Жаңа энергиялық автокөліктерді дұрыс қалай зарядтауға болады?

Жаңа энергиялық автокөліктер үшін зарядтау деңгейлері мен стандарттарын түсіну

1-деңгей, 2-деңгей және тұрақты токпен жылдам зарядтау: қолданыс жағдайлары мен шынайы әлемдегі өнімділік

Электромобильдердің әдетте үш негізгі зарядтау опциясы бар, олар әртүрлі жағдайлар мен қажеттіліктерге арналған. Бірінші деңгей — көптеген үйлерде орналасқан әдеттегі 120 В розеткаларымен жұмыс істейді (шамамен 1–2 кВт қуат). Бірақ бұл әдіс өте баяу зарядталады: сағатына шамамен 5–20 километр қашықтыққа сәйкес энергия қосады. Оны негізінен түнде жылдам қосымша зарядтау үшін немесе уақыт көп болған кезде қолдануға болады. Екінші деңгейге көшу үшін үйде немесе жұмыс орындарында арнайы 240 В электр желілерін орнату қажет (3–19 кВт). Бұл жағдайда жүргізушілер сағатына 15–80 км аралығында қосымша қашықтық алады, ол үйде, офистің автокөліктер қоймасында немесе қалалар бойынша орналасқан қоғамдық зарядтау станцияларында күнделікті зарядтау қажеттіліктеріне жақсы сай келеді. Содан кейін — үшінші деңгей, яғни тұрақты токпен жылдам зарядтау: электр тогы автомобильдің ішкі трансформаторынан өтпей, батарея блогына тікелей, әлдеқайда жоғары жылдамдықпен (50–350 кВт) беріледі. Көптеген электромобильдер бұл суперзарядтағыштар көмегімен екі он минуттан кем уақыт ішінде 100–300 км-ден астам қашықтыққа сәйкес энергия алады; бұл қашық қашықтыққа саяхаттау үшін өте қолайлы, бірақ оны тұрақты пайдалануға болмайды. Зерттеулер көрсеткендей, жиі жылдам зарядтау батареяларды жылу жиналуына байланысты тез тозуды тудырады. АҚШ Энергетикалық Департаменті жариялаған зерттеу нәтижелеріне сәйкес, жоғары жылдамдықпен регуляр зарядталатын автокөліктер батареяларының жалпы сыйымдылығын жылына шамамен 10–15% жоғалтады, ал негізінен баяу екінші деңгейлі зарядтау әдістерін қолданатын автокөліктерде бұл көрсеткіш төменірек болады.

AC пен DC зарядтау: Түрлендіру тиімділігі мен желіге интеграциялау жаңа энергиялық автокөліктерге қалай әсер етеді

Электрлік көліктер үшін айнымалы токпен (1 және 2 деңгейлер) зарядтау кезінде көлік өзі батареяға сақтау үшін тораптан алынатын айнымалы токты тұрақты токқа айналдыру жұмысының көпшілігін атқарады. Бұл көліктің ішіндегі айналдыру процесі шамамен 10–15% энергияны шығындарға әкеледі, сонымен қатар көптеген айналдырғыштар шамамен 11 киловаттқа дейін ғана қуатты өткізе алатындықтан, өткізілетін қуат мөлшеріне қатаң шектеу қойылады. Бұл тәсілдің танымалдығының себебі — оның ел бойынша үйлер мен кәсіпорындарда қазір бар инфрақұрылыммен жақсы үйлесуінде. Дегенмен, тәжірибеде егер кімдір электрлік көлігін тез зарядтағысы келсе, айнымалы токпен зарядтау оған жарамайды. Осы жағдайда тұрақты токпен жылдам зарядтау станциялары қолданысқа түседі. Бұл орнатулар зарядтау орнында ғана барлық айналдыруды орындайды, яғни процес кезінде көліктің ішінде энергия жоғалтудың болмауын қамтамасыз етеді. Және ол әрине өте тез зарядталады! Дегенмен, бұның да бір кемшілігі бар. Бұл жоғары қуатты станцияларды іске қосу үшін қуатты жергілікті электр торабы, қалың зарядтау кабельдері үшін арнайы суыту жүйелері және кейде жаңа трансформаторлық қондырғылар қажет. Ескірген аудандар әсіресе бұл жаңа зарядтау құрылғыларын интеграциялауға қиындық тудырады, себебі олардың инфрақұрылымы осындай ауыр жүктемелерге арналған емес. Алайда, айнымалы токпен зарядтау нүктелерін тарату электр энергиясының сұранысын басқаруға көмектеседі, мысалы, зарядтауды түнде немесе жұмыс уақытынан тыс сағаттарда жоспарлау арқылы. Сол уақытта бір аймаққа көп санда тұрақты токпен жылдам зарядтау құрылғыларын орналастыру әдетте электр желілерінің кернеуді тұрақты ұстап, трансформаторлардың қызып кетуін болдырмау үшін қымбат тұратын модернизация жасауын талап етеді.

