Стандарти зарядки

Акумуляторна батарея живить двигун електромобіля, а от щоб зарядити саму батарею потрібне підключення до мережі або спеціальної зарядної станції

І якщо для звичайних автівок з ДВЗ на АЗС не стоїть питання, який заправний пістолет куди вставляти, головне не переплутати дизель з бензином та їхні різновиди, то кількість різних стандартів та варіантів заряджання різних електромобілів спочатку спантеличує. Тому важливо висвітлити тему різних типів і видів зарядних стандартів та конекторів, якими електромобілі підключаються до зарядних станцій. Адже для багатьох, хто щойно придбав чи збирається придбати свій перший електромобіль, його заряджання – це абсолютно новий досвід

Перш за все згадаймо стародавню епічну суперечку винахідників ранньої технологічної епохи Томаса Едісона та Ніколи Тесли – який саме електричний струм, постійний чи змінний, кращий? Тоді цей спір не був вирішений, та обидва види струму використовуються і зараз

Змінний струм, або англійською alternating current, або, як його часто позначають, АС, – це електричний струм, який зазвичай надходить від мережі до розеток вашого будинку, і є доступним, оскільки електроенергію змінного струму можна ефективно транспортувати на великі відстані. “Змінний” він через те, як він тече: часто змінюючи напрямок, з частотою 50 разів на секунду, тобто 50 герц – саме така частота прийнята за стандартну в нас та у більшості країн Європи

Постійний струм, або англійською direct current, або, як його часто позначають, – DC, – це електричний струм, який рухається в одному напрямку від мінуса до плюса. Цей струм безпосередньо живить, наприклад, ваш телефон, або зберігається в батареях електромобіля, або використовується у схемі живлення різних електричних пристроїв

Слід зазначити, що батарея електромобіля у будь-якому випадку заряджається тільки постійним струмом, а от режим заряджання AC або DC визначає, де саме стоїть зарядний інвертор – пристрій, який перетворює змінний струм на постійний

Взагалі поняття «режим» заряджання стосується технічної сторони, а саме:

• Виду струму, яким йде процес заряджання;
• Потужності заряджання;
• Комунікації між електромобілем та джерелом енергії;
• Виду та стандарту конектора, яким електромобіль під’єднується до мережі або зарядної станції

В ЄС виділяють 4 режими зарядки

Mode 1 (Режим 1) означає зарядку від звичайної розетки 230 вольт змінного струму. У цьому способі зарядки бракує зв’язку, а отже і безпеки. Тому за нормою IEC 61851-1 у Режимі 1 потужність зарядки обмежена максимально 2,3 кВт (1-фазний струм, 10А). Тому цей режим зарядки зараз майже не використовують, хіба що для зовсім малопотужних електричних транспортних засобів

Mode 2 (Режим 2) передбачає зарядку переважно від звичайної розетки 230 В через кабель за допомогою вхідного кабельного блока управління (In-Cable Control Box (ICCB)), що відповідає за керування, зв’язок та захист. Це саме та штука, яка є в багажнику кожного електромобіля або плутається під ногами в гаражі

На практиці максимальна потужність зарядки в режимі 2 може бути 7,4 кВт (1-фазний струм, 32А) або 22 кВт (3-фазний струм, 32А). Потужність зарядки в такому випадку контролюється ICCB

Mode 3 (Режим 3) – для заряджання використовується спеціальна зарядна станція, яка отримує живлення від мережі 230В (зазвичай трифазної). Відповідна потужність зарядки визначається за допомогою зв’язку між зарядною станцією та транспортним засобом. У більшості випадків загальнодоступні зарядні станції режиму 3 можуть заряджати з потужністю 11 кВт, 22 кВт, або іноді 43 кВт. Кабель від зарядної станції підключається конектором, який різниться залежно від марки транспортного засобу та країни, де вони виготовлені

Mode 4 (Режим 4) – заряджання постійним струмом. Цей режим використовується переважно для швидкої зарядки. Перетворення змінного струму на постійний відбувається на зарядній станції, отже перетворювач (інвертор) в автомобілі не використовується. Кабель нерозривно пов’язаний із зарядною станцією та є її невід’ємною частиною. Кабель від зарядної станції підключається також різними видами конекторів відповідно до стандарту зарядки. Потужність зарядки коливається переважно від 50 кВт до 350 кВт, але зараз вже розробляються більш високі потужності до 1 МВт

Але всі ці режими не мають значення і не допоможуть, якщо ви не зможете вставити вилку у розетку, тобто роз’єм вашого електромобіля буде несумісним з конектором зарядної станції

Так, роз’єми (конектори) також бувають різних типів залежно від режимів заряджання, які ми розглянули раніше, марки електромобіля та країни, для якої цей електромобіль виготовлено

Для повільного заряджання змінним струмом використовуються конектори наступних стандартів:

Type 1 (SAE J1772). Він розрахований лише на заряджання змінним струмом у режимах Mode 2 та Mode 3. Найчастіше використовується з моделями автомобілів, що знаходяться в Японії та Північній Америці. Вони однофазні і можуть передавати потужність до 7,4 кВт

Type 2 (Mennekes). Комбінований (одно-/трифазний) роз’єм. Є офіційним стандартом для ЄС. Забезпечує до 22 кВт для побутової трифазної зарядки у режимі Mode 2 та до 43 кВт для громадської зарядки (у режимі Mode 3)

