- Elektrisk kjøretøyforsyningsutstyr (EVSE)
- Innebygde ladere og ladestasjoner
- Typer av EV-ladestasjoner (EVSE)
- Typer EV-ladekontakter
- EVSE AC-ladestasjon - Ladere på nivå 1 og nivå 2
Ettersom verden er i ferd med å legge til rette for å slippe løs en EV-revolusjon, er det fortsatt sant at tilpasningshastigheten er treg. Elektriske kjøretøy (EV) til tross for at de er en grønnere, jevnere og billigere transportmåte, ser ikke ut til å være praktiske ennå. Årsaken er to ord, Kostnad og Økosystem. For tiden er EV-er priset vesentlig på nivå med bensinbiler som gjør det til et mindre viktig valg for kjøpere. Fremgangen innen batteriteknologi og offentlige ordninger forventes å redusere kostnadene for EV i fremtiden.
Den andre delen ville være, det er ikke noe skikkelig økosystem for kjøperne å bruke et elektrisk kjøretøy uten mye bry. Med “Ecosystem” henviser jeg til ladestasjonene for å lade EV når du går tom for batterisaft. Tenk deg å bruke et bensinkjøretøy når du ikke har bensinstasjoner i byen din, og det eneste stedet du kan fylle på er du hjemme, og legger til at du trenger minst 6-8 timer for å lade en typisk EV. Mange selskaper som Tesla, EVgo, ladepunkt osv. Har allerede erkjent dette problemet ved å sette opp ladestasjoner rundt om i landet. Med land som Nederland, som lovet å gi opp bensinmotoren innen 2035, er det sikkert at fremtidens veier vil bli erstattet av elbiler over forbrenningsmotorer, og mange EV-ladestasjoner vil dukke opp rundt oss.
Men hvordan fungerer en EV-ladestasjon ? Kan en enkelt ladestasjon lade alle typer elektriske kjøretøy? Hva er typene elektriske ladere ? Hvilke protokoller følges for EV-ladere? I denne artikkelen vil vi diskutere svaret på alle disse spørsmålene og også forstå hva som utgjør en ladestasjon for elektriske kjøretøy og delsystemene bak den. Før du går videre, bør du lese om batteriene som brukes i elbil og hvordan batteristyringssystemet fungerer i Electrics Vehicle.
Elektrisk kjøretøyforsyningsutstyr (EVSE)
Utstyret som utgjør en ladestasjon for elektriske kjøretøy kalles kollektivt som elektrisk kjøretøyforsyningsutstyr (EVSE). Begrepet er mer populært, og det refererer ikke annet enn til ladestasjonene. Noen omtaler det også som ECS som står for elektrisk ladestasjon.
En EVSE er designet og konstruert for å lade en batteripakke ved å bruke nettet for strømforsyning; disse batteripakkene kan være til stede i et elektrisk kjøretøy (EV) eller i et plug-in elektrisk kjøretøy (PEV). Strømmen, kontakten og protokollen for disse EVSE vil variere basert på designen som vi vil diskutere i denne artikkelen.
Innebygde ladere og ladestasjoner
Før vi går inn i ladestasjoner er det viktig å forstå hva som er tilstede i EV og til hvilken del laderen skal kobles til. De fleste elbiler i dag kommer med en innebygd lader (OBC), og produsenten leverer også en lader sammen med kjøretøyet. Disse laderne sammen med den innebygde laderen kan brukes av kunden til å lade EV-en fra strømuttaket sitt så snart han / hun får det hjem. Men disse ladere er veldig enkle og har ingen avanserte funksjoner, og vil derfor normalt ta rundt 8 timer å lade en typisk EV.
Typer av EV-ladestasjoner (EVSE)
Ladestasjoner kan i stor grad klassifiseres i to typer, AC-ladestasjon og DC-ladestasjon.
