Жаңы энергиялык машиналарды туура чыгында кандай толтуруу керек?

Жаңы энергиялык автотранспорттун заряддоо деңгээлдери жана стандарттарын түшүнүү

1-деңгээл, 2-деңгээл жана туруктуу ток менен тез заряддоо: колдонуу учурлары жана чыныгы дүйнөдөгү иштешүү натыйжалары

Электр транспорттуу каражаттардын (ЭТК) негизги үч чыгышы бар, алар ар кандай жагдайларга жана керектөөлөргө ыңгайлаштырылган. Биринчи деңгээл — бул үйдөгү оңой 120 В розеткаларында иштейт (максимум 1–2 кВт). Бул ыкма башка чыгыштарга караганда баяу заряддалат, бир саатта 5–20 км гана көчүрөт. Ал негизинен түнкүсүн кыска убакытта заряддашып алуу же убакыт көп болгондо колдонулат. Экинчи деңгээлге өтүш үйдө же иштеген жерде 240 В токтун атайын чыгышын орнотууду талап кылат (3–19 кВт). Бул системада жүргүзүүчүлөр саатына 15–80 км гана көчүрөт, бул үйдө, иштеген жердин парковкасында же шаарлардын ар тараптарында жайгашкан жарыялык заряддагыч станцияларында күндөлүк заряддашып алууга ыңгайлуу. Учунчу деңгээл — бул туруктуу токтун (DC) тез заряддашып алуу, анда электр току машина ичиндеги конверторго өтпөй, батареяга туурасынан жогорку кубаттуулукта (50–350 кВт) келет. Көпчүлүк ЭТК-лар бул суперзаряддагычтар менен жарым сааттан аз убакытта 100–300 км гана көчүрөт; бул жолдун бардык узундугунда жүрүүгө ыңгайлуу, бирок бул ыкманы күн сайын колдонуу керек эмес. Изилдөөлөрдүн натыйжасында тез заряддашып алуу батареяны жылдын ичинде жылуулуктун жыйланышы аркылуу тез износ кылат. АКШ Энергетика министрлигинин жарыялаган изилдөөлөрүнөн көрүнүшүнчө, тез заряддашып алуу ыкмасын көп колдонгон машиналар батареяларынын жалпы сыйымдуулугун жылына 10–15% жоготот, ал эми башкача айтканда, негизинен баяу Экинчи деңгээлдеги заряддашып алуу ыкмасын колдонгон машиналардан айырмаланат.

AC жана DC заряддоо: Кайра өзгөртүүнүн эффективдүүлүгү жана электр тармагына интеграциялоо жаңы энергиялык автобуска кандай таасир этет

Электр транспорттуу каражаттар үчүн (1-жана 2-деңгээлдеги) AC чагылуу жөнүндө сөз келгенде, машина өзү электр тармагынан келген алмашуу тогун аккумуляторго сактоо үчүн керектелген туруктуу токко айлантуу иштеринин көпчүлүгүн аткарат. Бул борбордук конверсия процесси жолдо энергиянын 10–15% чамасын чыгарат, жана башкача айтканда, бул конвертерлердин көбүнчө 11 киловатт чамасында максималдуу кубаты бар, ошондуктан кабыл алынган кубаттын чектеөлөрү катуу болот. Бул ыкма ушунчалык популярдуу болгону — ал өлкөнүн үйлөрүнө жана ишмердиктерине таралган инфраструктура менен жакшы үйлэшет. Бирок, чындыгын айтайлык, эгерде кимдир бирөө өзүнүн электр транспорттуу каражатын тез чагылткиси келсе, анда AC чагылуу жетиштүү эмес. Ошондуктан DC тез чагылуу станциялары пайда болот. Бул системалар чагылуу ордунда өзүнчө бардык конверсия иштерин аткарат, ошондуктан процесс убагында машина ичинде энергия жоголбойт. Жана тез чагылат! Бирок, бул ыкманын да бир нече кемчилиги бар. Бул жогорку кубаттуу станцияларды ишке киргизүү үчүн күчтүү жергиликтүү электр тармагы, жука чагылуу шнуры үчүн арнайы суутуруу системалары жана кээде жаңы трансформатор станциялары керек. Айрыкча эски коомдук жерлер бул жаңы чагылуу түрлөрүн өз инфраструктураларына киргизүүдө кыйынчылыкка учуроот, анткени алардын инфраструктурасы мындай жогорку жүктөмдөр үчүн түзүлгөн эмес. Тескерисинче, AC чагылуу пункттарын кеңири таралтуу электр энергиясынын талаптарын башкарууга жардам берет, мисалы, чагылуу иштерин түнкү сааттарда же жумка түшүрүү аркылуу. Бирок, бир жерге көп санда DC тез чагылуу станцияларын жайгаштыруу көпчүлүк учурда коммуналдык кызматтарга кернеңди туруктуу кармоо жана трансформаторлордун жанып кетпөсү үчүн кымбат турган модернизация иштерин жүргүзүүгө мажбурлойт.

