Зарядка для электромобиля (зарядная станция, установка или даже кабель) — простыми словами, это электрическое оборудование зарядки тяговой аккумуляторной батареи электротранспорта (средств индивидуальной мобильности вроде электросамокатов, легковых автомобилей на электротяге, грузовиков, автобусов, лодок и так далее).
В качестве зарядной станции для электромобилей может выступать и обычная домашняя розетка 220 В в квартире.
Евровилка с одной стороны, совместимый с транспортом штекер с другой — розеточный зарядный кабель должен быть толстым и иметь блок защиты от перегрева и короткого замыкания. Но едва ли вам понадобится домашняя розетка, если в городе будут строить удобные, мощные и быстрые станции зарядки электромобилей с приложениями и даже с бесплатной электроэнергией.
Три категории зарядных станций для электромобилей (по целям применения)
В мире ещё не появилось чётких общеприменимых стандартов и правил кластеризации зарядных установок зарядки электротранспорта. Этим, например, EV-зарядники (EV - electric vehicle, примечание автора) отличаются от смартфонных — нет унификации.
Условно их разделяют [как указано в справочнике Национального электрического кодекса США, PDF-файл] на три основных категории целевого применения.
1. Домашние зарядки
Домашняя зарядка нужна для поддержания личного электромобиля в заряженном состоянии. Применяется оборудование без специального контроля данных, чаще всего без сбора статистики. Используется в личных целях в собственном доме или на домашней парковке.
Однако в 2021-м году, например, в США правительство поощряет подключение «умных» домашних станций к единой сетке «Smart Grid» [источник]. Это нужно для сбора данных на сервере в целях более разумного энергопотребления и снижения затрат владельца.
2. Частные зарядки
Частные зарядные станции электромобилей нужны для поддержания в заряженном состоянии коммерческого транспорта какой-то одной компании или групп компаний с одним владельцем без доступа для других. Подобная схема применяется в США, например, в Amazon [источник].
Как и «домашние», их закупают и устанавливают «для себя». Но основное отличие частных зарядок — они ориентированы на оптимизацию амортизационных затрат компании на транспорт. Потому оборудование должно уметь собирать статистику, управлять данными и предоставлять возможность контролировать весь процесс удалённо в режиме реального времени.
3. Общественные зарядки («электрозаправки»)
Общественные станции зарядки электромобилей нужны для расширения автомобильной инфраструктуры. Как, например, в качестве расширения телекоммуникационной инфраструктуры применяются вышки мобильной связи.
В отличие от частных и домашних зарядные станции общественной категории ориентированы на общее использование. Их можно вполне называть «электрозаправками», которые доступны всем владельцам электротранспорта. Как городские топливные АЗС доступны всем владельцам автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.
Такое оборудование практически всегда [источник] оснащено системами контроля данных (по электроэнергии), безопасности и самоконтроля технического обслуживания (сбор данных для понимания, когда нужно что-то ремонтировать). Пользователям общественных зарядных станций электромобилей обычно предлагается приложение на смартфон для удобного контроля зарядки.
Отличия разных зарядок для электромобилей
В домах горожан, в частных компаниях и на общественных пространствах могут использоваться станции зарядки электромобилей самых разных форм и конфигураций оборудования. Применяются зарядки, как в виде обычных кабелей с блоком защиты, так и в составе гигантских «колонок» по типу тех, что установлены на топливных автозаправках.
Для общего понимания лучше использовать американский подход. Он подразумевает именно сложность оборудования и дороговизну его эксплуатации, что важнее для российских экономических реалий, чем европейские маркетинговые «режимы» зарядки электромобилей.
1 уровень
Оборудование малой мощности до 1,4 кВт на электромобиль с отдаваемым током 6-8 Ампер (максимально 24 А). Принцип работы, как у зарядника для смартфона. Обычно подключается к 20/30-амперной розетке переменного тока 110-120 В.
Такие зарядники уже почти не используются из-за низкой мощности. Современные электромобили за час заряжают на пробег не более 10 км (полная зарядка электромобиля занимает до 20 часов). Оборудование применимо для зарядки гибридных автомобилей с маленькими тяговыми батареями.
В России не используется. В Европе сопоставляется режиму «Mode 1».
2 уровень
Оборудование повышенной мощности от 6,2 до 7,6 кВт при работе от переменного тока 208-240 В (до 32 Ампер). Как и зарядка первого уровня, может подключаться к бытовой 40-амперной розетке 220 В. Хотя чаще всего устанавливается стационарно с подключением к централизованному электроснабжению.
Наиболее распространённый тип оборудования в домашней и частной категориях (отличаются системой ограничения доступа, экраном управления и функциями коммутации с сервером). Оборудование заряжает современный электромобиль в течение 8 часов (за ночь). От наиболее мощных коммерческих моделей зарядников — за три часа.
В России используется на большинстве зарядных станций для электромобилей. В Европе такое оборудование наиболее распространено в режимах «Mode 2» (обычная зарядка) и «Mode 3» (ускоренная зарядка).
3 уровень
Оборудование высокой мощности до 250 кВт (как у Tesla Supercharger до 800 А) с быстрой зарядкой от постоянного тока с напряжением до 480 В (в перспективе 1500 В с током до 3000 А, источник). Оснащается большим силовым модулем, чтобы преобразовывать ток и контролировать безопасность процесса. Устанавливается стационарно (выглядит как большой «шкаф-холодильник» с очень тяжёлыми толстыми кабелями). Подключается к промышленной трёхфазной электросети.
Его задача — быстро обслужить большое количество потребителей (электромобилей). Лучше всего подходит на роль общественной электрозаправки или частной под обслуживание большого коммерческого парка электротранспорта. Время зарядки современных тяговых батарей до 100% около 30 минут. Управление чаще всего идентично оборудованию уровня 2 (Level 2).
В России уже строятся такие электрозаправки. В Европе идентичное стационарное промышленное оборудование относят к режиму «Mode 4», и оно тоже мало распространено.
Подытожим: в чём особенности зарядок для электромобиля?
Если совсем упростить, то оборудование для зарядки электромобиля можно условно разделить на три основных типа.
Теперь вы знаете основные отличия зарядных станций для электромобилей. И это главная цель статьи — познакомить с основами инфраструктуры для электротранспорта.
Если вам интересно узнать больше подробностей (например, о кондуктивной и индуктивной зарядке, различиях в кабелях и так далее), то пишите в комментарии. Также рекомендуем ознакомиться с ограничениями, которые переживают владельцы электромобилей при зарядке зимой в мороз.
Все цифры по характеристикам, измерениям, времени зарядки и другие спецификации взяты из исследовательских работ, опубликованных:
- • на сайте Научно-исследовательского института электроэнергетики (США, EPRI)
- • и на сайте Департамента Энергетических Ресурсов Массачусетса (США, DOER).
В статье приведены ссылки на конкретные научные и коммерческие публикации. Вы можете использовать их в качестве источников для собственных работ и исследований.
