Зарядная станция , также известная как точка зарядки , точка зарядки или оборудование для электромобилей ( EVSE ), представляет собой устройство электропитания , которое подает электроэнергию для подзарядки электромобилей с подзарядкой от сети (включая электромобили с аккумулятором , электрогрузовики , электрические автобусы , соседские электромобили 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, тогда как большая часть электроэнергии поступает из электросети в виде переменного тока. По этой причине большинство электромобилей имеют встроенный преобразователь переменного тока в постоянный, известный как «бортовое зарядное устройство». На зарядной станции переменного тока мощность переменного тока из сети подается на бортовое зарядное устройство, которое преобразует ее в мощность постоянного тока для последующей подзарядки аккумулятора. Зарядные устройства постоянного тока облегчают зарядку более высокой мощности (для которой требуются преобразователи переменного тока в постоянный ток гораздо большей мощности), поскольку преобразователь встроен в зарядную станцию, а не в автомобиль, чтобы избежать ограничений по размеру и весу. Затем станция подает питание постоянного тока на автомобиль напрямую, минуя бортовой преобразователь. Большинство современных моделей электромобилей могут работать как от переменного, так и от постоянного тока.
Зарядные станции оснащены разъемами, соответствующими различным международным стандартам. Зарядные станции постоянного тока обычно оснащены несколькими разъемами, позволяющими заряжать самые разные автомобили, использующие конкурирующие стандарты.
Общественные зарядные станции обычно располагаются на улицах или в торговых центрах, государственных учреждениях и других парковках. Частные зарядные станции обычно находятся в жилых домах, на рабочих местах и в отелях.
Для технологии зарядки было установлено множество стандартов, обеспечивающих совместимость между поставщиками. Доступны стандарты по номенклатуре, мощности и разъемам. Примечательно, что Tesla разработала собственную технологию в этих областях и построила сеть зарядки, начиная с 2012 года. [1]
.svg/1280px-Electric_car_charging_(ACEA_terminology).svg.png)
В 2011 году Европейская ассоциация автопроизводителей (ACEA) определила следующие термины: [2]
Термины «разъем электромобиля» и «вход электромобиля» ранее определялись таким же образом в статье 625 Национального электротехнического кодекса США (NEC) 1999 года. NEC-1999 также определял термин «оборудование питания электромобиля» как весь блок, «установленный специально с целью подачи энергии от проводки помещения к электромобилю», включая «проводники ... разъемы электромобиля, вилки крепления и все другие фитинги, устройства, розетки или аппараты». [3]
Tesla, Inc. использует термин « зарядная станция» для обозначения места расположения группы зарядных устройств и термин « разъем» для отдельного EVSE. [4]
Национальный рабочий совет по инфраструктуре электротранспорта (IWC) был сформирован в 1991 году Научно-исследовательским институтом электроэнергетики с участием представителей автомобильных производителей и электроэнергетических компаний для определения стандартов в Соединенных Штатах; [6] Ранняя работа IWC привела к определению трех уровней зарядки в Справочнике национальных электрических правил (NEC) 1999 года. [5] : 9
В соответствии с NEC 1999 года зарядное оборудование уровня 1 (как определено в руководстве NEC, но не в нормах) подключалось к сети через стандартную трехконтактную электрическую розетку NEMA 5-20R с заземлением, а прерыватель цепи замыкания на землю был требуется в пределах 12 дюймов (300 мм) от вилки. Цепь питания требовала защиты по току 125 % от максимального номинального; например, для зарядного оборудования, рассчитанного на непрерывный ток 16 ампер («А» или «А»), требуется автоматический выключатель номиналом 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. Также требовалось заземление и защита от замыканий на землю; кроме того, требовалась блокировка для предотвращения запуска автомобиля во время зарядки и безопасное отсоединение кабеля и разъема. Для защиты ответвленной цепи требовался автоматический выключатель на 40 А (125 % от максимального непрерывного тока питания). [5] : 9 Для удобства и ускорения зарядки многие первые 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 внешний выпрямитель для преобразования входной мощности переменного тока в постоянный ток, который затем подавался на транспортное средство. На момент написания руководства NEC 1999 года предполагалось, что зарядное оборудование уровня 3 потребует от коммунальных предприятий модернизации своих распределительных систем и трансформаторов. [5] : 9
Общество инженеров автомобильной промышленности ( SAE International ) определяет общие требования к физическим, электрическим, коммуникационным и эксплуатационным характеристикам систем зарядки электромобилей, используемых в Северной Америке, как часть 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 схему зарядки автомобиля непосредственно к сети переменного тока. [8]