Жаңа энергиялық автокөліктерде қосылушылар мен протоколдардың сәйкестігін қамтамасыз ету

Зарядтау сенімділігі физикалық қосылушылар мен цифрлық байланыс протоколдарының сәйкестігіне негізделеді — тек ұштың пішіні емес, сонымен қатар автокөлік, зарядтағыш және артқы жүйелер арасындағы өзара әрекеттестік.

CCS, CHAdeMO, NACS және Type 2 – Стандарттарды автокөлік маркалары мен аймақтарға сәйкестендіру

Әлемдегі электрлік көліктерді зарядтау инфрақұрылымы төрт негізгі коннектор түрімен басқарылады. Бірінші орында CCS — бұл Солтүстік Америка мен Еуропаның көпшілігінде айнымалы ток (AC) және тұрақты ток (DC) зарядтау үшін негізгі таңдау болып қалыптасқан. Екіншісі — CHAdeMO, ол әлі де Жапонияда кең таралған, өйткені ол ескі Nissan және Mitsubishi электрлік автокөліктерімен үйлесімді. Жаңа келген ойыншы — NACS (North American Charging Standard), алғашқыда Tesla компаниясымен әзірленген, бірақ қазір Ford, GM, Rivian және тіпті Volvo компаниялары да оны қабылдаған; бұл АҚШ нарығында біршама біркелкілік әкелуде көмектеседі. Соңғысы — Type 2 коннекторлары, олар IEC 62196-2 стандартына сәйкес белгіленген және Еуропада айнымалы токпен зарядтау үшін негізгі шешім болып қалыптасқан. Аймақтық зарядтау станцияларының карталарын қарағанда, бұл аймақтық бөліну туралы ақпарат анық көрінеді. Еуропадағы қоғамдық зарядтау құрылғыларының шамамен екі үштен бірі CCS немесе Type 2 коннекторларын қабылдайды, ал Азия елдері әлі де негізінен CHAdeMO инфрақұрылымын пайдалануда қалады. Бірнеше зарядтау порты бар автокөліктердің саны көбейіп келеді, бірақ әртүрлі аймақтар арасындағы қашықтықтық саяхатқа дайындалған адамдар шығу алдында қандай түрдегі зарядтағыш қажет екенін міндетті түрде тексеруі керек. Тек қана болжамдарға сүйену жол бойында қажетсіз таңғалысқа әкелуі мүмкін. PlugShare немесе ChargePoint сияқты қосымшалар бұл мәселені алдын ала шешуге көмектеседі.

Плаг-энд-Чардж, аутентификация және барлық порттардың номиналды тұрақты ток қуатын бермеуінің себептері

