Sähköajoneuvo päällä

Kun maailma valmistautuu vapauttamaan EV-vallankumouksen, on totta, että sopeutumisnopeus on hidas. Sähköajoneuvot eivät ole vielä käytännöllisiä huolimatta siitä, että ne ovat vihreämpiä, tasaisempia ja halvempia liikennemuotoja. Syynä on kaksi sanaa, kustannukset ja ekosysteemi. Tällä hetkellä sähköautojen hinta on huomattavasti bensiiniautojen kanssa, mikä tekee siitä vähemmän merkittävän valinnan ostajille. Akkuteknologian ja valtion järjestelmien odotetaan vähentävän EV: n kustannuksia tulevaisuudessa.

Toinen osa olisi, että ostajilla ei ole asianmukaista ekosysteemiä käyttämään sähköajoneuvoa ilman paljon vaivaa. Ekosysteemillä tarkoitan latausasemia lataamaan sähköautosi, kun akun mehu loppuu. Kuvittele bensiinikäyttöisen ajoneuvon käyttämistä, kun kaupunkissasi ei ole huoltoasemia ja ainoa paikka, jonka voit täyttää, on koti, minkä lisäksi tarvitset vähintään 6-8 tuntia tyypillisen sähköauton lataamiseen. Monet yritykset, kuten Tesla, EVgo, latauspiste jne., Ovat jo tunnustaneet tämän ongelman perustamalla latausasemia ympäri maata. Alankomaiden kaltaisten maiden kanssa, jotka lupasivat luopua bensiinimoottorista vuoteen 2035 mennessä, on varmaa, että tulevaisuuden tiet korvataan polttomoottoreiden kanssa käytetyillä sähkömoottoreilla ja ympärillämme olisi paljon sähköautojen latausasemia.

Mutta miten EV-latausasemat toimivat ? Voiko yksi latausasema ladata kaikentyyppisiä sähköajoneuvoja? Mitkä ovat sähköajoneuvolaturien tyypit ? Mitä protokollia noudatetaan EV-latureissa? Tässä artikkelissa keskustelemme vastauksesta kaikkiin näihin kysymyksiin ja ymmärrämme myös, mikä on sähköajoneuvojen latausasema ja sen takana olevat alijärjestelmät. Ennen kuin jatkat, sinun tulee lukea sähköajoneuvoissa käytetyistä akuista ja siitä, miten akunhallintajärjestelmä toimii sähköajoneuvossa.

Sähköajoneuvojen syöttölaitteet (EVSE)

Laitteita, jotka muodostavat sähköajoneuvojen latausaseman, kutsutaan yhteisesti sähköajoneuvojen syöttölaitteiksi (EVSE). Termi on suositumpi, ja se viittaa vain latausasemiin. Jotkut ihmiset kutsuvat sitä myös nimellä ECS, joka tarkoittaa sähkölatausasemaa.

EVSE on suunniteltu ja suunniteltu lataamaan akku käyttämällä virransyöttöverkkoa; nämä akkut saattavat olla läsnä sähköajoneuvossa (EV) tai pistokkeella asennettavassa sähköajoneuvossa (PEV). Näiden EVSE: n teho, liitin ja protokolla vaihtelevat sen suunnittelun mukaan, josta keskustelemme tässä artikkelissa.

Aluksella olevat laturit ja latausasemat

Ennen kuin astumme latausasemille, on tärkeää ymmärtää, mitä EV: n sisällä on ja mihin osaan laturi kytketään. Useimmissa sähköautoissa on nykyään sisäinen laturi (OBC), ja valmistaja toimittaa myös laturin ajoneuvon mukana. Asiakas voi käyttää näitä latureita yhdessä ajoneuvossa olevan laturin kanssa lataamaan sähköautonsa talon pistorasiasta heti, kun hän saa sen kotiin. Nämä laturit ovat kuitenkin hyvin yksinkertaisia, eikä niissä ole edistyneitä ominaisuuksia, joten tyypillisen sähköauton lataaminen kestää yleensä noin 8 tuntia.

EV-latausasemien tyypit (EVSE)

Latausasemat voidaan luokitella laajasti kahteen tyyppiin, vaihtolatausasemaan ja tasavirtalatausasemaan.