GB/T AC. Система зарядки, розроблена в Китаї. Зарядний конектор GB/T AC є однофазним і забезпечує до 7,4 кВт. Він дуже схожий на штекер Type 2, проте його контакти та рецептори перевернуті

Ці конектори можуть використовуватися виключно для заряджання змінним струмом, а от зарядний конектор Tesla єдиний, що є універсальним – він підтримує як заряджання змінним струмом невеликої потужності, так і заряджання постійним струмом потужністю до 250 кВт

Існують ще 3 стандарти конекторів для швидкого заряджання постійним струмом, це:

CCS – стандарт комбінованої системи зарядки. Стандарт комбінованої системи зарядки охоплює кілька аспектів заряджання електромобілів, включно із заряджанням змінним і постійним струмом, зв’язком між зарядною станцією та транспортним засобом, балансуванням навантаження, автентифікацією та авторизацією для заряджання. Термін «комбінований» стосується того факту, що CCS по суті додає швидку зарядку постійним струмом через розширення роз’ємів змінного струму типу 1 і типу 2 додатковими контактами, у результаті чого з’являються роз’єми Combo 1 (CCS1) і Combo 2 (CCS2), які можуть забезпечити до 350 кВт потужності. Конектори CCS 1 поширені в Північній Америці, тоді як CCS 2 – в Європі

CHAdeMO — це рання форма швидкої зарядки постійного струму, створена консорціумом японських автовиробників. CHAdeMO – це скорочення від CHArge de MOve, або «переміщення за допомогою заряду», що в свою чергу походить від японської фрази «O cha demo ikaga desuka?», яка перекладається «Як щодо чашки чаю?», натякаючи на те, що ви встигнете заварити та випити чашку чаю, поки заряджається ваш електромобіль. Роз’єми CHAdeMO з’явилися поруч із роз’ємами J1772, щоб максимізувати можливості заряджання. Однак популярність цих зарядних пристроїв падає, і навряд чи вони будуть займати значну частку ринку в майбутньому. CHAdeMO може запропонувати можливості Vehicle to Grid (V2G) або Vehicle to Load (V2L) – тобто живлення від автомобіля або передача енергії у зворотному напрямку, у мережу, чого не може надати стандарт CCS або Tesla

Китай тим часом також має свій власний стандарт – GB/T. Хоча він використовується лише китайськими виробниками, фактично у світі все ще більше зарядних станцій GB/T, ніж CHAdeMO, CCS і Tesla разом узятих

Зараз GB/T пропонує лише 237,5 кВт при 950 В і 250 А, але Китай вже розробляє нову версію GB/T разом з консорціумом CHAdeMO під назвою CHAOJI (цаоджі), специфікація якого вказує на вихідну потужність, яка перевищує все, що ми бачили досі – 900 кВт при 1500 В і 600 А !

Потужність буде більш ніж вдвічі вища, ніж у нових версій CHAdeMO на 400 кВт і CCS Combo на 350 кВт. Крім неймовірної потужності, він забезпечує функціонал V2X, тобто може віддавати енергію для будь-чого. Таких можливостей немає жоден з інших зарядних стандартів DC

Повернімось до Європи. Щоб допомогти споживачам зрозуміти, які конектори підходять їхнім електромобілям, Європейський Союз погодив нові вимоги до маркування для нових транспортних засобів і зарядних станцій. З 20 березня 2021 року в Європі з’явився новий узгоджений набір позначок, які допоможуть визначити сумісні варіанти підзарядки електричних транспортних засобів. Стандарт EN 17186 визначає маркування зарядних станцій для зарядки електромобілів, а також технічний дизайн і розмір нового маркування

Маркування являє собою шестикутник з літерами від латинської B до O всередині. Система працює дуже просто: ви дивитесь на малюнок з літерою на вашій автівці та порівнюєте з малюнком на конекторі зарядної станції – якщо вони однакові, можете заряджатися. А якщо різні, то їдете шукати іншу станцію. І не потрібно запам’ятовувати всі ці складні абревіатури CCS, CHAdeMO, GB/T

Ідентифікатори для заряджання змінним струмом

Ідентифікатори для заряджання постійним струмом

В Україні історично склалася цікава ситуація, і в нас на ринку можна зустріти електромобілі та зарядні станції абсолютно усіх стандартів зі всього світу

Так склалося тому, що спочатку ввозилися електромобілі з США та розвивалася зарядна інфраструктура для них, потім з’явилися європейські машини та зарядки для них. А останнім часом швидко збільшується кількість електромобілів з Китаю та встановлюються ЕЗС з конекторами стандарту GB\T

Нещодавно Марина Китіна зробила дослідження розподілу парку українських електромобілів за типами конекторів. Результати ви можете побачити нижче

На них добре видно тенденції розвитку українського ринку. Ми бачимо швидкий ріст кількості електромобілів з Китаю, які мають зарядні порти GB/T. Також росте кількість офіційних дилерів, які продають автівки з європейськими роз’ємами Type 2/ CCS 2. А от кількість електромобілів з портами американського стандарту Type 1/ CCS 1 постійно зменшується. Незважаючи на те, що стандарт швидкої зарядки CHAdeMO все ще займає найбільшу долю на ринку України завдяки шаленій популярності NISSAN Leaf, який його використовує, його подальший розвиток малоймовірний через занепад найбільш застарілого стандарту CHAdeMO

І наостанок: не думайте, що в електромобілях все складно та багато різних стандартів. В звичайних побутових розетках їх більше – аж 12!