En vekselstrømladestasjon, som navnet tilsier, gir vekselstrøm fra nettet til elbilen som deretter konverteres til likestrøm ved hjelp av innebygd lader for å lade kjøretøyet. Disse ladere kalles også nivå 1 og nivå 2 ladere som brukes i bolig og kommersielle steder. Fordelen med en AC-ladestasjon er at den innebygde laderen vil regulere spenningen og strømmen som kreves for EV, og det er derfor ikke obligatorisk for ladestasjonen å kommunisere til EV. Ulempener den lave utgangseffekten som øker ladetiden. Et typisk vekselstrømladningssystem er vist på bildet nedenfor. Som vi kan se, leveres AC fra nettet direkte til OBC gjennom EVSE, og OBC konverterer den deretter til DC og lader batteriet gjennom BMS. Pilotledningen brukes til å registrere hvilken type lader som er koblet til EV og sette den nødvendige inngangsstrømmen for OBC. Vi vil diskutere mer om dette senere.
En DC-ladestasjon får vekselstrøm fra nettet og konverterer den til DC-spenning og bruker den til å lade batteripakken direkte ved å gå forbi den innebygde laderen (OBS). Disse ladere leverer normalt høyspenning på opptil 600V og strøm opptil 400A, noe som gjør at EV kan lades på mindre enn 30 minutter sammenlignet med 8-16 timer på vekselstrømslader. Disse kalles også nivå 3-ladere og ofte kjent som DC Fast Chargers (DCFC) eller Super-ladere. Fordelen med denne typen ladere er den raske ladetiden mens ulempen er dens komplekse konstruksjonder den trenger å kommunisere med EV for å lade den effektivt og sikkert. Et typisk DC-ladesystem er vist nedenfor, som du kan se, EVSE gir DC direkte til batteripakken utenom OBS. EVSE er ordnet i stabler for å gi høy strøm, en enkelt stabel vil ikke kunne gi høy strøm på grunn av begrensninger på strømbryteren.
Normalt er nivå 1-ladere ment for privat bruk, dette er ladere som leveres av produsentene sammen med EV som kan brukes til å lade EV gjennom standard husuttak. Så de jobber med enfaset vekselstrømforsyning og kan sende ut hvor som helst mellom 12A og 16A og tar omtrent 17 timer å lade en EV på 24kWH. En nivå 1-lader har ikke så mye rolle i ladestasjoner.
Den Nivå 2 Laderen er gitt som en oppdatering ved nivå 1 lader det kan enten være installert i huset, på forespørsel forutsatt at huset er delt fase strømforsyning eller kan brukes i offentlige / kommersielle ladestasjoner i tillegg. Disse laderne kan gi opptil 80A utgangsstrøm på grunn av den høye inngangsspenningen og kan lade en EV på 8 timer. The Level 3 lader eller Super ladere er ment for offentlig ladestasjoner alene. De krever flerfaset vekselstrøminngang fra nettet og bruker mer enn 240 kW, noe som er nesten 10 ganger mer enn en vanlig klimaanlegg i vårt hjem. Så disse ladere krever spesiell tillatelse fra nettet for å fungere.
De nivå 2 og nivå 3 ladere anses for å være mer effektiv enn nivå 1 lade siden AC / DC og DC / DC-omdannelse finner sted i den EVSE seg selv. På grunn av den enorme størrelsen og kompleksiteten til ladere på nivå 2 og nivå 3, kan de ikke bygges inne i en EV, da det vil øke vekten og redusere effektiviteten til EV.
Ladestasjonstype |
Ladernivå |
AC forsyningsspenning og strøm |
Laderkraft |
På tide å lade et 24kWH batteripakke |
AC ladestasjon |
Nivå 1 - Bolig |
Enfase - 120 / 230V og ~ 12 til 16A |
~ 1,44 kW til ~ 1,92kW |
~ 17 timer |
AC ladestasjon |
Nivå 2 - Kommersiell |
Delt fase - 208 / 240V og ~ 15 til 80A |
~ 3,1 kW til ~ 19,2 kW |
~ 8 timer |
DC ladestasjon |
Nivå 3 - Supercharger |
Enfase - 300 / 600V og ~ 400A |
~ 120 kW til ~ 240 kW |
~ 30 minutter |
Typer EV-ladekontakter
Akkurat som europeerne opererer på 220V 50Hz og amerikanerne opererer på 110V 60Hz, har EV-ene også forskjellige typer ladekontakter basert på landet de er produsert i. Dette har ført til forvirring blant ESVE-produsenter, ettersom de ikke lett kan gjøres universelle for alle elbiler. Hovedklassifiseringen av kontakter for vekselstrømladere og likestrømladere er gitt nedenfor.
