Na całym świecie, począwszy od Ameryki Północnej, Europy i Chin, przyjęły się trzy różne standardy ładowania ze specyficzną geometrią wtyku i gniazda ładowania. Ponadto wtyk do ładowania AC (tryb 3, sposób B i C) ma inną budowę, niż wtyk do ładowania DC (tryb 4). Nasza szeroka oferta produktów CHARX obejmuje wszystkie przypadki zastosowań:
Standard typu 1 na rynek Ameryki Północnej nie przewiduje wtyku ładowania na stacji ładowania. W Europie w tym przypadku używa się kabla przejściowego z wtykiem ładowania typu 1 po stronie pojazdu i wtykiem ładowania typu 2 po stronie stacji.
Ładowanie AC
Prąd zmienny (AC, Alternating Current) z sieci zasilającej najpierw płynie do pojazdu przez stację ładowania i kabel ładowania – w sposób kontrolowany, ale bez konwersji. Dopiero zainstalowany w pojeździe falownik AC/DC, tzw. ładowarka pokładowa, przekształca go w prąd stały (DC, Direct Current), który można wykorzystać do ładowania akumulatora. Ponieważ stacje ładowania AC nie wymagają elektroniki konwertującej, są zwykle tańsze niż stacje ładowania DC i bardziej atrakcyjne dla użytkowników prywatnych. W zależności od stacji ładowania, kabla ładowania i ładowarki pokładowej, można uzyskać moc ładowania do 22 kW. Ze względu na stosunkowo niską moc ładowanie AC jest łagodniejsze dla akumulatora i jest zalecane zawsze wtedy, gdy pojazd jest zaparkowany na dłużej niż 30 minut, np. na noc w garażu, na parkingu lub w hotelu, a także w ciągu dnia w restauracjach i supermarketach.
Ładowanie DC
W tym przypadku styki mocy i przekroje przewodów wtyku ładowania są większe niż w przypadku ładowania AC. Możliwe są znacznie większe moce ładowania, nawet do 500 kW (High Power Charging, HPC), co znacznie skraca czas ładowania. Dlatego mówi się również o szybkim ładowaniu lub ultraszybkim ładowaniu. W przeciwieństwie do ładowania AC konwersja AC/DC odbywa się już w stacji ładowania, gdzie jest zamontowana odpowiednia energoelektronika. Między innymi z tego powodu ładowanie DC jest bardziej skomplikowane i kosztowne, dlatego też jest stosowane głównie komercyjnie. Jest zalecane w przypadku długich podróży z krótkimi przerwami, aby w ciągu kilku minut doładować akumulator, np. na stacjach benzynowych przy autostradach.
Pojazd jest ładowany prądem przemiennym ze zwyczajnego gniazdka elektrycznego. Przy sieci jednofazowej może płynąć prąd o napięciu do 250 V, przy trójfazowej do 480 V. Maksymalny prąd ładowania wynosi 16 A. Pomiędzy pojazdem a punktem ładowania nie ma komunikacji. Obowiązkowym wymogiem jest zabezpieczenie za pomocą wyłącznika różnicowoprądowego. Ponieważ w starszych instalacjach nie można zagwarantować takiego zabezpieczenia, Phoenix Contact nie zaleca tego trybu ładowania.
Podobny jak tryb 1, lecz maksymalny prąd ładowania wynosi tu 32 A, a kabel ładowania jest wyposażony w tzw. urządzenie IC-CPD (In-Cable-Control-and-Protection-Device). Urządzenie to zawiera wyłącznik różnicowoprądowy i komunikuje się z pojazdem, sterując procesem ładowania.
W trybie 3 pojazd jest ładowany prądem przemiennym na stacji ładowania lub z ładowarki naściennej z wbudowanym wyłącznikiem różnicowoprądowym. Stacja ładowania komunikuje się z pojazdem. Pojazd można ładować z sieci jednofazowej o napięciu do 250 V lub trójfazowej o napięciu do 480 V z maksymalnym prądem ładowania do 63 A. Tryb 3 rozróżnia trzy różne przypadki:
W przypadku A kabel ładowania jest podłączony na stałe do samochodu. Kabel ten posiada złącze tylko z jednej strony – wtyk stacji ładowania podłączany do gniazda ładowania stacji ładowania. Przypadek A jest wprawdzie opisany w normie, lecz w praktyce występuje niezwykle rzadko.