Обычно, хотя и неправильно, зарядка постоянным током, называемая зарядкой «Уровня 3» на основе более старого определения NEC-1999, в стандарте SAE классифицируется отдельно. При быстрой зарядке постоянным током переменный ток сети проходит через преобразователь переменного тока в постоянный на станции, прежде чем достичь аккумулятора автомобиля, минуя любой преобразователь переменного тока в постоянный на борту автомобиля. [8] [9]
Дополнительные стандарты, выпущенные SAE для зарядки, включают SAE J3068 (зарядка трехфазным переменным током с использованием разъема типа 2 , определенного в IEC 62196-2 ) и SAE J3105 (автоматическое подключение зарядных устройств 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 режимы зарядки ( МЭК 61851-1 ):
Соединение между электрической сетью и «зарядным устройством» (оборудованием питания электромобиля) определяется тремя случаями (МЭК 61851-1):
Североамериканский стандарт зарядки был разработан компанией Tesla , Inc. для использования в автомобилях компании. Он оставался запатентованным стандартом до 2022 года, когда Tesla опубликовала его спецификации. [13] [14] Разъем физически меньше, чем разъем J1172/CCS, и использует одни и те же контакты для зарядки как переменным, так и постоянным током.
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 оборудовать свои североамериканские автомобили Разъемы NACS в будущем. [15] [16] [17] Автомобильный стартап Aptera Motors также внедрил стандарт разъемов в свои автомобили. [18] Другие автопроизводители, такие как Stellantis и Volkswagen, не сделали никаких заявлений. [19]
Чтобы соответствовать требованиям Европейского Союза (ЕС) в отношении точек подзарядки, [20] автомобили Tesla, продаваемые в ЕС, оснащены портом CCS Combo 2 . И в Северной Америке, и в порту ЕС используется быстрая зарядка постоянным током напряжением 480 В через сеть Supercharger Tesla , в которой по-разному используются зарядные разъемы NACS и CCS. В зависимости от версии нагнетателя мощность подается мощностью 72, 150 или 250 кВт, первая соответствует уровню постоянного тока 1, а вторая и третья соответствуют уровню постоянного тока 2 стандарта SAE J1772. По состоянию на четвертый квартал 2021 года Tesla сообщила о 3476 станциях наддува по всему миру и 31 498 зарядных устройствах с наддувом (в среднем около 9 зарядных устройств на точку). [4]
В стадии разработки находится расширение стандарта быстрой зарядки CCS DC для электромобилей и легких грузовиков, которое обеспечит зарядку большей мощности для крупных коммерческих автомобилей ( класса 8, а также, возможно, 6 и 7 , включая школьные и транзитные автобусы). Когда Инициатива по интерфейсу зарядки e. Рабочая группа V. (CharIN) была сформирована в марте 2018 года. Новый разрабатываемый стандарт первоначально назывался «Зарядка высокой мощности (HPC) для коммерческих автомобилей» (HPCCV), [21] позже переименованный в « Мегаваттную систему зарядки» (MCS). Ожидается, что MCS будет работать в диапазоне 200–1500 В и 0–3000 А при теоретической максимальной мощности 4,5 мегаватт (МВт). Предложение требует, чтобы зарядные порты MCS были совместимы с существующими зарядными устройствами CCS и HPC. [22] В феврале 2019 года целевая группа опубликовала совокупные требования, в которых предусматривались максимальные пределы 1000 В постоянного тока (опционально, 1500 В постоянного тока) и продолжительного тока 3000 А. [23]
Конструкция разъема была выбрана в мае 2019 года [21] и протестирована в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в сентябре 2020 года. В испытаниях приняли участие тринадцать производителей, в ходе которых проверялось соединение и тепловые характеристики семи автомобильных розеток и одиннадцати разъемов зарядного устройства. [24] Окончательные требования и спецификации 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 зарядную станцию для тяжелых транспортных средств, через дорогу от своей штаб-квартиры в Портленде, штат Орегон. Станция способна заряжать восемь автомобилей одновременно, а размеры зарядных станций рассчитаны на размещение тягачей с прицепами. Кроме того, конструкция способна вместить зарядные устройства мощностью более 1 МВт, как только они станут доступны. [27] Стартап-компания WattEV объявила в мае 2021 года о планах построить стоянку/зарядную станцию для грузовиков на 40 мест в Бейкерсфилде, Калифорния; при полной мощности он будет обеспечивать общую мощность зарядки 25 МВт, частично получаемую от солнечной батареи на территории и аккумуляторной батареи. [28]
Общие разъемы включают Тип 1 (Yazaki) , Тип 2 (Mennekes) , Тип 3 (Scame) , CCS Combo 1 и 2 , CHAdeMO и Tesla. [29] [30] [31] Многие стандартные типы вилок определены в IEC 62196-2 (для питания переменного тока) и 62196-3 (для питания постоянного тока):
Для зарядки постоянного тока CCS требуется Powerline Communications (PLC). Два разъема добавлены в нижней части автомобильных розеток типа 1 или типа 2 и зарядных вилок для подачи постоянного тока. Они обычно известны как разъемы Combo 1 или Combo 2. Выбор типа разъемов обычно стандартизируется для каждой страны, поэтому общественным зарядным устройствам не нужно использовать кабели обоих вариантов. Как правило, в Северной Америке используются автомобильные воздухозаборники типа Combo 1, тогда как в большинстве остальных стран мира используются автомобильные воздухозаборники Combo 2.
