjení stejnosměrným proudem u rychlonabíjecích stanic. Vzhledem k mimořádně vysokým nabíjecím proudům až 500 A platí zvýšené bezpečnostní požadavky. Proto je zde nabíjecí kabel vždy pevně připojen k nabíjecí stanici. Zásuvné spojení je k dispozici pouze na straně vozidla ve formě nabíjecího konektoru automobilu, který se připojuje do nabíjecí zásuvky elektromobilu. K rozdělení režimu 4 na tři případy (jako u režimu 3) tedy nedochází. Navíc je nutné monitorování teploty výkonových kontaktů v nabíjecím konektoru a doplňkové ochranné funkce v nabíjecí stanici, např. kontrola izolace.
Společně s předními výrobci automobilů jsme vyvinuli kombinovaný nabíjecí systém Combined Charging System (CCS). Zvláštností je nabíjecí zásuvka CCS ve vozidle, do které lze připojit nabíjecí konektory AC i DC. K nabíjení střídavým a stejnosměrným proudem tak elektromobil potřebuje pouze jedno nabíjecí rozhraní.
Standardy nabíjení typu 1 a typu 2 se při konstrukci tvaru konektoru řídí principem CCS. Evropská komise prohlásila CCS typu 2 za oficiální standard nabíjení pro celou Evropu již v roce 2013. Od té doby se v mnoha částech světa uskutečnil náš cíl prosadit CCS jako globální standard rychlonabíjení. A zemí, kde se CCS stává standardem, neustále přibývá.
Všechny nabíjecí zásuvky CCS jsou normativně vybaveny elektromagnetickým aktuátorem zámku. Ten uzamkne nabíjecí konektor během procesu nabíjení buď bočně, nebo přímo na zajišťovacím háku v rozhraní konektoru.
Trn aktuátoru je dimenzován tak, aby odolával vysokým tahovým silám, což spolehlivě zabrání tomu, aby během nabíjení došlo k vytažení nabíjecího konektoru automobilu.
Proces bezpečného nabíjení zahrnuje také sledování teploty v nabíjecím systému CCS. Podle normy IEC 62196 nesmí zvýšená teplota překročit 90 °C. Teplotně závislé odporové snímače, např. Pt 1000, proto zajišťují rychlé a přesné měření teploty na stejnosměrných výkonových kontaktech.
Údaje o teplotě jsou do řídicí jednotky nabíjení předávány prostřednictvím odpovídajících signálních výstupů. V případě vzniku přehřátí, např. v důsledku vysokých venkovních teplot nebo přetížení, může řídicí jednotka nabíjení ukončit postup nabíjení nebo snížit nabíjecí výkon.
Dnešní nabíjecí stanice a domácí nabíječky musí mnohdy splňovat vysoké nároky na dostupnost, bezpečnost a komfort. Žádnou zvláštností není složitá struktura tvořená mnoha komponentami. Naše videa názorně vysvětlují strukturu a souhru jednotlivých komponent a ukazují, jak lze splnit všechny požadavky na moderní nabíjecí infrastrukturu propojenou do sítě.
Každá oblast obchodní činnosti vyvíjí vlastní jazyk a terminologii, aby dokázala pojmenovat nově vznikající technologie. Zde jsou vysvětleny často používané pojmy a zkratky z oblasti elektromobility:
Vozidla
Nabíjecí konektory a zásuvky
Typy a standardy nabíjení
Nabíjecí infrastruktura
Komunikace a řídicí jednotka