W przypadku B wymagany jest tzw. przenośny kabel ładowania AC, który jest przewożony np. w bagażniku. Posiada on złącze po obu stronach. Jeden z końców, czyli wtyk ładowania pojazdu, podłącza się do gniazda ładowania pojazdu. Drugi koniec, czyli wtyk stacji ładowania, podłącza się do gniazda stacji ładowania. Przypadek B jest stosowany głównie w publicznych stacjach ładowania.
Przypadek C to wersja odwrotna do przypadku A, bowiem kabel ładowania jest tu podłączony na stałe do stacji ładowania. Na drugim końcu kabla znajduje się wtyk ładowania pojazdu, podłączany do gniazda ładowania pojazdu. Przypadek C jest stosowany bardzo często w sektorze prywatnym.
Jest to jedyny tryb opisujący ładowanie DC na stacjach szybkiego ładowania. Ze względu na wysokie prądy ładowania, dochodzące do 500 A, obowiązują podwyższone wymagania dotyczące bezpieczeństwa. Kabel ładowania podłącza się na stałe do stacji ładowania. Połączenie wtykowe znajduje się tylko po stronie pojazdu – w postaci wtyku ładowania pojazdu, który podłącza się do gniazda ładowania pojazdu. W związku z tym tryb 4 nie jest podzielony na trzy przypadki (jak w trybie 3). Konieczne jest równie monitorowanie temperatury styków mocy we wtyku ładowania oraz dodatkowe funkcje ochronne w stacji ładowania, takie jak monitorowanie izolacji.
Wspólnie z wiodącymi producentami samochodów stworzyliśmy system ładowania CCS (Combined Charging System). Jego szczególnym elementem jest gniazdo ładowania CCS w pojeździe, do którego pasują zarówno wtyki ładowania AC, jak i DC. Pojazd elektryczny potrzebuje więc tylko jednego złącza do ładowania AC i DC.
Standardy ładowania typu 1 i typu 2 są zgodne pod względem przodu wtyku z zasadą CCS. W 2013 r. Komisja Europejska ogłosiła CCS typu 2 oficjalnym standardem ładowania dla całej Europy. W międzyczasie nasz cel, jakim było ustanowienie CCS jako globalnego standardu szybkiego ładowania, został zrealizowany w dużej części świata. System CCS zdobywa popularność w coraz większej liczbie krajów.
Wszystkie gniazda ładowania CCS są wyposażone standardowo w elektromagnetyczny siłownik blokady. Blokuje on wtyk ładowania pojazdu podczas ładowania z boku lub bezpośrednio na zaczepie z przodu wtyku.
Sworzeń siłownika jest odporny na działanie wysokich sił wyciągania. Uniemożliwia on zatem wyciągnięcie wtyku ładowania podczas ładowania.
Bezpieczne ładowanie obejmuje również monitorowanie temperatury w systemie ładowania CCS. Zgodnie z normą IEC 62196 temperatura nie może przekraczać 90°C. Czujniki rezystancyjne zależne od temperatury, np. Pt 1000, zapewniają szybki i precyzyjny pomiar temperatury na stykach mocy DC.
Wartości temperatury są przesyłane do sterownika ładowania za pomocą odpowiednich wyjść sygnałowych. Jeżeli dojdzie do przegrzania, np. z powodu wysokiej temperatury zewnętrznej lub przeciążenia, sterownik ładowania może przerwać ładowanie lub zmniejszyć moc ładowania.
Stacje ładowania i ładowarki naścienne muszą spełniać wysokie wymagania w zakresie niezawodności, bezpieczeństwa i komfortu. Złożona konstrukcja składająca się z wielu komponentów nie jest rzadkością. Nasze filmy w przejrzysty sposób objaśniają budowę i współdziałanie poszczególnych elementów oraz pokazują, jak spełnić wszystkie wymagania nowoczesnej infrastruktury ładowania.
Każda branża tworzy własny język i terminologię – choćby po to, aby nadać nazwę nowopowstałym technologiom. Tutaj można znaleźć definicje często używanych pojęć i skrótów z zakresu elektromobilności:
Pojazdy
Wtyki i gniazda ładowania
Rodzaje i standardy ładowania
Infrastruktura ładowania
Komunikacja i sterowanie
