Зарядная станция , также известная как точка зарядки , зарядный пункт или оборудование для электромобилей ( EVSE ), представляет собой устройство электропитания , которое подает электроэнергию для подзарядки подключаемых электромобилей (включая аккумуляторные электромобили , электрогрузовики , электробусы , электромобили для городских условий и подключаемые гибридные автомобили ).
Существует два основных типа зарядных устройств для электромобилей: зарядные станции переменного тока (AC) и зарядные станции постоянного тока (DC). Аккумуляторы электромобилей можно заряжать только постоянным током, в то время как большая часть электроэнергии от сети поступает из электросети в виде переменного тока. По этой причине большинство электромобилей имеют встроенный преобразователь переменного тока в постоянный, обычно известный как «бортовое зарядное устройство» (OBC). На зарядной станции переменного тока переменный ток из сети подается на это бортовое зарядное устройство, которое преобразует его в постоянный ток для подзарядки аккумулятора. Зарядные устройства постоянного тока обеспечивают более мощную зарядку (что требует гораздо более крупных преобразователей переменного тока в постоянный ток) за счет встраивания преобразователя в зарядную станцию, а не в транспортное средство, чтобы избежать ограничений по размеру и весу. Затем станция напрямую подает постоянный ток в транспортное средство, минуя бортовой преобразователь. Большинство современных моделей электромобилей могут принимать как переменный, так и постоянный ток.
Зарядные станции оснащены разъемами, соответствующими различным международным стандартам. Зарядные станции постоянного тока обычно оснащены несколькими разъемами для зарядки различных транспортных средств, использующих конкурирующие стандарты.
.jpg/1280px-EV_Charging_Station_in_The_Dalles_(9137461126).jpg)
Общественные зарядные станции обычно находятся на улице или в торговых центрах, государственных учреждениях и других парковочных зонах. Частные зарядные станции обычно находятся в жилых домах, на рабочих местах и в отелях.
Было установлено несколько стандартов для технологии зарядки, чтобы обеспечить взаимодействие между поставщиками. Стандарты доступны для номенклатуры, мощности и разъемов. Tesla разработала фирменную технологию в этих областях и начала строить свою сеть зарядки в 2012 году. [1]
.svg/1280px-Electric_car_charging_(ACEA_terminology).svg.png)
В 2011 году Европейская ассоциация автопроизводителей (ACEA) дала определение следующим терминам: [2]
Термины «соединитель электромобиля» и «вход для электромобиля» ранее определялись таким же образом в статье 625 Национального электротехнического кодекса США (NEC) 1999 года. NEC-1999 также определял термин «оборудование для электромобиля» как весь блок, «установленный специально для передачи энергии от проводки помещения к электромобилю», включая «проводники... соединители электромобиля, вилки для подключения и все другие приспособления, устройства, розетки или аппараты». [3]
Tesla, Inc. использует термин «зарядная станция» для обозначения группы зарядных устройств, а термин «разъем» — для обозначения отдельного EVSE. [4]
Рабочий совет по инфраструктуре электротранспорта (IWC) был сформирован в 1991 году Научно -исследовательским институтом электроэнергетики, в состав которого вошли представители автопроизводителей и электроэнергетических компаний, для определения стандартов в Соединенных Штатах. [6] Ранняя работа IWC привела к определению трех уровней зарядки в Справочнике Национального электротехнического кодекса (NEC) 1999 года. [5] : 9
Согласно NEC 1999 года, зарядное оборудование уровня 1 (как определено в справочнике NEC, но не в кодексе) подключалось к сети через стандартную 3-контактную электрическую розетку NEMA 5 -20R с заземлением, а прерыватель цепи замыкания на землю требовался в пределах 12 дюймов (30 см) от вилки. Цепь питания требовала защиты при 125% от максимального номинального тока; например, зарядное оборудование, рассчитанное на 16 ампер («амперы» или «А») постоянного тока, требовало прерывателя размером 20 А. [5] : 9
Зарядное оборудование уровня 2 (как определено в руководстве) было постоянно подключено и закреплено в фиксированном месте в соответствии с NEC-1999. Оно также требовало заземления и защиты от замыкания на землю; кроме того, оно требовало блокировки для предотвращения запуска транспортного средства во время зарядки и безопасного разрыва кабеля и разъема. Для защиты ответвленной цепи требовался выключатель на 40 А (125% от постоянного максимального тока питания). [5] : 9 Для удобства и более быстрой зарядки многие ранние электромобили предпочитали, чтобы владельцы и операторы устанавливали зарядное оборудование уровня 2, которое подключалось к электромобилю либо через индуктивную лопатку ( Magne Charge ), либо через проводящий разъем ( Avcon ). [5] : 10–11, 18
Зарядное оборудование уровня 3 использовало выпрямитель вне транспортного средства для преобразования входного переменного тока в постоянный, который затем подавался в транспортное средство. На момент написания справочника NEC 1999 года предполагалось, что зарядное оборудование уровня 3 потребует от коммунальных служб модернизации своих распределительных систем и трансформаторов. [5] : 9
Общество инженеров-автомобилестроителей ( SAE International ) определяет общие физические, электрические, коммуникационные и эксплуатационные требования к системам зарядки электромобилей, используемым в Северной Америке, в рамках стандарта SAE J1772 , первоначально разработанного в 2001 году. [8] SAE J1772 определяет четыре уровня зарядки, по два уровня для источников переменного и постоянного тока; различия между уровнями основаны на типе распределения мощности, стандартах и максимальной мощности.