Плагин және зарядтау функциясы көліктер мен станциялар арасындағы ISO 15118 сәйкес цифровой қол алысу арқылы жұмыс істейді. Бұл электрлік көліктердің өздерін автоматты түрде анықтап, олардың телефондық қосымшаларын немесе адамдар жиі ұмытып қоятын RFID карталарын қажет етпей-ақ дұрыс төлемге тартуына мүмкіндік береді. Дегенмен қазір бір үлкен мәселе бар. Халықаралық таза көлік кеңесінің 2023 жылғы зерттеуіне сәйкес, қоғамдық тұрақты токтың жылдам зарядтау станцияларының шамамен 35 пайызы көбінесе жарияланған қуат шығысын сақтай алмайды. Бұл неге болады? Бірнеше фактор бұған кедергі болады. Біріншіден, электр торабындағы электр сұранысы өскен кезде кернеу төмендейді, бұл құрылғының жұмысына әсер етеді. Екіншіден, аккумуляторлар шамамен 90 пайызға дейін зарядталған кезде зарядтауды баяулататын аккумуляторларды басқару жүйелері бар. Сондай-ақ, қазіргі заманғы қауіпсіздік стандарттарын қанағаттандыра алмайтын немесе жаңа көлік моделерімен дұрыс қарым-қатынас орнатпаған ескі зарядтау жабдықтарын да ұмытпау керек. Температура да рөл атқарады. Сырттағы ауа температурасы 35 °C-тан жоғары немесе минус 10 °C-тан төмен болған кезде жылулық сенсорлар іске қосылып, зарядтау жылдамдығын 40 пайызға дейін төмендетеді. Олар бұны қауіпсіздік жылдам зарядтауға қарағанда маңыздырақ болғандықтан істейді.

Жаңа энергиялық автокөліктер үшін қауіпсіз және тиімді үйде зарядтау жүйесін орнату

Электрлік талаптар: EVSE-лер үшін панельдің қуаты, тізбектің өлшемі және NEC сәйкестігі

Деңгей 2 үй зарядтағышын орнатқан кезде бірінші қадам — құзыретті электрик маманы тарту, ол NEC 220-бапқа сәйкес толық жүктеме есебін жүргізеді. Қазіргі кезде көптеген үйлер 100–200 ампер аралығындағы қызмет көрсету панельдерімен жабдықталған, бірақ егер 40–50 амперлік ЭАЖҚ (электромобильді қоректендіру құрылғысы) қосылса, жалпы қосылған жүктеме ұлттық электр кодексінде белгіленген 80% үздіксіз жүктеме шегіне жақын түседі. Егер қазіргі жүктемелер панельдің өткізу қабілетінің 80%-ынан асып кетсе, онда панельді жаңарту немесе жүктемені төмендетуге қабілетті ақылды ЭАЖҚ орнату қажет болады. Тізбектің өлшемін таңдаған кезде NEC-тің 80% ережесі де осы жерде қолданылады. Бұл дегеніміз — 50 амперлік автоматтық қорғағыш болса да, үздіксіз электромобильді зарядтау үшін ол шынында 40 амперге дейін ғана қолданылуы мүмкін. Сондай-ақ, сымдардың да дұрыс таңдалуы қажет. Осындай 50 амперлік тізбектер үшін 6 AWG мыс сымы — стандарттық практика. Ұмытпаңыз: NEC 625.21-бапқа сәйкес GFCI қорғауы үй ішінде немесе сыртында орнатылған жағдайда міндетті түрде қажет.

Қатты қосылған және розеткаға қосылатын орнатулар: UL сертификаттауы, GFCI және ауа-райына төзімділік бойынша ең жақсы тәжірибелер

Қатты қосылған ЭА зарядтау станциялары әдетте ұзақ уақыт жұмыс істейді және оларды тұрақты түрде сыртқы ортада орнатқан кезде қауіпсіз болады, себебі оларда тұрақты пайдалану нәтижесінде біртіндеп тозатын розеткалар жоқ. Сондай-ақ, олар ақаулар пайда болуы мүмкін орындардың санын азайтады. Алайда, розеткаға қосылатын моделдер әдетте стандартты NEMA 14-50 розеткалар арқылы қосылады, бұл орнату орындарын таңдауға көбірек мүмкіндік береді. Бірақ бұнда да бір қиындық бар, оны көптеген адамдар ескермейді. Жүздеген рет розеткаға қосу мен ажырату — әсіресе жаңбырлы ауа райы мезгілінде — бұл қосылуларда искралану немесе розетканың ішінде қызу арту сияқты ақауларға әкелуі мүмкін. Дегенмен, екі типтің де UL 2594 стандарттарына сай болуы қажет, яғни олар электрлік ақауларға қарсы қорғаныс, температура тым жоғары көтерілген кезде автоматты түрде өшіру және кернеу шығынынан қорғаныс құралдарымен жабдықталған болуы керек. Кез келген жүйені сыртқы ортаға орнатқан кезде NEMA 4 дәрежесімен бағаланған, кондуиттердің айналасында дұрыс герметикаталған жабдықтарды таңдаңыз және орнату нүктелерінің жерден кемінде 30 см биіктікте орналасқанын қадағалаңыз. Сонымен қатар, ылғалдылыққа бейім гараждар мен жолдар үшін маңызды бір нәрсені есте ұстаңыз: тек қалыпты сақтандырғыштар емес, GFCI сақтандырғыштарды орнатыңыз. Бұл арнайы ток сақтандырғыштары электрлік ақау пайда болған кезде токты лездік өшіреді, бұл жаңбыр немесе қар жиі түсетін аймақтарда міндетті қауіпсіздік шарасы болып табылады.

