У міжнародному масштабі утвердилися три стандарти заряджання, що походять з Північної Америки, Європи та Китаю, кожен із різною формою штекерів і гніздових частин системи заряджання. Крім того, конструкція штекера для заряджання змінним струмом (режим 3, варіанти B і C) відрізняється від штекера для заряджання постійним струмом (режим 4). Завдяки широкому асортименту CHARX ми охоплюємо всі варіанти застосування:
Стандарт типу 1 для Північної Америки не передбачає штекера для системи заряджання транспортного засобу на стороні інфраструктури. У Європі в такому разі використовують перехідний кабель, який складається зі штекера для системи заряджання транспортного засобу типу 1 з боку автомобіля та штекера для системи заряджання транспортного засобу типу 2 з боку інфраструктури.
Заряджання змінним струмом
Змінний струм (AC) з мережі живлення спочатку йде через зарядну станцію та зарядний кабель у транспортний засіб — керовано, але без перетворення. Встановлений уже в автомобілі перетворювач змінного струму на постійний, так званий бортовий зарядний пристрій, перетворює його на постійний струм (DC), який може бути використаний для заряджання акумулятора. Оскільки зарядні станції змінного струму не потребують жодних електронних компонентів для перетворення, вони зазвичай дешевші за зарядні станції постійного струму і більш привабливі для приватного застосування. Залежно від зарядної станції, зарядного кабелю та бортового зарядного пристрою, потужність заряджання може досягати 22 кВт. Через порівняно низьку потужність заряджання змінним струмом більш щадне для акумулятора й завжди рекомендоване, якщо автомобіль не рухається протягом більше ніж 30 хвилин, наприклад, вночі під навісом, у гаражі чи біля готелю, а також протягом дня біля ресторанів або супермаркетів.
Заряджання постійним струмом
У разі використання цього способу силові контакти й поперечний переріз провідників штекера для системи заряджання транспортного засобу більші, ніж у разі заряджання змінним струмом. Можна передавати значно більшу зарядну потужність до 500 кВт (High Power Charging, HPC), що суттєво скорочує час заряджання. Тому й використовують терміни «швидке» чи «ультрашвидке заряджання». На відміну від заряджання змінним струмом, перетворення змінного струму на постійний здійснюється вже на зарядній станції, де встановлена відповідна силова електроніка. Тому системи заряджання постійним струмом складніші й дорожчі і використовується в основному на комерційній основі. Рекомендується використовувати у тривалих поїздках із невеликими перервами, щоб поповнити запас ходу за кілька хвилин, наприклад, на місцях відпочинку на автомагістралях.
Транспортний засіб заряджається змінним струмом від побутової розетки. В однофазній мережі можлива подача напруги до 250 В, у трифазній — до 480 В. Максимальний струм заряджання становить 16 А. Обмін даними між транспортним засобом та зарядним пунктом відсутній. Обов’язковою вимогою є захист за допомогою пристрою захисного відключення (FI). Оскільки він не завжди доступний на старих станціях, компанія Phoenix Contact не рекомендує використовувати цей режим заряджання.
Як і режим 1, але в цьому разі максимальний струм заряджання становить 32 А, а зарядний кабель оснащений так званим пристроєм керування та захисту In-Cable-Control-and-Protection-Device (IC-CPD). Він містить пристрій диференційного струму (FI), обмінюється даними з автомобілем і керує процесом заряджання.
В режимі 3 транспортний засіб заряджається змінним струмом від громадської чи домашньої зарядної станції, які вже оснащено вбудованим пристроєм захисного відключення (FI). Зарядна станція обмінюється даними з транспортним засобом. Транспортний засіб можна заряджати в однофазній мережі напругою до 250 В або у трифазній мережі напругою до 480 В і максимальним струмом заряджання 63 А. Режим 3 поділяється на три варіанти:
У варіанті А використовується зарядний кабель, який стаціонарно під’єднаний до автомобіля. Тобто лише на одному кінці він має штекерний роз’єм — зарядний з’єднувач, який під’єднується до гніздової частини зарядної станції. Хоч варіант A і описаний в нормативній документації, проте сьогодні практично не зустрічається.