Зарядные станции переменного тока подключают бортовую зарядную схему транспортного средства непосредственно к источнику переменного тока. [8]
Обычно, хотя и неправильно, называемая зарядкой "Уровня 3" на основе более старого определения NEC-1999, зарядка постоянным током классифицируется отдельно в стандарте SAE. При быстрой зарядке постоянным током переменный ток сети проходит через преобразователь переменного тока в постоянный на станции, прежде чем достичь аккумулятора транспортного средства, минуя любой преобразователь переменного тока в постоянный на борту транспортного средства. [8] [9]
Дополнительные стандарты, выпущенные SAE для зарядки, включают SAE J3068 (трехфазная зарядка переменного тока с использованием разъема типа 2 , определенного в IEC 62196-2 ) и SAE J3105 (автоматическое подключение устройств зарядки постоянного тока).
В 2003 году Международная электротехническая комиссия (МЭК) приняла большую часть стандарта SAE J1772 в соответствии с IEC 62196-1 для международного внедрения.
МЭК альтернативно определяет зарядку в режимах ( МЭК 61851-1 ):
Соединение между электросетью и «зарядным устройством» (оборудованием для питания электромобиля) определяется тремя случаями (МЭК 61851-1):
Североамериканский стандарт зарядки (NACS) был разработан Tesla, Inc. для использования в транспортных средствах компании. Он оставался фирменным стандартом до 2022 года, когда его спецификации были опубликованы Tesla. [13] [14] Разъем физически меньше, чем разъем J1172/CCS, и использует те же контакты для зарядки как переменного, так и постоянного тока.
По состоянию на ноябрь 2023 года автопроизводители Ford , General Motors , Rivian , Volvo , Polestar , Mercedes-Benz , Nissan , Honda , Jaguar , Fisker , Hyundai , BMW , Toyota , Subaru и Lucid Motors взяли на себя обязательство оснастить свои североамериканские автомобили разъемами NACS в будущем. [15] [16] [17] Автомобильный стартап Aptera Motors также внедрил стандарт разъемов в своих автомобилях. [18] Другие автопроизводители, такие как Stellantis и Volkswagen, не сделали заявлений. [19]
Чтобы соответствовать требованиям Европейского союза (ЕС) к пунктам подзарядки, [20] автомобили Tesla, продаваемые в ЕС, оснащены портом CCS Combo 2. Как в Северной Америке, так и в порту ЕС осуществляется быстрая зарядка 480 В постоянного тока через сеть зарядных устройств Tesla Supercharger , которые по-разному используют зарядные разъемы NACS и CCS. В зависимости от версии Supercharger мощность подается на уровне 72, 150 или 250 кВт, первый соответствует уровню DC 1, а второй и третий соответствуют уровню DC 2 SAE J1772. По состоянию на четвертый квартал 2021 года Tesla сообщила о 3476 пунктах суперзарядки по всему миру и 31 498 зарядных устройствах суперзарядки (в среднем около 9 зарядных устройств на одно место). [4]
Разрабатывается расширение стандарта быстрой зарядки CCS DC для электромобилей и легких грузовиков, которое обеспечит более высокую мощность зарядки для больших коммерческих транспортных средств ( класс 8, а также, возможно, 6 и 7 , включая школьные и транзитные автобусы). Когда в марте 2018 года была сформирована целевая группа Charging Interface Initiative e. V. (CharIN), новый разрабатываемый стандарт изначально назывался High Power Charging (HPC) for Commercial Vehicles (HPCCV), [21] позже переименованный в Megawatt Charging System (MCS). Ожидается, что MCS будет работать в диапазоне 200–1500 В и 0–3000 А для теоретической максимальной мощности 4,5 мегаватт (МВт). Предложение призывает к тому, чтобы порты зарядки MCS были совместимы с существующими зарядными устройствами CCS и HPC. [22] В феврале 2019 года целевая группа опубликовала сводные требования, в которых говорилось о максимальных пределах 1000 В постоянного тока (опционально 1500 В постоянного тока) и 3000 А непрерывной мощности. [23]
Конструкция разъема была выбрана в мае 2019 года [21] и испытана в Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) в сентябре 2020 года. Тринадцать производителей приняли участие в испытании, в ходе которого были проверены сцепление и тепловые характеристики семи входных отверстий для транспортных средств и одиннадцати разъемов для зарядных устройств. [24] Окончательные требования и спецификация разъема были приняты в декабре 2021 года как разъем MCS версии 3.2. [25] [26] : 3
При поддержке Portland General Electric 21 апреля 2021 года компания Daimler Trucks North America открыла «Electric Island», первую станцию зарядки большегрузных автомобилей, через дорогу от своей штаб-квартиры в Портленде, штат Орегон. Станция способна заряжать восемь транспортных средств одновременно, а зарядные отсеки рассчитаны на размещение тягачей с прицепами . Кроме того, конструкция способна вмещать зарядные устройства мощностью более 1 МВт, как только они будут доступны. [27] В мае 2021 года стартап-компания WattEV объявила о планах построить 40-местную станцию для остановки/зарядки грузовиков в Бейкерсфилде, штат Калифорния. При полной мощности она будет обеспечивать общую мощность зарядки 25 МВт, частично получаемую от солнечной батареи и аккумуляторной батареи на месте. [28]