Жаңа энергиялық автокөліктердегі аккумулятордың денсаулығын ақылды зарядтау дисциплины арқылы максималды деңгейге көтеру

Жаңа энергиялық автокөліктердегі литий-ионды аккумуляторлар кернеу шектеріне, жылулық стреске және жоғары токпен зарядтауға ұшырағанда болжанатын, бірақ бақыланатын тәсілмен тозады. Ұзақ мерзімді денсаулықты анықтайтын — тек технология емес, стратегиялық дисциплина.

20–80% Ережесі, Жылулық Басқару және Жиі қолданылатын DC Тез Зарядтаудың әсері

Литий-иондық аккумуляторларды зарядтау деңгейін 20%–80% аралығында ұстау осы элементтердегі химиялық процестерге тигізетін кернеуді шынымен азайтады. Nature Energy журналында жарияланған зерттеу бойынша, аккумуляторларды толығымен разрядтау мен толығымен зарядтауға жол бермейтін адамдардың аккумуляторларының қызмет ету мерзімі толық зарядтау циклдарын реде қолданатын адамдардың аккумуляторларына қарағанда екі немесе үш есе ұзаққа созылады. Бірақ температура да соншалықты маңызды. Температура 25 °C (шамамен 77 °F) асқан кезде қажетсіз химиялық реакциялар жылдамырақ жүріп кетеді. Салқын ауа да проблемалар туғызады, себебі аккумуляторды басқару жүйесі дұрыс зарядтауға кірісуге дейін оны жылыту үшін қосымша энергия жұмсайды. Ең жақсы нәтиже алу үшін мүмкіндігінше салқын және жақсы желдетілетін орынға көлікті тұрақтандырыңыз. Сонымен қатар, сырттағы температура өте жоғары немесе өте төмен болған кезде, егер мүмкін болса, алдын ала дайындау функцияларын қосуды ұмытпаңыз.

Тұрақты токпен жылдам зарядтауды, мысалы, қаланың бойымен немесе штаттан тыс ұзақ саяхат кезінде нағыз қажет болғанда ғана қолдану мағыналы. Мәселе мынада: біз тұрақты токпен жылдам зарядтауға қосылған сайын аккумулятордың ішкі бөлігі қатты қызады, бұл оның уақыт өте келе қызмет ету мерзіміне пайдалы әсер етпейді. Айдахо Ұлттық зертханасында жүргізілген зерттеулерге сәйкес, негізінен деңгей 2 зарядтауды қолданатын автокөліктер 160 000 километр жүргеннен кейін өзінің алғашқы аккумулятор қуатының шамамен 92%-ын сақтайды. Ал егер кімдір тұрақты токпен жылдам зарядтауды уақыттың төрттен бірінен астамында қолданса, онда осындай аккумуляторлар орташа есеппен тек 83% ғана сыйымдылықты сақтайды. Сондықтан қалада күнделікті жүру үшін деңгей 2 зарядтауды қолдану тиімді. Жылдам зарядтауды авариялық жағдайларға немесе қашықтыққа саяхат жоспарлаған кезде сақтаңыз — сонда біздің электромобильдеріміз қосымша ыңғайсыздықтарға әкелмей, ұзақ уақыт қызмет етеді.