Стандарт CHAdeMO предпочитают Nissan , Mitsubishi и Toyota , а стандарт SAE J1772 Combo поддерживают GM , Ford , Volkswagen , BMW и Hyundai . Обе системы заряжаются до 80% примерно за 20 минут, но эти две системы совершенно несовместимы. Ричард Мартин, редакционный директор маркетинговой и консалтинговой компании экологически чистых технологий Navigant Research, заявил:
Более широкий конфликт между разъемами CHAdeMO и SAE Combo мы рассматриваем как препятствие для рынка в течение следующих нескольких лет, которое необходимо разрешить. [34]
В Соединенных Штатах многие из электромобилей, впервые появившихся 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 согласно NEC-1999, чтобы поддерживать приемлемую скорость зарядки. Эти EVSE были оснащены либо индуктивным разъемом (Magne Charge), либо проводящим разъемом (обычно AVCON). Сторонниками индуктивной системы были GM, Nissan и Toyota; DaimlerChrysler, Ford и Honda поддержали проводящую систему. [5] : 10–11
Лопасти Magne Charge были доступны в двух разных размерах: старое, большее лопасть (использовалось для EV1 и S-10 EV) и новое, меньшее лопасть (использовалось для Toyota RAV4 EV первого поколения , но обратно совместимо с большими лопастями). транспортных средств через адаптер). [35] Лопасть большего размера (представленная в 1994 году) требовалась для размещения впускного заправочного отверстия автомобиля с жидкостным охлаждением; Лопасть меньшего размера (представленная в 2000 году) вместо этого соединена с впускным отверстием с воздушным охлаждением. [36] [37] : 23 Стандарт SAE J1773, описывающий технические требования к индуктивной связи лопастей, 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 проводящий разъем в качестве стандарта 28 июня 2001 года, исходя из более низкой стоимости и долговечности [38] , а в марте следующего года выпуск Magne Charge был прекращен. [39] В то время существовало три проводящих разъема, названных в соответствии с их производителями: Avcon (также известный как стыковый разъем, используемый Ford, Solectria и Honda); Yazaki (он же штифтовый, на RAV4 EV); и ODU (используется DaimlerChrysler). [37] : 22 Штекерный разъем Avcon поддерживал зарядку уровня 2 и уровня 3 (постоянный ток) и был описан в приложении к первой версии (1996 г.) рекомендуемой практики SAE J1772; В версии 2001 года описание разъема было перенесено в основную часть практики, что сделало его фактическим стандартом для Соединенных Штатов. [37] : 25 [40] IWC рекомендовала стыковый соединитель Avcon для Северной Америки, [37] : 22 на основании испытаний на воздействие окружающей среды и долговечность. [41] При реализации в разъеме Avcon использовались четыре контакта для уровня 2 (L1, L2, пилотный, земля) и добавлялись еще пять (три для последовательной связи и два для питания постоянного тока) для уровня 3 (L1, L2, пилотный, Com1, Com2, Земля, Земля чистых данных, DC+, DC−). [42] К 2009 году J1772 вместо этого принял круглый штифтовый разъем (Yazaki) в качестве стандартной реализации, а прямоугольный стыковый разъем Avcon стал устаревшим. [43]
Время зарядки зависит от емкости аккумулятора, плотности мощности и мощности зарядки. [44] Чем больше емкость, тем больший заряд может удерживать аккумулятор (аналогично размеру топливного бака). Более высокая плотность мощности позволяет батарее воспринимать больше заряда за единицу времени (размер отверстия резервуара). Более высокая мощность зарядки обеспечивает больше энергии в единицу времени (аналогично скорости потока насоса). Важным недостатком быстрой зарядки является то, что она также увеличивает нагрузку на электросеть . [45]
Калифорнийский совет по воздушным ресурсам определил целевой минимальный запас хода в 150 миль, чтобы его можно было квалифицировать как автомобиль с нулевым уровнем выбросов , а также уточнил, что автомобиль должен обеспечивать 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 изменяться со временем из-за ограничений зарядки, применяемых контроллер заряда .