Распространенные разъемы включают Type 1 (Yazaki) , Type 2 (Mennekes) , CCS Combo 1 и 2 , CHAdeMO и Tesla. [29] [30] [31] Многие стандартные типы разъемов определены в IEC 62196-2 (для питания переменного тока) и 62196-3 (для питания постоянного тока):
Для зарядки постоянным током CCS требуется связь по линии электропередачи (PLC). Два разъема добавляются в нижней части автомобильных входов типа 1 или типа 2 и зарядных штекеров для подачи постоянного тока. Они обычно известны как разъемы Combo 1 или Combo 2. Выбор типа входов обычно стандартизирован для каждой страны, так что общественным зарядным устройствам не нужно устанавливать кабели с обоими вариантами. Как правило, в Северной Америке используются автомобильные входы типа Combo 1, в то время как в большинстве стран мира используется Combo 2.
Стандарт CHAdeMO предпочитают Nissan , Mitsubishi и Toyota , в то время как стандарт SAE J1772 Combo поддерживают GM , Ford , Volkswagen , BMW и Hyundai . Обе системы заряжаются до 80% примерно за 20 минут, но эти две системы несовместимы. Ричард Мартин, редакционный директор по маркетингу чистых технологий и консалтинговая фирма Navigant Research, заявил:
Более широкий конфликт между разъемами CHAdeMO и SAE Combo мы рассматриваем как препятствие для рынка на ближайшие несколько лет, которое необходимо устранить. [34]
В Соединенных Штатах многие электромобили, впервые представленные на рынке в конце 1990-х и начале 2000-х годов, такие как GM EV1 , Ford Ranger EV и Chevrolet S-10 EV , предпочитали использовать EVSE уровня 2 (однофазный переменный ток), как определено в NEC-1999, для поддержания приемлемой скорости зарядки. Эти EVSE были оснащены либо индуктивным разъемом ( Magne Charge ), либо кондуктивным разъемом (обычно AVCON ). Сторонниками индуктивной системы были GM, Nissan и Toyota; DaimlerChrysler, Ford и Honda поддержали кондуктивную систему. [5] : 10–11
Лопатки Magne Charge были доступны в двух разных размерах: старая, большая лопатка (использовалась для EV1 и S-10 EV) и новая, меньшая лопатка (использовалась для первого поколения Toyota RAV4 EV , но обратно совместимая с транспортными средствами с большими лопатками через адаптер). [35] Большая лопатка (представленная в 1994 году) требовалась для размещения входного порта зарядки транспортного средства с жидкостным охлаждением; меньшая лопатка (представленная в 2000 году) вместо этого сопрягалась с входным отверстием с воздушным охлаждением. [36] [37] : 23 SAE J1773, в котором описаны технические требования к индуктивной связи лопаток, был впервые выпущен в январе 1995 года, а еще одна редакция была выпущена в ноябре 1999 года. [37] : 26
Влиятельный Калифорнийский совет по воздушным ресурсам принял токопроводящий разъем в качестве своего стандарта 28 июня 2001 года, основываясь на более низкой стоимости и долговечности, [38] и Magne Charge paddle был снят с производства в марте следующего года. [39] В то время существовало три токопроводящих разъема, названных в соответствии с их производителями: Avcon (он же butt-and-pin, использовался Ford, Solectria и Honda); Yazaki (он же pin-and-sleeve, на RAV4 EV); и ODU (используется DaimlerChrysler). [37] : 22 Разъем Avcon butt-and-pin поддерживал зарядку уровня 2 и уровня 3 (постоянный ток) и был описан в приложении к первой версии (1996) рекомендуемой практики SAE J1772; версия 2001 года перенесла описание разъема в основную часть практики, сделав ее фактическим стандартом для Соединенных Штатов. [37] : 25 [40] IWC рекомендовала стыковой разъем Avcon для Северной Америки, [37] : 22 на основе испытаний на воздействие окружающей среды и долговечность. [41] После внедрения разъем Avcon использовал четыре контакта для уровня 2 (L1, L2, Pilot, Ground) и добавила еще пять (три для последовательной связи и два для питания постоянного тока) для уровня 3 (L1, L2, Pilot, Com1, Com2, Ground, Clean Data ground, DC+, DC−). [42] К 2009 году J1772 вместо этого принял круглый разъем со штыревыми и гильзовыми контактами (Yazaki) в качестве стандартной реализации, а прямоугольный стыковой разъем Avcon устарел. [43]
Время зарядки зависит от емкости аккумулятора, плотности мощности и мощности зарядки. [44] Чем больше емкость, тем больше заряда может удерживать аккумулятор (аналогично размеру топливного бака). Более высокая плотность мощности позволяет аккумулятору принимать больше заряда за единицу времени (размер отверстия бака). Более высокая мощность зарядки обеспечивает больше энергии за единицу времени (аналогично скорости потока насоса). Важным недостатком зарядки на высоких скоростях является то, что она также увеличивает нагрузку на основную электросеть . [45]
Калифорнийский совет по воздушным ресурсам установил минимальный целевой запас хода в 150 миль, чтобы считаться транспортным средством с нулевым уровнем выбросов , а также указал, что транспортное средство должно поддерживать быструю зарядку. [46]
Время зарядки можно рассчитать как: [47]
Эффективная мощность зарядки может быть ниже максимальной мощности зарядки из-за ограничений аккумулятора или системы управления аккумулятором , потерь при зарядке (которые могут достигать 25% [48] ) и меняться со временем из-за пределов зарядки, применяемых контроллером заряда .