AC-ladestikk for elektriske kjøretøy:
Blant de tre er den vanligste typen strømuttak JSAE1772 med populær i Nord-Amerika. Som du kan se, har pluggen / kontakten flere tilkoblinger, de tre brede pinnene er for fase, nøytral og jord, mens de to små pinnene brukes til kommunikasjon mellom laderen og EV (pilotgrensesnitt), vi vil diskutere mer om dette senere. Mennekes eller VDE-AR-E brukes i Europa for trefaset vekselstrømladningssystem og kan dermed levere høy effekt opptil 44kW. Le-Grand er også en lignende kontakt med sikkerhetslukker for å forhindre at rusk kommer inn i ladekontakten. I henhold til tekniske standarder er det bare HSAE 1772 og VDE-AR-E-stikkontaktene som anbefales å brukes i alle fremtidige vekselstrømladere.
DC-ladestikkontakter for elektriske kjøretøy:
På DC-ladersiden har vi CHAdeMO-laderkontakten som er den mest populære kontakttypen. Den ble introdusert av Japan og snart tilpasset av Frankrike og Korea. I dag har de fleste elbiler som Nissan Leaf, Kia osv. Denne typen stikkontakter. Stikkontakten har to brede pinner for DC-strømskinnene og kommunikasjonspinner for CAN-protokoll. Som kjent vet ikke nivå 3 likestrømladere den innebygde laderen og må derfor sørge for den nødvendige spenningen og strømmen for batteripakken til EV-en i seg selv. Dette gjøres ved å etablere en kommunikasjonskobling (pilotlink) gjennom Control Area Network (CAN) -protokoll med BMS til batteripakken. BMS instruerer deretter laderen om å starte ladeprosessen, overvåker den og ber deretter laderen om å stoppe ladingen.
De Tesla bilene har sin egen type ladere kalt superladere og dermed har sin egen type kontakter som vist ovenfor. Men de selger en adapter som kan konvertere porten for å bli ladet med CHAdeMO- eller CSS-ladere. CDD-laderen er et annet populært ladestikkontakt som kombinerer både AC- og DC-ladere. Som du kan se på bildet er laderen delt i to segmenter for å støtte både DC og AC. Den kan støtte CAN og Power Line Communication (PLC) og brukes mye i europeiske biler som Audi, BMW, Ford, GM, Porsche etc. Den kan støtte opptil 400 kW DC-utgang og 43 kW AC-utgang.
EVSE AC-ladestasjon - Ladere på nivå 1 og nivå 2
Ladestasjonen Nivå 1 og Nivå 2 må ganske enkelt levere vekselstrøm til den innebygde laderen i et elektrisk kjøretøy som deretter tar seg av ladeprosessen; dette kan se på en første titt. Men de har ansvaret for å bevise riktig mengde strøm fra nettet som kreves av EV-batteripakken ved å kommunisere til det via pilotledning. Delsystemene som er tilstede i en typisk vekselstrømladestasjon som er representert i TI-opplæringsdokumentet er vist nedenfor.
De Nivå 1 ladere har en maksimal utgangsstrøm på 16 A på grunn av begrensninger i husholdningen stikkontakter, mens nivå 2 ladere kan gi opptil 80A når den drives i tre-fase forsynings. Både nivå 1 og nivå 2 vekselstrømladere bruker normalt SAEJ1772 stikkontakter.
Som du kan se, er vekselstrømledningen (L1 og L2) koblet til J1772-kontakten gjennom et relé. Dette reléet lukkes for å starte ladeprosessen og åpnes når ladingen er fullført. Pilotsignalkommunikasjonen brukes til å oppdage batteristatus, og vertsbehandlingssystemet bestemmer hvor mye strøm som skal tilføres den innebygde laderen. Vi vil diskutere