Полезная емкость аккумулятора электромобиля первого поколения, такого как оригинальный Nissan Leaf, составляла около 20 киловатт-часов (кВтч), что обеспечивало запас хода около 100 миль (160 км). [ нужна цитата ] Tesla была первой компанией, которая представила автомобили с большим запасом хода, первоначально выпустив свою модель S с аккумуляторами емкостью 40 кВтч, 60 кВтч и 85 кВтч, причем последний прослужил около 480 км (300 миль). [49] Современные подключаемые гибридные автомобили обычно имеют запас хода на электротяге от 15 до 60 миль. [50]
Батареи заряжаются постоянным током. Для зарядки от переменного тока, подаваемого из электрической сети, электромобили имеют небольшой преобразователь переменного тока в постоянный, встроенный в автомобиль. Зарядный кабель подает переменный ток непосредственно из сети, а автомобиль преобразует эту мощность в постоянный ток внутри и заряжает аккумулятор. Встроенные преобразователи на большинстве электромобилей обычно поддерживают скорость зарядки до 6–7 кВт, достаточную для зарядки в ночное время. [51] Это известно как «зарядка переменным током». Для облегчения быстрой подзарядки электромобилей необходима гораздо более высокая мощность (50–100+ кВт). [ нужна цитация ] Для этого требуется гораздо больший преобразователь переменного тока в постоянный, который непрактично интегрировать в автомобиль. Вместо этого преобразование переменного тока в постоянный выполняется зарядной станцией, а постоянный ток подается на автомобиль напрямую, минуя встроенный преобразователь. Это известно как быстрая зарядка постоянным током.
Зарядные станции обычно доступны для нескольких электромобилей и оснащены механизмами измерения тока или подключения для отключения питания, когда электромобиль не заряжается.
Два основных типа датчиков безопасности:
Провода датчиков реагируют быстрее, имеют меньше частей, которые могут выйти из строя, и, возможно, их проектирование и внедрение обходятся дешевле. Однако датчики тока могут использовать стандартные разъемы и позволяют 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. Затраты сильно различаются в зависимости от страны, поставщика электроэнергии и источника питания. Некоторые услуги взимают поминутную оплату, другие — за количество полученной энергии (измеряется в киловатт-часах). В США некоторые штаты запретили использование зарядки по кВтч. [53]
Зарядным станциям, возможно, не потребуется много новой инфраструктуры в развитых странах, меньше, чем доставка нового топлива по новой сети. [54] Станции могут использовать существующую повсеместную электрическую сеть . [55]
Зарядные станции предлагаются органами государственной власти, коммерческими предприятиями и некоторыми крупными работодателями для устранения ряда препятствий. Варианты включают в себя простые зарядные станции для использования на дорогах, зарядные шкафы для крытых парковок и полностью автоматизированные зарядные станции, интегрированные с оборудованием распределения электроэнергии. [56]
По состоянию на декабрь 2012 года [обновлять]около 50 000 нежилых зарядных станций были развернуты в США, Европе, Японии и Китае. [57] По состоянию на август 2014 года [обновлять]было развернуто около 3869 устройств быстрой зарядки CHAdeMO: 1978 в Японии, 1181 в Европе, 686 в США и 24 в других странах. [58] По состоянию на декабрь 2021 года общее количество государственных и частных зарядных станций для электромобилей в США и Канаде вместе взятых составляло более 57 000. [59] По состоянию на май 2023 года в США насчитывается более 138 100 зарядных станций для электромобилей (EV). По оценкам S&P Global Mobility, в январе 2023 года в США имеется около 126 500 зарядных станций уровня 2 и 20 431 зарядных станций уровня 3, а также еще 16 822 зарядных устройства Tesla Supercharger и зарядных устройств Tesla назначения. [60]
По состоянию на декабрь 2012 года [обновлять]в Японии была 1381 общественная станция быстрой зарядки постоянного тока, что является крупнейшим в мире развертыванием зарядных устройств для быстрой зарядки, но только около 300 зарядных устройств переменного тока. [57] По состоянию на декабрь 2012 года [обновлять]в Китае было около 800 общественных точек медленной зарядки и не было станций быстрой зарядки. [57]