Полезная емкость аккумулятора электромобиля первого поколения, такого как оригинальный Nissan Leaf, составляла около 20 киловатт-часов (кВт-ч), что давало ему запас хода около 100 миль (160 км). [ требуется цитата ] Tesla была первой компанией, которая представила автомобили с большим запасом хода, изначально выпустив Model S с емкостью аккумулятора 40 кВт-ч, 60 кВт-ч и 85 кВт-ч, причем последний имел запас хода около 480 км (300 миль). [49] Современные подключаемые гибридные автомобили обычно имеют запас хода на электротяге от 15 до 60 миль. [50]
Аккумуляторы заряжаются от постоянного тока. Для зарядки от переменного тока, подаваемого электросетью, в электромобили встроен небольшой преобразователь переменного тока в постоянный. Зарядный кабель подает переменный ток напрямую из сети, а транспортное средство преобразует эту мощность в постоянный ток внутри себя и заряжает свою батарею. Встроенные преобразователи на большинстве электромобилей обычно поддерживают скорость зарядки до 6–7 кВт, достаточную для зарядки в течение ночи. [51] Это известно как «зарядка переменного тока». Для обеспечения быстрой подзарядки электромобилей необходима гораздо более высокая мощность (50–100+ кВт). [ требуется цитата ] Для этого требуется гораздо более крупный преобразователь переменного тока в постоянный ток, который нецелесообразно интегрировать в транспортное средство. Вместо этого преобразование переменного тока в постоянный ток выполняется зарядной станцией, а постоянный ток подается в транспортное средство напрямую, минуя встроенный преобразователь. Это известно как быстрая зарядка постоянного тока.
Зарядные станции обычно доступны для нескольких электромобилей и оснащены механизмами обнаружения тока или подключения, позволяющими отключать питание, когда электромобиль не заряжается.
Два основных типа датчиков безопасности:
Провода датчиков реагируют быстрее, имеют меньше деталей, которые могут выйти из строя, и, возможно, менее затратны в проектировании и внедрении. [ необходима ссылка ] Однако датчики тока могут использовать стандартные разъемы и могут позволить поставщикам контролировать или взимать плату за фактически потребленную электроэнергию.