AC latauksen asemat kuten nimikin kertoo tarjoaa AC muodostavat ruudukon EV, joka muunnetaan sitten DC käyttäen varaaja veloittaa ajoneuvoon. Näitä latureita kutsutaan myös tason 1 ja tason 2 latureiksi, joita käytetään asuin- ja liiketiloissa. AC-latausaseman etu on, että sisäinen laturi säätelee jännitettä ja virtaa EV: n edellyttämällä tavalla, joten latausaseman ei tarvitse olla yhteydessä EV: hen. Haittaon sen pieni lähtöteho, joka pidentää latausaikaa. Tyypillinen vaihtovirtalatausjärjestelmä näkyy alla olevassa kuvassa. Kuten voimme nähdä, että verkkovirta toimitetaan suoraan OBC: lle EVSE: n kautta, OBC muuntaa sen DC: ksi ja lataa akun BMS: n kautta. Ohjausjohtoa käytetään tunnistamaan sähköautoihin kytketty laturin tyyppi ja asettamaan vaadittu tulovirta OBC: lle. Keskustelemme tästä myöhemmin myöhemmin.

DC latauksen asemat saa AC muodossa verkkoon ja muuntaa sen DC-jännite ja käytöt se lataa Akku suoraan ohittamalla On-board-laturi (OBS). Nämä laturit antavat normaalisti jopa 600 V: n suurta jännitettä ja jopa 400 A: n virtaa, mikä mahdollistaa sähköauton lataamisen alle 30 minuutissa verrattuna 8 - 16 tunnin vaihtovirta-laturiin. Näitä kutsutaan myös tason 3 latureiksi ja tunnetaan yleisesti DC-pikalatureina (DCFC) tai superlatureina. Tämän tyyppisen laturin etuna on nopea latausaika, haittana sen monimutkainen suunnittelumissä sen on oltava yhteydessä EV: hen lataamaan se tehokkaasti ja turvallisesti. Tyypillinen tasavirtalatausjärjestelmä on esitetty alla, kuten näet, että EVSE toimittaa tasavirtaa suoraan akkuun ohittaen OBS: n. EVSE on järjestetty pinoiksi tuottamaan suurta virtaa. Yksi pino ei pysty tuottamaan suurta virtaa virtakytkimen rajoitusten vuoksi.

Normaalisti tason 1 laturit on tarkoitettu asuinkäyttöön, nämä ovat laturit, jotka valmistajat toimittavat yhdessä EV: n kanssa, joita voidaan käyttää lataamaan sähköautoja tavallisten talon pistorasioiden kautta. Joten ne työskentelevät yksivaiheisella vaihtovirtalähteellä ja voivat tuottaa virtaa missä tahansa välillä 12A - 16A ja 24kWH: n lataaminen kestää noin 17 tuntia. Taso 1 laturi ei ole paljon rooli latausasemaa.

Taso 2 laturia palvelee päivityksen taso 1 laturi se voidaan joko asentaa talon, erikoistilauksesta jos talo on jaettu vaihelaitteita tai voidaan käyttää julkisissa / kaupalliset latausasemaa samoin. Nämä laturit voivat tuottaa jopa 80 A: n lähtövirran korkean tulojännitteensä vuoksi ja voivat ladata EV: n 8 tunnissa. Level 3 laturin tai Super latureita on tarkoitettu yleisten latausasemien yksin. Ne edellyttävät monivaiheista AC-tuloa verkosta ja kuluttavat yli 240 kW, mikä on melkein 10 kertaa enemmän kuin tyypillinen kodin ilmastointilaite. Joten nämä laturit tarvitsevat verkon erityisluvan toimiakseen.

Tason 2 ja tason 3 latureita pidetään tehokkaampi kuin tason 1 laturi koska AC / DC ja DC / DC-muunnoksen tapahtuu EVSE itse. Tasojen 2 ja 3 laturien valtavan koon ja monimutkaisuuden vuoksi niitä ei voida rakentaa EV: n sisään, koska se lisäisi EV: n painoa ja heikentäisi sen tehokkuutta.

Latausaseman tyyppi	Laturin taso	Verkkojännite ja virta	Laturin teho	Aika ladata 24kWH: n akku
AC-latausasema	Taso 1 - asuinrakennus	Yksivaiheinen - 120 / 230V ja ~ 12-16A	~ 1,44 kW - ~ 1,92 kW	~ 17 tuntia
AC-latausasema	Taso 2 - kaupallinen	Jaettu vaihe - 208/240 V ja ~ 15 - 80 A	~ 3,1 - ~ 19,2 kW	~ 8 tuntia
DC-latausasema	Taso 3 - ahdin	Yksivaiheinen - 300 / 600V ja ~ 400A	~ 120 kW - ~ 240 kW	~ 30 minuuttia

EV-latausliittimien tyypit

Aivan kuten eurooppalaiset toimivat 220 V 50 Hz: llä ja amerikkalaiset 110 V 60 Hz: llä, EV: llä on myös erityyppisiä latausliittimiä sen maan mukaan, missä se valmistetaan. Tämä on aiheuttanut hämmennystä ESVE-valmistajien keskuudessa, koska niistä ei voida tehdä helposti universaaleja kaikille sähköautoille. AC- ja DC-laturien liittimien pääluokitukset on annettu alla.