По состоянию на сентябрь 2013 года [обновлять]крупнейшие сети общественных зарядных станций в Австралии находились в столицах Перт и Мельбурн , при этом в обоих городах было установлено около 30 станций (переменного тока 7 кВт), а в других столицах существуют сети меньшего размера. [61]
По состоянию на декабрь 2013 года [обновлять]Эстония была единственной страной, завершившей развертывание сети зарядки электромобилей с общенациональным покрытием: вдоль автомагистралей на максимальном расстоянии 40–60 км (25–37 миль) было доступно 165 станций быстрой зарядки. более высокая плотность населения в городских районах. [62] [63] [64]
По состоянию на ноябрь 2012 года [обновлять]в Европе было установлено около 15 000 зарядных станций. [65]
По состоянию на март 2013 года [обновлять]в Норвегии было 4029 зарядных станций и 127 станций быстрой зарядки постоянного тока. [66] В рамках своей приверженности экологической устойчивости правительство Нидерландов инициировало план по созданию более 200 станций быстрой зарядки ( DC ) по всей стране к 2015 году. Внедрение будет осуществляться компанией ABB и голландским стартапом Fastned с целью обеспечить минимум одна станция каждые 50 км (31 миль) для 16 миллионов жителей Нидерландов. [67] Кроме того, с 2009 года фонд E-laad установил около 3000 общественных (медленных) пунктов зарядки. [68]
По сравнению с другими рынками, такими как Китай, европейский рынок электромобилей развивался медленно. Это, а также отсутствие зарядных станций, привело к сокращению количества электрических моделей, доступных в Европе. [69] В 2018 и 2019 годах Европейский инвестиционный банк (ЕИБ) подписал несколько проектов с такими компаниями, как Allego, Greenway, BeCharge и Enel X. Кредиты ЕИБ пойдут на поддержку развертывания инфраструктуры зарядных станций на общую сумму 200 миллионов евро. [69] Правительство Великобритании заявило, что к 2035 году запретит продажу новых бензиновых и дизельных автомобилей, что приведет к полному переходу на электромобили. [70]
По состоянию на октябрь 2023 года в США и Канаде имеется 69 222 зарядных станции, включая станции быстрой зарядки уровня 1, уровня 2 и постоянного тока. [71]
По данным Министерства энергетики США по альтернативным видам топлива , 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) . Центр. [71]
По состоянию на август 2018 года [обновлять]в США действовало 800 000 электромобилей и 18 000 зарядных станций, [72] по сравнению с 5678 общественными зарядными станциями и 16 256 общественными зарядными станциями в 2013 году . [73] [74] К июлю 2020 года Tesla установила 1971 станцию. (17 467 штекеров). [75]
В более холодных районах северных штатов США и Канады имеется некоторая инфраструктура для общественных электророзеток, предназначенных в основном для использования блочными обогревателями . Хотя их автоматические выключатели предотвращают большое потребление тока для других целей, их можно использовать для подзарядки электромобилей, хотя и медленно. [76] На общественных участках некоторые такие розетки включаются только тогда, когда температура падает ниже -20 °C, что еще больше ограничивает их ценность. [77]
По состоянию на конец 2023 года ограниченное количество нагнетателей Tesla начнет использоваться для автомобилей сторонних производителей за счет использования встроенного адаптера CCS для существующих нагнетателей. [78]
Другие сети зарядки доступны для всех электромобилей. Такие сети, как Electrify America , EVgo , ChargeFinder и ChargePoint, пользуются популярностью среди потребителей. В настоящее время Electrify America имеет 15 соглашений с различными автопроизводителями о том, что их электромобили могут использовать свою сеть зарядных устройств или предоставлять скидки на зарядку или бесплатную зарядку, включая Audi , BMW , Ford , Hyundai , Kia , Lucid Motors , Mercedes , Volkswagen и другие. Цены обычно основаны на местных тарифах, и другие сети могут принимать наличные или кредитную карту.