Для более длительных поездок требуется сеть общественных зарядных станций. Кроме того, они необходимы для транспортных средств, у которых нет доступа к домашней зарядной станции, как это часто бывает в многоквартирных домах. Стоимость сильно различается в зависимости от страны, поставщика электроэнергии и источника питания. Некоторые службы взимают плату поминутно, в то время как другие взимают плату за количество полученной энергии (измеряемое в киловатт-часах). В Соединенных Штатах некоторые штаты запретили использование зарядки по кВт·ч. [53]
Зарядные станции, возможно, не нуждаются в большой новой инфраструктуре в развитых странах, меньше, чем доставка нового топлива по новой сети. [54] Станции могут использовать существующую повсеместную электрическую сеть . [55]
Зарядные станции предлагаются государственными органами, коммерческими предприятиями и некоторыми крупными работодателями для устранения ряда барьеров. Варианты включают простые зарядные посты для использования на обочине дороги, зарядные шкафы для крытых парковок и полностью автоматизированные зарядные станции, интегрированные с оборудованием распределения электроэнергии. [56]
По состоянию на декабрь 2012 года [обновлять]в США, Европе, Японии и Китае было развернуто около 50 000 нежилых зарядных точек. [57] По состоянию на август 2014 года [обновлять]было развернуто около 3 869 быстрых зарядных станций CHAdeMO, из которых 1 978 в Японии, 1 181 в Европе и 686 в США, а также 24 в других странах. [58] По состоянию на декабрь 2021 года общее количество государственных и частных зарядных станций для электромобилей составляло более 57 000 в США и Канаде вместе взятых. [59] По состоянию на май 2023 года во всем мире насчитывалось более 3,9 миллиона государственных точек зарядки для электромобилей, из которых в Европе их было более 600 000, а Китай лидирует с более чем 2,7 миллиона. [60] В США насчитывается более 138 100 зарядных розеток для подключаемых электромобилей (ЭМ). По оценкам S&P Global Mobility, в январе 2023 года в США насчитывалось около 126 500 зарядных станций уровня 2 и 20 431 зарядная станция уровня 3, а также еще 16 822 зарядных станции Tesla Supercharger и зарядных станции Tesla. [61]
По состоянию на декабрь 2012 года [обновлять]в Японии было 1381 публичных станций быстрой зарядки постоянного тока, что является крупнейшим в мире числом станций быстрой зарядки, но только около 300 станций зарядки переменного тока. [57] По состоянию на декабрь 2012 года [обновлять]в Китае было около 800 публичных пунктов медленной зарядки и ни одной станции быстрой зарядки. [57]
По состоянию на сентябрь 2013 года [обновлять]крупнейшие сети общественных зарядных станций в Австралии находились в столицах Перте и Мельбурне , в обоих городах было установлено около 30 станций (7 кВт переменного тока) – в других столицах существуют более мелкие сети. [62]
По состоянию на декабрь 2013 года Эстония была единственной страной, которая завершила развертывание сети зарядки электромобилей с общенациональным покрытием, со 165 быстрыми зарядными станциями, доступными вдоль автомагистралей на максимальном расстоянии от 40 до 60 км (25–37 миль), и более высокой плотностью в городских районах. [63] [64] [65]
По состоянию на ноябрь 2012 года в Европе было установлено около 15 000 зарядных станций. [66] По состоянию на март 2013 года в Норвегии было 4 029 зарядных пунктов и 127 станций быстрой зарядки постоянным током. [67] В рамках своих обязательств по обеспечению экологической устойчивости правительство Нидерландов инициировало план по созданию более 200 станций быстрой зарядки ( постоянным током ) по всей стране к 2015 году. Развертывание будет осуществляться ABB и голландским стартапом Fastned , стремясь обеспечить по крайней мере одну станцию каждые 50 км (31 милю) для 16 миллионов жителей Нидерландов. [68] В дополнение к этому, фонд E-laad установил около 3 000 общественных (медленных) зарядных пунктов с 2009 года. [69]
По сравнению с другими рынками, такими как Китай, европейский рынок электромобилей развивался медленно. Это, вместе с нехваткой зарядных станций, сократило количество электрических моделей, доступных в Европе. [70] В 2018 и 2019 годах Европейский инвестиционный банк (ЕИБ) подписал несколько проектов с такими компаниями, как Allego, Greenway, BeCharge и Enel X. Кредиты ЕИБ поддержат развертывание инфраструктуры зарядных станций на общую сумму 200 миллионов евро. [70] Правительство Великобритании заявило, что запретит продажу новых бензиновых и дизельных автомобилей к 2035 году для полного перехода на электромобили. [71]
По состоянию на октябрь 2023 года в США и Канаде насчитывается 69 222 зарядных станций, включая станции быстрой зарядки уровня 1, уровня 2 и постоянного тока. [72]
По данным Центра данных по альтернативным видам топлива Министерства энергетики США , по состоянию на октябрь 2023 года в США и Канаде насчитывается 6502 станции с разъемами CHAdeMO , 7480 станций с разъемами SAE CCS1 и 7171 станция с разъемами Tesla North American Charging Standard (NACS) . [72]
По состоянию на август 2018 года [обновлять]в Соединенных Штатах работало 800 000 электромобилей и 18 000 зарядных станций, [73] что больше, чем 5 678 общественных зарядных станций и 16 256 общественных пунктов зарядки в 2013 году. [74] [75] К июлю 2020 года Tesla установила 1 971 станцию (17 467 розеток). [76]
Более холодные районы в северных штатах США и Канаде имеют некоторую инфраструктуру для общественных розеток, предназначенных в первую очередь для использования в блочных обогревателях . Хотя их автоматические выключатели предотвращают большие токи для других целей, их можно использовать для подзарядки электромобилей, хотя и медленно. [77] На общественных парковках некоторые такие розетки включаются только тогда, когда температура опускается ниже −20 °C, что еще больше ограничивает их ценность. [78]
С конца 2023 года ограниченное количество зарядных станций Tesla Supercharger начнут открываться для автомобилей сторонних производителей с использованием встроенного адаптера CCS для существующих зарядных станций. [79]
Другие сети зарядки доступны для всех электромобилей. Такие сети, как Electrify America , EVgo , ChargeFinder и ChargePoint, популярны среди потребителей. В настоящее время Electrify America имеет 15 соглашений с различными автопроизводителями, чтобы их электромобили использовали ее сеть зарядных устройств или предоставляли скидки на зарядку или бесплатную зарядку, включая Audi , BMW , Ford , Hyundai , Kia , Lucid Motors , Mercedes , Volkswagen и другие. Цены, как правило, основаны на местных тарифах, а другие сети могут принимать наличные или кредитную карту.