Sähköajoneuvojen vaihtovirtalaturi:

Kolmen yleisimmän vaihtovirtalataustyypin joukossa on JSAE1772-pistoke, jolla on suosittu Pohjois-Amerikassa. Kuten näet pistokkeella / liittimellä on useita liitäntöjä, kolme leveää nastaa ovat vaiheelle, neutraalille ja maadoitetulle, kun taas kahta pientä nastaa käytetään laturin ja EV: n (pilottiliitäntä) väliseen viestintään, keskustelemme asiasta myöhemmin. Mennekesia tai VDE-AR-E: tä käytetään Euroopassa kolmivaiheiseen vaihtovirtalatausjärjestelmään, ja se voi siten tuottaa suurta tehoa jopa 44 kW: iin. Le-Grand on myös samanlainen turvasulkimella varustettu pistoke, joka estää roskien pääsyn latausliittimeen. Teknisten standardien mukaan vain HSAE 1772- ja VDE-AR-E-pistorasioita suositellaan käytettäväksi tulevaisuuden kaikissa AC-latureissa.

DC-latausliittimet sähköajoneuvoille:

DC-laturin puolella on CHAdeMO-laturi, joka on suosituin pistorasia. Japanin esitteli sen ja pian Ranska ja Korea sovittivat sen. Nykyään useimmissa sähköautoissa, kuten Nissan Leaf, Kia jne., On tämän tyyppiset pistorasiat. Pistorasiassa on kaksi leveää nastaa tasavirtakiskoja varten ja tietoliikennetappeja CAN-protokollaa varten. Kuten tiedämme, tason 3 tasavirtalaturit eivät käytä sisäistä laturia, joten niiden on annettava tarvittava jännite ja virta virtalähteen akulle itsestään. Tämä tapahtuu luomalla tietoliikenneyhteys (pilottilinkki) Control Area Network (CAN) -protokollan kautta akun BMS: n kanssa. BMS kehottaa sitten laturia aloittamaan latausprosessin, valvoo sitä ja pyytää laturia lopettamaan lataamisen.

Tesla autoissa on omat tyyppinen laturit superkäyttäjä latureita ja siten on oma tyyppi liittimet yllä. Mutta he myyvät sovittimen, joka voi muuntaa porttinsa CHAdeMO- tai CSS-latureilla ladattavaksi. CDD-laturi on toinen suosittu laturipistoke, jossa yhdistyvät sekä AC- että DC-tyyppiset laturit. Kuten kuvasta näet, laturi on jaettu kahteen osaan tukemaan sekä tasavirtaa että vaihtovirtaa. Se tukee CAN- ja voimajohtoviestintää (PLC), ja sitä käytetään laajalti eurooppalaisissa autoissa, kuten Audi, BMW, Ford, GM, Porsche jne. Se tukee jopa 400 kW: n tasavirtalähtöä ja 43 kW: n AC-lähtöä.

EVSE-latausasema - tason 1 ja tason 2 laturit

Tason 1 ja tason 2 latausaseman on yksinkertaisesti toimitettava vaihtovirtalähde sähköajoneuvon sisäiseen laturiin, joka sitten huolehtii latausprosessista. tämä saattaa näyttää ensi silmäykseltä. Heillä on kuitenkin vastuu todistaa sähköverkosta oikea määrä sähköä EV-akkuyksikön vaatimalla tavalla kommunikoimalla siihen Pilot-johdolla. TI-koulutusasiakirjassa kuvatun tyypillisen vaihtovirtalatausaseman osajärjestelmät on esitetty alla.

Taso 1 latureita on maksimilähtövirran 16A koska rajoitukset kotitalouksien pistorasiat, kun taas tason 2 laturit voivat tarjota Jopa 80A, kun laitetta käytetään Kolmivaiheinen tarjontaa. Sekä tason 1 että tason 2 vaihtovirtalaturissa käytetään yleensä SAEJ1772-vakioliittimiä.

Kuten näette, vaihtovirtajohto (L1 ja L2) on kytketty J1772-liittimeen releen kautta. Tämä rele suljetaan latauksen aloittamiseksi ja avataan, kun lataus on valmis. Pilot Signal -yhteyttä käytetään tunnistamaan akun tila, ja isäntäprosessointijärjestelmä päättää, kuinka paljon virtaa sisäiselle laturille tulisi syöttää. Me tulemme keskustelemaan