В июне 2022 года президент Байден объявил о плане создания к 2030 году стандартизированной общенациональной сети из 500 000 зарядных станций для электромобилей, которая не будет зависеть от брендов электромобилей, зарядных компаний или местоположения в Соединенных Штатах. [79] США предоставят штатам 5 миллиардов долларов США в период с 2022 по 2026 год в рамках Формульной программы Национальной инфраструктуры электромобилей (NEVI) для строительства зарядных станций вдоль основных автомагистралей и коридоров. [80]
Южноафриканская компания ElectroSA и производители автомобилей, включая BMW , Nissan и Jaguar , на данный момент смогли установить 80 зарядных устройств для электромобилей по всей стране. [81]
В апреле 2017 года YPF , государственная нефтяная компания Аргентины , сообщила, что установит 220 станций быстрой загрузки электромобилей на 110 своих станциях технического обслуживания на территории страны. [82]
Производители электромобилей, поставщики зарядной инфраструктуры и региональные правительства заключили соглашения и предприятия по продвижению и предоставлению сетей общественных зарядных станций для электромобилей .
EV Plug Alliance [83] — это ассоциация 21 европейского производителя, предложившая норму IEC и европейский стандарт для розеток и вилок. Участники ( Schneider Electric , Legrand, Scame, Nexans и т. д.) утверждали, что система безопаснее, поскольку в ней используются жалюзи. Предварительный консенсус заключался в том, что стандарты IEC 62196 и IEC 61851-1 уже установили безопасность, делая детали обесточенными, когда к ним можно прикасаться. [84] [85] [86]
Более 80% зарядки электромобилей производится дома, в гараже. [87] В Северной Америке зарядка уровня 1 подключается к стандартной розетке на 120 В и обеспечивает расстояние менее 5 миль в час зарядки.
Чтобы удовлетворить потребность в более быстрой зарядке, стали более распространены зарядные станции уровня 2. Эти станции работают от напряжения 240 В и могут значительно увеличить скорость зарядки, обеспечивая запас хода до 30+ миль в час. Зарядные устройства уровня 2 предлагают более практичное решение для владельцев электромобилей, особенно для тех, у кого более высокие требования к ежедневному пробегу.
Зарядные станции можно установить двумя основными способами: проводным подключением к главной электрической распределительной коробке или через шнур и вилку, подключенную к розетке на 240 В. Популярным выбором для последнего является розетка NEMA 14-50. Этот тип розетки обеспечивает напряжение 240 В и при подключении к цепи на 50 А может поддерживать зарядку током 40 А в соответствии с электротехническими нормами Северной Америки. Это соответствует источнику питания мощностью до 9,6 киловатт, [88] обеспечивая более быструю и эффективную зарядку.
Станция замены (или переключения) аккумуляторной батареи позволяет транспортным средствам заменять разряженный аккумуляторный блок на заряженный, исключая интервал зарядки. Замена аккумулятора часто встречается в электрических вилочных погрузчиках . [89]
Концепция службы сменных аккумуляторов 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 автомобиля приобрел автомобиль без аккумулятора у General Vehicle Company (GeVeCo), частично принадлежащей General Electric . [90] Электроэнергия была приобретена у Hartford Electric в виде сменной батареи. И транспортные средства, и аккумуляторы были разработаны для облегчения быстрой замены. Владелец заплатил переменную плату за каждую милю и ежемесячную плату за обслуживание, чтобы покрыть расходы на техническое обслуживание и хранение грузовика. Эти автомобили преодолели более 6 миллионов миль.
Начиная с 1917 года аналогичная служба действовала в Чикаго для владельцев автомобилей Milburn Electric. [91] Система быстрой замены аккумуляторов была внедрена для обслуживания 50 электробусов на летних Олимпийских играх 2008 года . [92]
Better Place , Tesla и Mitsubishi Heavy Industries рассмотрели подходы к замене аккумулятора. [93] [94] Одним из усложняющих факторов было то, что этот подход требует внесения изменений в конструкцию транспортного средства.