В июне 2022 года президент США Байден объявил о плане создания к 2030 году стандартизированной общенациональной сети из 500 000 зарядных станций для электромобилей, которая не будет зависеть от марок электромобилей, компаний, осуществляющих зарядку, или местоположения в США. [80] США предоставят 5 миллиардов долларов США в период с 2022 по 2026 год штатам через Программу формулы национальной инфраструктуры электромобилей (NEVI) для строительства зарядных станций вдоль основных автомагистралей и коридоров. [81] Один из таких предлагаемых коридоров под названием Greenlane планирует создать зарядную инфраструктуру между Лос-Анджелесом, Калифорния, и Лас-Вегасом, Невада. [82] Однако к декабрю 2023 года ни одна зарядная станция не была построена. [83]
Южноафриканская компания ElectroSA и производители автомобилей, включая BMW , Nissan и Jaguar, на данный момент смогли установить 80 зарядных станций для электромобилей по всей стране. [84]
В апреле 2017 года государственная нефтяная компания Аргентины YPF сообщила , что установит 220 станций быстрой зарядки для электромобилей на 110 своих автозаправочных станциях на территории страны. [85]
Производители электромобилей, поставщики зарядной инфраструктуры и региональные правительства заключили соглашения и создали предприятия для продвижения и предоставления сетей общественных зарядных станций для электромобилей .
EV Plug Alliance [86] — это ассоциация 21 европейского производителя, которая предложила норму IEC и европейский стандарт для розеток и вилок. Участники ( Schneider Electric , Legrand, Scame, Nexans и т. д.) утверждали, что система безопаснее, поскольку они используют шторки. Предварительный консенсус состоял в том, что стандарты IEC 62196 и IEC 61851-1 уже установили безопасность, сделав части не под напряжением, когда их можно коснуться. [87] [88] [89]
Более 80% зарядки электромобилей осуществляется дома, обычно в гараже. [90] В Северной Америке зарядка уровня 1 подключается к стандартной розетке на 120 вольт и обеспечивает запас хода менее 5 миль за час зарядки.
Чтобы удовлетворить потребность в более быстрой зарядке, зарядные станции уровня 2 стали более распространенными. Эти станции работают при напряжении 240 вольт и могут значительно увеличить скорость зарядки, обеспечивая до 30+ миль пробега в час. Зарядные станции уровня 2 предлагают более практичное решение для владельцев электромобилей, особенно для тех, у кого более высокие требования к ежедневному пробегу.
Зарядные станции могут быть установлены двумя основными способами: с помощью проводных соединений с главной электрической панелью или с помощью шнура и вилки, подключенных к розетке на 240 вольт. Популярным выбором для последнего является розетка NEMA 14-50. Этот тип розетки обеспечивает напряжение 240 вольт и при подключении к 50-амперной цепи может поддерживать зарядку при 40 амперах в соответствии с североамериканскими электротехническими нормами. Это означает мощность питания до 9,6 киловатт, [91] что обеспечивает более быструю и эффективную зарядку.
Станция замены (или переключения) аккумуляторов позволяет транспортным средствам заменять разряженный аккумулятор на заряженный, устраняя интервал зарядки. Замена аккумуляторов распространена в электропогрузчиках . [ 92]
Концепция сменной аккумуляторной службы была предложена еще в 1896 году. Впервые она была предложена между 1910 и 1924 годами компанией Hartford Electric Light Company через службу аккумуляторов GeVeCo, обслуживающую электрические грузовики. Владелец транспортного средства приобрел транспортное средство без аккумулятора у General Vehicle Company (GeVeCo), частично принадлежащей General Electric . [93] Электроэнергия была приобретена у Hartford Electric в виде сменной батареи. Как транспортные средства, так и батареи были разработаны для облегчения быстрой замены. Владелец платил переменную плату за милю и ежемесячную плату за обслуживание, чтобы покрыть расходы на техническое обслуживание и хранение грузовика. Эти транспортные средства проехали более 6 миллионов миль.
Начиная с 1917 года аналогичная служба работала в Чикаго для владельцев электромобилей Milburn Electric. [94] 91 год спустя система быстрой замены аккумуляторов была внедрена для обслуживания 50 электробусов на летних Олимпийских играх 2008 года . [95]
Компании Better Place , Tesla и Mitsubishi Heavy Industries рассматривали подходы с переключением аккумуляторных батарей. [96] [97] Одним из осложняющих факторов было то, что этот подход требовал внесения изменений в конструкцию транспортного средства.