Жаңы энергиялык автобуссарда штекерлер жана протоколдордун уйгуштуулугун камсыз кылуу

Заряддоо надёждуулугу физикалык штекерлердин жана цифровой байланыш протоколдорунун дал келүүсүнө, башкача айтканда, штекердин формасы гана эмес, автобус, заряддагыч жана арткы системалар ортосундагы өз ара иштешүүгө негизделет.

CCS, CHAdeMO, NACS жана Type 2 – Автобустардын маркалары жана аймактарына ылайык стандартдарды тандоо

Дүйнөлүк EV заряддоо тармагы төрт негизги коннектордун таасири астында. Биринчилерден CCS — бул Север Америка жана Европанын көпчүлүгүндө AC жана DC заряддоо үчүн негизги вариант болуп калды. Экинчилерден CHAdeMO — бул Японияда кеңири тарган, башында Nissan жана Mitsubishi электр унаалары менен иштеген. Жаңы оюнчу — NACS: ал башында Tesla тарабынан иштелип чыккан, бирок азыр Ford, GM, Rivian жана хаттама Volvo тарабынан колдонулууда; бул АКШ рыногунда бир түрлүүлүктү камсыз кылат. Акыркысы — Type 2 коннекторлор, алар IEC 62196-2 стандартында белгиленген жана Европада AC заряддоо үчүн негизги вариант болуп калды. Регионалдык заряддоо станцияларынын карталарын караганда, бул бөлүнүштүн тарыхы ачык көрүнөт. Европадагы жарыялык заряддоо станцияларынын эки үчтөн экиси CCS же Type 2 коннекторлорго ылайык келет, ал эми Азия өлкөлөрү негизинен CHAdeMO инфраструктурасын сактап калат. Бир нече заряддоо порту бар унаалар кеңири тарганы менен, ар түрлүү региондорду бири-бири менен байланыштырган жол жүрүшүн пландоочуларга чыгыштан мурда кандай заряддоо станциясы керек экенин текшерип алуу маанилүү. Бардыгын предположенияга (жоромо) негиздеп иштетүү жолдо тоскоолдуктарга алып келет. PlugShare же ChargePoint сыяктуу программалар бул маселени алдан чечүүгө жардам берет.

Токтун түзөтүлгөн түрүндө берилүүсү, аутентификация жана бардык порттордун рейтингдеги туруктуу токтун күчүн бербейт

«Plug and charge» (туташтыруу жана заряддоо) функциясы автотранспорт каражаттары менен станциялардын ортосундагы ISO 15118 стандартына ылайык келген цифровой кол алышуу аркылуу иштейт. Бул электр унаасын автоматтык түрдө өзүн тандаштырууга жана телефондогу көпчүлүк учурда унутуп калынып жүргөн кызыксыз мобильдик колдонулуштар же RFID карталарын колдонбостон туруп, туура эсепке алууга мүмкүндүк берет. Бирок бүгүнкү күндө бир ири проблема бар. Эл аралык таза транспорт кеңеши (ICCT) тарабынан 2023-жылы жасалган жакынкы изилдөөгө ылайык, жарыяланган DC тез заряддоо станцияларынын 35 проценти көпчүлүк учурда өзүнүн жарыяланган кубат чыгышын сактай албайт. Бул неге болот? Бир нече фактор бул процесске тоскоолдук кылат. Биринчи, электр энергиясынын талап кылынуу тордо чоңойгондо, кернеу төмөндөйт, бул иштөөгө таасир этет. Экинчи, аккумуляторлордун капаситети 90% чамасына жеткенде заряддоону бавыртатып жиберген аккумуляторду башкаруу системалары (BMS). Үчүнчү, башкача айтканда, заманбап коопсуздук стандартдарын камтып албай жана жаңы автомобиль моделдерине туура тескере шилтеме бербей турган эски заряддоо жабдыктары. Температура да ролун ойнойт. Тышкары температура чоңдойгондо, мисалы, +35°C жогору же –10°C төмөн болгондо, термо сенсорлор ишке кирет жана заряддоо тездигин 40 процентке чейин төмөндөтөт. Алар бул ишти кээде тез заряддоодон гөрө кадырлыкка ээ болгон коопсуздукту камсыз кылуу үчүн кылышат.