В 2012 году Tesla начала создание собственной сети быстрой зарядки Tesla Supercharger . [1] В 2013 году Tesla объявила, что также будет поддерживать замену аккумуляторных блоков. [95] Демонстрационная станция обмена была построена на ранчо Харрис и работала в течение короткого периода времени. Однако клиенты предпочли использовать Supercharger, поэтому программа замены была закрыта. [96]
При замене батареи были заявлены следующие преимущества:
Сеть Better Place была первой современной попыткой использования модели переключения батарей. Renault Fluence ZE был первым автомобилем, применившим этот подход, и предлагался в Израиле и Дании. [102]
Компания Better Place запустила свою первую станцию по замене аккумуляторов в Израиле, в Кирьят-Экроне , недалеко от Реховота , в марте 2011 года. Процесс замены занял пять минут. [97] [103] Компания Better Place подала заявление о банкротстве в Израиле в мае 2013 года. [104] [105]
В июне 2013 года Tesla объявила о своем плане предложить замену аккумуляторов . Tesla показала, что замена аккумулятора в Model S заняла чуть более 90 секунд. [98] [106] Илон Маск заявил, что услуга будет предлагаться по цене от 60 до 80 долларов США по ценам июня 2013 года. В комплект поставки автомобиля входит один аккумуляторный блок. После замены владелец мог позже вернуться и получить полностью заряженный аккумулятор. Второй вариант — оставить замененную батарею и получить/оплатить разницу в стоимости между оригинальной и замененной батареей. Цены не были объявлены. [98] В 2015 году компания отказалась от этой идеи из-за отсутствия интереса со стороны клиентов. [107]
К 2022 году китайский производитель автомобилей класса люкс Nio построил более 900 станций замены аккумуляторов по всему Китаю и Европе, [108] по сравнению со 131 в 2020 году. [109]
Зарядные станции можно размещать везде, где есть электроэнергия и соответствующая парковка.
К частным локациям относятся жилые дома, рабочие места и гостиницы. [110] Жилые дома являются наиболее распространенным местом зарядки. [111] Бытовые зарядные станции обычно не имеют аутентификации пользователей и отдельных счетчиков, и для них может потребоваться выделенная цепь. [112] Многие автомобили, заряжаемые в жилых домах, просто используют кабель, который подключается к стандартной бытовой электрической розетке. [113] Эти кабели можно крепить на стене. [ нужна цитата ]
Общественные станции расположены вдоль автомагистралей, в торговых центрах, гостиницах, государственных учреждениях и на рабочих местах. Некоторые заправочные станции предлагают станции зарядки электромобилей. [114] Некоторые зарядные станции подвергались критике как недоступные, труднодоступные, вышедшие из строя и медленные, что замедляет внедрение электромобилей. [115]
Общественные зарядные станции могут взимать плату или предлагать бесплатные услуги в соответствии с правительственными или корпоративными рекламными акциями. Ставки платы варьируются от тарифов на электроэнергию для жилых помещений до многократно более высоких, при этом надбавка обычно взимается за удобство более быстрой зарядки. Транспортные средства обычно могут быть заряжены без присутствия владельца, что позволяет владельцу участвовать в других мероприятиях. [116] К объектам относятся торговые центры, зоны отдыха на автомагистралях , транзитные станции и правительственные учреждения. [117] [118] Обычно используются вилки переменного тока типа 1 / типа 2 .
Для беспроводной зарядки используются индуктивные зарядные коврики, которые заряжаются без проводного соединения и могут быть встроены в парковочные места или даже на проезжие части.
Мобильная зарядка предполагает использование другого транспортного средства, которое подключает зарядную станцию к электромобилю; Питание подается через топливный генератор (обычно бензиновый или дизельный) или большую батарею.
Морская система подзарядки электроэнергии под названием Stillstrom, которую запустит датская судоходная компания Maersk Supply Service , предоставит судам доступ к возобновляемым источникам энергии в море. [119] Подключая суда к электроэнергии, вырабатываемой морскими ветряными электростанциями , Stillstrom предназначен для сокращения выбросов от судов, находящихся на холостом ходу. [119]
Интеллектуальная сеть – это система, которая может адаптироваться к меняющимся условиям, ограничивая услуги или корректируя цены. Некоторые зарядные станции могут взаимодействовать с сетью и активировать зарядку при оптимальных условиях, например, когда цены относительно низкие. Некоторые автомобили позволяют оператору контролировать перезарядку. [120] Сценарии «автомобиль-сеть» позволяют аккумулятору транспортного средства поставлять электроэнергию в сеть в периоды пикового спроса. Для этого требуется связь между сетью, зарядной станцией и транспортным средством. SAE International разрабатывает соответствующие стандарты. К ним относятся SAE J2847/1. [121] [122] ISO и IEC разрабатывают аналогичные стандарты, известные как ISO/IEC 15118 , которые также предоставляют протоколы для автоматических платежей.