Для варіанта B потрібен так званий мобільний зарядний кабель змінного струму, який можна возити із собою, наприклад, у багажнику. На обох кінцях у нього штекерний роз’єм: один кінець — штекер для системи заряджання транспортного засобу — вставляють у розетку на транспортному засобі. Інший кінець, із зарядним з’єднувачем, вставляють у гніздову частину зарядної станції. Варіант B переважно використовують на громадських зарядних станціях.
Варіант заряджання C прямо протилежний варіанту А, оскільки в цьому разі зарядний кабель стаціонарно під’єднаний до зарядної колонки. На іншому кінці кабелю встановлено штекерний роз’єм — штекер для системи м транспортного засобу, який вставляють у розетку на транспортному засобі. Варіант C дуже часто використовується в приватній сфері.
Цей режим — єдиний, який описує заряджання постійним струмом на станціях швидкого заряджання. Через високий струм заряджання до 500 А тут висувають підвищені вимоги до техніки безпеки. Тому в такому разі зарядний кабель завжди стаціонарно закріплений на зарядній колонці. Вставне з’єднання передбачене тільки з боку автомобіля — у вигляді штекера для системи заряджання транспортного засобу, який вставляють у розетку на транспортному засобі. Тому поділ режиму 4 на три варіанти (як для режиму 3) не застосовується. Також необхідний контроль температури силових контактів у штекері для системи заряджання транспортного засобу та додаткові захисні функції у зарядній станції, наприклад, контроль ізоляції.
Спільно з провідними виробниками автомобілів ми розробили систему Combined Charging System (CCS). Особливістю є наявність у транспортному засобі зарядної розетки CCS, з якою сумісні штекери для системи заряджання як змінним, так і постійним струмом. Тому електромобілю потрібен лише один зарядний інтерфейс для заряджання змінним і постійним струмом.
Поверхні сполучення стандартів заряджання типу 1 і типу 2 відповідають своєю конструкцією принципу CCS. Ще у 2013 році Європейська комісія оголосила CCS типу 2 офіційним стандартом заряджання для всієї Європи. За цей час наша мета просування CCS як глобального стандарту швидкого заряджання була реалізована в значній частині світу. Дедалі більше країн переходять до використання CCS.
Всі зарядні розетки CCS стандартизовані за допомогою електромагнітного блокувального виконавчого елемента. Він фіксує штекер для системи заряджання транспортного засобу під час заряджання збоку або безпосередньо за фіксуючий гачок на поверхні сполучення.
Палець замка витримує великі зусилля витягування. Це надійно запобігає вийманню штекер для системи заряджання під час процесу заряджання.
Для безпечного процесу заряджання потрібен також моніторинг температури у системі заряджання CCS. Згідно зі стандартом IEC 62196 недопустимим є нагрівання вище 90 °C. Тому залежні від температури датчики опору, наприклад Pt 1000, забезпечують швидке й точне вимірювання температури на силових контактах постійного струму.
Значення температури надходять до контролера заряджання через відповідні сигнальні виходи. Якщо виникає перегрів, наприклад, через надто високу зовнішню температуру або перевантаження, контролер заряджання може перервати процес заряджання або зменшити потужність заряджання.
Сучасні громадські й домашні зарядні станції мають відповідати високим вимогам щодо експлуатаційної готовності, безпеки та зручності. Складна конструкція з великою кількістю компонентів — не рідкість. Наші відеоролики наочно пояснюють структуру та взаємодію окремих компонентів та показують, як задовольнити усі вимоги сучасної інфраструктури заряджання, об’єднаної в мережу.
В кожній галузі виникає власна мова та термінологія, це необхідно вже для того, щоб давати назви новим технологіям. Тут ви знайдете роз’яснення скорочень і термінів, що часто використовуються в галузі електромобільності:
Транспортні засоби
Штекери та гніздові частини для системи заряджання
Способи і стандарти заряджання
Інфраструктура зарядки
Обмін даними й керування