Жаңы энергиялык автобус транспортун үйдө коопсуздук жана эффективдүү заряддоо үчүн даярдык иштери

Электр талаптары: Панельдин кубаттуулугу, ток чыбыгынын өлчөмү жана EVSE үчүн NEC талаптарына ылайыктуулук

Level 2 үй заряддагычты орнотууда биринчи кадам — лицензиялык электрик иштеп, NEC (Улуттук электр кодекси) Статьясы 220 боюнча толук жүктөмдүн эсебин чыгаруу. Бүгүнкү күндө көпчүлүк үйлөр 100–200 ампердики кызмат көрсөтүү панелдеринде чыгат, бирок кимдир бирөө 40–50 ампердик EVSE (электр транспорттуу каражаттарды кошумча энергия менен камсыз кылуу жабдуугу) кошкондо, жалпы байланышкан жүктөм көпчүлүк учурда Улуттук электр кодекси тарабынан белгиленген 80% туруктуу жүктөм чегине жакын келет. Эгер нынчалык жүктөм панельдин төздүгүнүн 80% тан ашып кетсе, анда же панельди жаңыртуу же жүктөмдүн бир бөлүгүн таштап жиберүүгө мүмкүндүк берген акылдуу EVSE алуу талап кылынат. Тармактын өлчөмүн тандоодо NECдин 80% эрежеси да бул жерде колдонулат. Бул ошондой эле, 50 ампердик автоматтык ток кескичи болгондой, туруктуу электр транспорттуу каражаттарды заряддагычта заряддагычта 40 амперге чейин гана колдонууга мүмкүндүк берет дегенди билдирет. Сымдардын өлчөмү да туура тандалышы керек. Ошол 50 ампердик тармактар үчүн 6 AWG меднин сымдары стандарттык практика. Жана GFCI (токтун жерге агышын контролдогон коргоо) коргоосун унутпаңыз — ал NEC Статьясы 625.21 боюнча үй ичинде же сыртта орнотулганда да милдеттүү түрдө талап кылынат.

Туруктуу жалгама жана штекер аркылуу орнотуу: UL сертификаты, GFCI жана шарттарга каршы коргоо боюнча иштеген практикалар

Туруктуу токтун тармагына кошулган EV заряддагы станциялар көп жолу колдонулгандан кийин бүтүндөй иштебей калган розеткалардын болушуна байланыштуу, туруктуу сырткы орнотулганда узак мөөнөткө сакталат жана коопсуздугу жогору болот. Алар ошондой эле иштебей калуу ыктымалдыгы бар жерлердин санын азайтат. Бирок, розетка аркылуу кошулган моделдер негизинен стандарт NEMA 14-50 розеткалары аркылуу кошулган, бул орнотуу үчүн жайгашуу ордуна көп тандоо мүмкүнчүлүгүн берет. Бирок, бул жерде көпчүлүк адамдар көңүл бурбаган бир нюанс бар. Жаан-чачын мезгилинде жүздөгөн жолу розеткаға кошулуп жана ажыратылгандан кийин, бул байланыштарда ичке розетканын ичинде чачыранып кетүү же ашыкча ысып кетүү сыяктуу проблемалар пайда болушу мүмкүн. Бирок, эки түрдүн да UL 2594 стандартына ылайык болушу шарт — бул электр тизмегиндеги аварияларга каршы коргоо, температура ашыкча көтөрүлгөндө автоматтык токтотуу жана күчтүү ток чабылыгынан коргоо функцияларын камтыйт. Сырткы орнотуу үчүн NEMA 4 стандартына ылайык белгиленген жана кабельдик каналдардын айланасында туруктуу герметизациясы бар жабдууларды тандап алыңыз; орнотуу нүктөлөрүн жер бетинен кеминде 30 см жогору орнотуңуз. Жана жаан-чачынга же карга баш ийбей турган гараждар жана жолдор үчүн маанилүү бир нерсени унутпаңыз: жөнөкөй автоматтык токтотуучулардын ордуна GFCI (токтун жерге агышын баалоочу) автоматтык токтотуучуларды орнотуңуз. Бул атайын токтотуучулар токтун агышында кандайдыр бир авариянын пайда болушу учун токтотуу үчүн дароо иштейт — бул жаан-чачын жана кар мезгилинде жолугуп турган аймактарда абсолюттуу коопсуздук чарасы болуп саналат.