В 2012 году Tesla начала строить собственную сеть быстрой зарядки Tesla Supercharger . [1] В 2013 году Tesla объявила, что также будет поддерживать замену аккумуляторных батарей. [98] Демонстрационная станция замены была построена в Harris Ranch и работала в течение короткого периода времени. Однако клиенты в значительной степени предпочитали использовать Supercharger, поэтому программа замены была закрыта. [99]
Были заявлены следующие преимущества замены аккумуляторов:
Сеть Better Place была первой современной попыткой модели переключения аккумуляторов. Renault Fluence ZE был первым автомобилем, на котором был реализован этот подход, и предлагался в Израиле и Дании. [105]
Better Place запустила свою первую станцию по обмену аккумуляторов в Израиле в Кирьят-Экроне , недалеко от Реховота , в марте 2011 года. Процесс обмена занял пять минут. [100] [106] Better Place подала заявление о банкротстве в Израиле в мае 2013 года. [107] [108]
В июне 2013 года Tesla объявила о своем плане предложить замену аккумулятора . Tesla показала, что замена аккумулятора в Model S заняла чуть более 90 секунд. [101] [109] Илон Маск сказал, что услуга будет предлагаться по цене около 60–80 долларов США по ценам июня 2013 года. В стоимость покупки автомобиля входила одна аккумуляторная батарея. После замены владелец мог позже вернуться и получить свою полностью заряженную аккумуляторную батарею. Вторым вариантом было бы оставить замененную батарею и получить/доплатить разницу в стоимости между оригинальной и замененной. Цены не были объявлены. [101] В 2015 году компания отказалась от этой идеи из-за отсутствия интереса со стороны клиентов. [110]
К 2022 году китайский производитель автомобилей класса люкс Nio построил более 900 станций по замене аккумуляторов по всему Китаю и Европе [111] , что больше, чем 131 в 2020 году. [112]
В отличие от заправочных станций , которые необходимо располагать вблизи дорог, куда могут легко подъехать автоцистерны , зарядные станции теоретически можно размещать в любом месте, где есть доступ к электроэнергии и достаточно места для парковки .
Частные места включают жилые дома, рабочие места и гостиницы. [113] Жилые дома являются наиболее распространенным местом зарядки. [114] На жилых зарядных станциях обычно отсутствует аутентификация пользователя и отдельные счетчики, и может потребоваться выделенная цепь. [115] Многие транспортные средства, заряжаемые в жилых домах, просто используют кабель, который подключается к стандартной бытовой электрической розетке. [116] Эти кабели могут быть закреплены на стене. [ необходима ссылка ]
Общественные станции были расположены вдоль автомагистралей, в торговых центрах, гостиницах, государственных учреждениях и на рабочих местах. Некоторые заправочные станции предлагают станции зарядки электромобилей. [117] Некоторые зарядные станции были раскритикованы как недоступные, труднодоступные, неисправные и медленные, что замедляет внедрение электромобилей. [118]
Общественные зарядные станции могут взимать плату или предлагать бесплатные услуги на основе государственных или корпоративных акций. Тарифы на электроэнергию варьируются от тарифов для населения до тарифов, многократно превышающих их. Надбавка обычно взимается за удобство более быстрой зарядки. Транспортные средства обычно можно заряжать без присутствия владельца, что позволяет владельцу заниматься другими делами. [119] К таким местам относятся торговые центры, зоны отдыха на автомагистралях , транзитные станции и правительственные учреждения. [120] [121] Обычно используются вилки переменного тока типа 1 / типа 2 .
Беспроводная зарядка использует индукционные зарядные коврики, которые заряжают без проводного соединения и могут быть встроены в парковочные места или даже на проезжей части.
Мобильная зарядка подразумевает использование другого транспортного средства, которое подвозит зарядную станцию к электромобилю; электроэнергия подается через топливный генератор (обычно бензиновый или дизельный) или большую батарею.
Система подзарядки электроэнергии на шельфе под названием Stillstrom, которую собирается запустить датская судоходная компания Maersk Supply Service , предоставит судам доступ к возобновляемой энергии во время нахождения в море. [122] Подключая суда к электроэнергии, вырабатываемой морскими ветряными электростанциями , Stillstrom призвана сократить выбросы от простаивающих судов. [122]
Интеллектуальная сеть — это электросеть, которая может адаптироваться к изменяющимся условиям, ограничивая обслуживание или корректируя цены. Некоторые зарядные станции могут взаимодействовать с сетью и активировать зарядку, когда условия оптимальны, например, когда цены относительно низкие. Некоторые транспортные средства позволяют оператору контролировать подзарядку. [123] Сценарии «транспортное средство-сеть» позволяют аккумулятору транспортного средства снабжать сеть в периоды пикового спроса. Для этого требуется связь между сетью, зарядной станцией и транспортным средством. SAE International разрабатывает соответствующие стандарты. К ним относится SAE J2847/1. [124] [125] ISO и IEC разрабатывают схожие стандарты, известные как ISO/IEC 15118 , которые также предоставляют протоколы для автоматической оплаты.