Электромобили (EV) могут питаться от возобновляемых источников энергии, таких как ветер, солнечная энергия, гидроэнергетика, геотермальная энергия, биогаз и некоторые гидроэлектрические источники с низким уровнем воздействия. Возобновляемые источники энергии, как правило, дешевле, чище и более устойчивы, чем невозобновляемые источники энергии, такие как уголь, природный газ и нефть. [123]
Зарядные станции питаются от того, на чем работает энергосистема, включая нефть, уголь и природный газ. Тем не менее, многие компании добились прогресса в направлении экологически чистой энергии для своих зарядных станций. На данный момент Electrify America инвестировала 2 миллиона долларов в 30 зарядных станций для электромобилей (EV) на солнечной энергии в сельской Калифорнии. Эти отказоустойчивые станции уровня 2 (L2) не привязаны к электрической сети и предоставляют водителям в сельской местности доступ к зарядке электромобилей с помощью возобновляемых источников.
Нагнетатели и зарядные устройства Tesla в основном работают на солнечной энергии. Нагнетатели Tesla имеют солнечные навесы с солнечными панелями, которые генерируют энергию для компенсации потребления электроэнергии. Некоторые зарядные устройства Destination имеют солнечные панели, установленные на навесах или близлежащих крышах для выработки энергии. В 2022 году глобальная сеть Tesla была на 100% возобновляемой, что было достигнуто за счет сочетания локальных ресурсов и ежегодного сопоставления возобновляемых источников энергии.
Зарядная станция E-Move оснащена восемью монокристаллическими солнечными панелями, которые могут обеспечивать 1,76 кВт солнечной энергии. [124]
В 2012 году компания Urban Green Energy представила первую в мире зарядную станцию для электромобилей, работающую от ветра, Sanya SkyPump. В конструкции используется ветряная турбина с вертикальной осью мощностью 4 кВт в сочетании с GE WattStation. [125]
В 2021 году компания Nova Innovation представила первую в мире станцию зарядки электромобилей, работающую напрямую от приливной энергии. [126]
На участке шоссе E20 в Швеции , соединяющем Стокгольм , Гетеборг и Мальмё , под асфальтом была установлена пластина, которая соединяется с электромобилями и подзаряжает приемник электромагнитной катушки .
Это обеспечивает большую автономность автомобиля и уменьшает размер аккумуляторного отсека. Технологию планируется внедрить на 3000 км шведских дорог. [127] Первый электрифицированный участок в Швеции и первый в мире постоянный, [128] соединяет районы Халлсберг и Эребру . Работы планируется завершить к 2025 году. [129]
Коммерческие проекты:
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )Источник:
Министерство транспорта США, Бюро транспортной статистики,
Комплексное обследование домохозяйств
.
Данные исследований февраля, апреля, июня и августа 2003 г. были объединены.
Данные охватывают деятельность за месяц, предшествующий опросу.
Опыт жителей Манитобы в условиях холодной погоды и подключения к электросети своих автомобилей поможет облегчить переход к использованию электромобилей.
В некоторых случаях существующая инфраструктура, используемая для питания обогревателей транспортных средств зимой, также может использоваться для обеспечения ограниченной зарядки электромобилей.
Однако некоторые существующие электрические розетки могут быть непригодны для зарядки PEV.
Бытовые розетки могут быть частью цепи, используемой для питания нескольких светильников и других электрических устройств, и могут перегружаться, если их использовать для зарядки PEV.
В таких ситуациях лицензированному электрику может потребоваться установка специальной цепи для зарядки PEV.
Кроме того, некоторые торговые точки на коммерческих парковках работают с ограничением нагрузки или в циклическом режиме, и их использование может привести к тому, что ваш PEV будет получать меньшую плату, чем ожидалось, или вообще не будет взиматься плата.
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.
Розетки, расположенные на парковках, автоматически включаются, когда наружная температура падает ниже -20 градусов, и постепенно выключаются и включаются для экономии потребления электроэнергии.
необходимо сделать, чтобы сделать сеть зарядки или отдельные зарядные станции подходящими для водителей электромобилей... много жалоб на такие недоступные зарядные станции... может потребоваться много времени, чтобы найти станцию из-за того, насколько она невидима ... некоторые зарядные станции не работают в 50% случаев... Если вы не хотите увеличить время в пути на ≈50%, зарядка мощностью 50 кВт во время поездки на самом деле не сократит его...