Жаңы энергиялык автобуссар үчүн аккумулятордун саламаттыгын ақылдуу заряддоо дисциплиналыгы аркылуу максималдаштыруу

Жаңы энергиялык автобуссардагы литий-ион аккумуляторлор көпчүлүк учурда башкача айтканда, кернеэдин чегинде, термалдык түшүрмөлөрдө жана жогорку ток менен заряддоодо болжолдонгондой өзгөрөт — бирок бул өзгөрүш контролдолушу мүмкүн. Узак мөөнөттүү саламаттыкты аныктаган негизги фактор — бул технология гана эмес, стратегиялык дисциплина.

20–80% эрежеси, термалдык башкаруу жана жыш кулактуу тез заряддоонун таасири

Литий-иондук аккумуляторлорду 20%–80% заряддын диапазонунда сактоо чыныгында бул клеткалардын ичиндеги химиялык процесстерге таасир этүүнү азайтат. Nature Energy журналындагы изилдөөнүн натыйжасында, аккумуляторлорду толугу менен бошотуп же толугу менен толтуруп туруу жөнүндөгү көрсөтмөлөрдүн ордуна аларды орточо деңгээлде кармоочулардын аккумуляторлорунун иштөө мөөнөтү толук заряд циклини регулярдуу колдонуучуларга караганда эки же үч эсе узун болгону көрсөтүлгөн. Бирок температура да ошончолук маанилүү. Эгер температура 25 градус Цельсийден (77 Фаренгейтке жакын) жогоруласа, керексиз химиялык реакциялар тезирээк башталат. Салкын аба да маселелерди тудурат, анткени аккумуляторду баштапкы заряддоого жарамдуу кылуу үчүн батареянын башкаруу системасы кошумча энергияны жылытууга жумшайт. Эң жакшы натыйжа алуу үчүн, мүмкүн болгондой жайында салкын жана жакшы желдетилген жерге машина токтотуу керек. Ошондой эле, сырткы температура абдан жогору же абдан төмөн болгондо, мүмкүн болгондой, алдын ала жылытуу функциясын (preconditioning) иштетүүнү унутпаңыз.

Бизге чыныгында керек болгондо, мисалы, шаар ичинде же штаттан тышкары узун саякаттар учурунда гана DC тез заряддоону сактап калуу мааниси бар. Маселе шунда, биз DC тез заряддоого ар дыйын туташканда аккумулятор ичинде жылынып калат, бул узак мөөнөткө аккумулятордун жашоо узактыгына жакшы таасир этпейт. Айдахо Националдык Лабораториясында жүргүзүлгөн изилдөөлөрдүн натыйжасында, негизинен Level 2 заряддоону колдонгон автобус-автомобилдер 160 000 км жүрүштөн кийин да аккумулятордун баштапкы кубаттуулугунун 92% тайгактап сактайт. Бирок, эгерде кимдир бирөө DC тез заряддоону убакыттын төрттөн бир бөлүгүнөн көбүрөөк колдонсо, андагы аккумуляторлор орточо эсеп менен баштапкы кубаттуулугунун 83% гана сактайт. Демек, күндөлүк шаар ичиндеги жүрүш үчүн Level 2 заряддоону колдонуу абдан мааниси бар. Тез заряддоону авариялык учурларга же жол саякатын пландоого сактап калыңыз — анда биздин электр транспорттуруу (EV) узак мөөнөткө сакталат жана көп татаалдыкка дуушар болбостон колайлуулуктун көп бөлүгүн сактайт.