Электромобили (ЭМ) могут работать на возобновляемых источниках энергии, таких как ветер, солнце, гидроэнергия, геотермальная энергия, биогаз и некоторые гидроэлектростанции с низким воздействием. Возобновляемые источники энергии, как правило, менее дороги, чище и более устойчивы, чем невозобновляемые источники, такие как уголь, природный газ и нефтяная энергия. [126]
Зарядные станции питаются от всего, на чем работает электросеть, включая нефть, уголь и природный газ. Однако многие компании добиваются успехов в направлении чистой энергии для своих зарядных станций. По состоянию на ноябрь 2023 года Electrify America инвестировала более 5 миллионов долларов в разработку более 50 станций зарядки электромобилей (ЭМ) на солнечных батареях в сельской Калифорнии, включая такие районы, как округ Фресно. Эти устойчивые станции уровня 2 (L2) не привязаны к электросети и предоставляют водителям в сельской местности доступ к зарядке ЭМ с помощью возобновляемых ресурсов. Проект Solar Glow 1 компании Electrify America, 75-мегаваттная солнечная энергетическая инициатива в округе Сан-Бернардино, как ожидается, будет генерировать 225 000 мегаватт-часов чистой электроэнергии в год, что достаточно для питания более 20 000 домов. [127] [128]
Superchargers и Destination Chargers Tesla в основном работают на солнечной энергии. Superchargers Tesla имеют солнечные навесы с солнечными панелями, которые генерируют энергию для компенсации потребления электроэнергии. Некоторые Destination Chargers имеют солнечные панели, установленные на навесах или близлежащих крышах для генерации энергии. По состоянию на 2023 год глобальная сеть Tesla была на 100% возобновляемой, что было достигнуто за счет сочетания местных ресурсов и ежегодного возобновляемого соответствия.
Зарядная станция E-Move оснащена восемью монокристаллическими солнечными панелями, которые могут вырабатывать 1,76 кВт солнечной энергии. [129]
В 2012 году Urban Green Energy представила первую в мире ветровую зарядную станцию для электромобилей Sanya SkyPump. Конструкция представляет собой 4- киловаттную ветровую турбину с вертикальной осью в паре с GE WattStation. [130]
В 2021 году компания Nova Innovation представила первую в мире станцию для зарядки электромобилей напрямую от приливной энергии. [131]
На участке шоссе E20 в Швеции , соединяющем Стокгольм , Гётеборг и Мальмё , под асфальтом установлена пластина, которая взаимодействует с электромобилями и заряжает электромагнитный катушечный приемник.
Это обеспечивает большую автономность транспортного средства и уменьшает размер аккумуляторного отсека. Технологию планируется внедрить на 3000 км шведских дорог. [132] Первый в Швеции электрифицированный участок дороги и первый в мире постоянный [133] соединяет районы Халлсберг и Эребру . Работы планируется завершить к 2025 году. [134]
Коммерческие проекты:
:
Министерство транспорта США, Бюро транспортной статистики,
Omnibus Household Survey
. Данные опросов за февраль, апрель, июнь и август 2003 г. были объединены. Данные охватывают деятельность за месяц, предшествующий опросу.
жителей Манитобы в холодной погоде и подключение их автомобилей к сети поможет облегчить переход к использованию PEV. В некоторых обстоятельствах существующая инфраструктура, используемая для питания автомобильных обогревателей зимой, также может использоваться для обеспечения ограниченной зарядки PEV. Однако некоторые существующие электрические розетки могут не подходить для зарядки PEV. Бытовые розетки могут быть частью цепи, используемой для питания нескольких светильников и других электрических устройств, и могут перегружаться при использовании для зарядки PEV. В таких ситуациях лицензированному электрику может потребоваться установка специальной цепи для зарядки PEV. Кроме того, некоторые розетки на коммерческих парковках работают в режиме ограничения нагрузки или циклического режима, и их использование может привести к тому, что ваш PEV получит более низкий заряд, чем ожидалось, или вообще не получит заряд. Если парковочное место не предназначено специально для использования PEV, мы рекомендуем вам проконсультироваться с управляющим парковкой или зданием, чтобы убедиться, что оно может обеспечить достаточную мощность для вашего автомобиля.
модули, расположенные на парковках Park and Ride, автоматически включаются, когда температура наружного воздуха опускается ниже −20 градусов, и пошагово включаются и выключаются для экономии электроэнергии.
необходимо сделать, чтобы сделать сеть зарядных станций или просто отдельные зарядные станции подходящими для водителей электромобилей ... много жалоб на такие недоступные зарядные станции ... может потребоваться, кажется, целая вечность, чтобы действительно найти станцию, из-за того, насколько она невидима ... некоторые зарядные станции не работают 50% времени ... Если вы не готовы увеличить время в пути примерно на 50%, зарядка на 50 кВт во время поездки на самом деле не решит проблему ...
