Стандарты зарядки

Аккумуляторная батарея питает двигатель электромобиля, а вот чтобы зарядить саму батарею необходимо подключение к сети или специальной зарядной станции

И если для обычных автомобилей с ДВС на АЗС не возникает вопрос, какой заправочный пистолет куда вставлять, главное не перепутать дизель с бензином и их разновидности, то количество различных стандартов и вариантов зарядки разных электромобилей поначалу сбивает с толку

Поэтому важно разъяснить тему различных типов и видов зарядных стандартов и коннекторов, которыми электромобили подключаются к зарядным станциям. Ведь для многих, кто только что приобрел или собирается приобрести свой первый электромобиль, его зарядка – это абсолютно новый опыт

Прежде всего вспомним старый эпичный спор изобретателей ранней технологической эпохи Томаса Эдисона и Николы Теслы – какой именно электрический ток, постоянный или переменный, лучше? Тогда этот спор не был решен, и оба вида тока используются и сейчас

Переменный ток, или по-английски alternating current, либо, как его часто обозначают, – АС, — это электрический ток, который обычно поступает от сети к розеткам вашего дома и является доступным, поскольку электроэнергию переменного тока можно эффективно транспортировать на большие расстояния. «Переменный» он из-за того, как он течет: часто меняя направление, с частотой 50 раз в секунду, то есть 50 герц – именно такая частота принята за стандартную у нас и в большинстве стран Европы

Постоянный ток, или по-английски direct current, либо, как его часто обозначают, – DC, — это электрический ток, который двигается в одном направлении от минуса к плюсу. Этот ток непосредственно питает, например, ваш телефон, или хранится в батареях электромобиля, или используется в схеме питания различных электрических приборов

Стоит упомянуть, что батарея электромобиля в любом случае заряжается только постоянным током, а вот режим зарядки AC или DC определяет, где именно стоит зарядный инвертор – прибор, который преобразует переменный ток в постоянный

В целом, понятие «режим» зарядки касается технической стороны, а именно:

• Вида тока, которым идет процесс зарядки;
• Мощности зарядки;
• Коммуникации между электромобилем и источником энергии;
• Вида и стандарта коннектора, которым электромобиль подсоединяется к сети или зарядной станции

В ЕС выделяют 4 режима зарядки:

Mode 1 (Режим 1) означает зарядку от обычной розетки 230 вольт переменного тока. Этому способу зарядки не хватает связи, а значит и безопасности. Поэтому согласно норме IEC 61851–1 в Режиме 1 мощность зарядки ограничена максимумом в 2,3 кВт (1-фазный ток, 10А). По этой причине этот режим зарядки сейчас почти не используют, разве что для совсем маломощных электрических транспортных средств

Mode 2 (Режим 2) предусматривает зарядку в основном от обычной розетки 230В через кабель с помощью входного кабельного блока управления (In-Cable Control Box (ICCB)), который отвечает за управление, связь и защиту. Это именно та штука, которая есть в багажнике каждого электромобиля или путается под ногами в гараже

На практике максимальная мощность зарядки в режиме 2 может достигать 7,4 кВт (1-фазный ток, 32А) или 22 кВт (3-фазный ток, 32А). Мощность зарядки в таком случае контролируется ICCB

Mode 3 (Режим 3) – для зарядки используется специальная зарядная станция, которая получает питание от сети 230В (обычно трёхфазной). Соответствующая мощность зарядки определяется с помощью связи между зарядной станцией и транспортным средством. В большинстве случаев общедоступные зарядные станции режима 3 могут заряжать с мощностью 11 кВт, 22 кВт, либо иногда 43 кВт. Кабель от зарядной станции подключается коннектором, который отличается в зависимости от марки транспортного средства и страны, где они изготовлены

Mode 4 (Режим 4) – зарядка постоянным током. Этот режим используется в основном для быстрой зарядки. Преобразование переменного тока в постоянный происходит на зарядной станции, следовательно преобразователь (инвертор) в автомобиле не используется. Кабель неразрывно связан с зарядной станцией и является ее неотъемлемой частью. Кабель от зарядной станции подключается также разными видами коннекторов в зависимости от стандарта зарядки. Мощность зарядки колеблется в основном от 50 кВт до 350 кВт, но сейчас уже разрабатываются более высокие мощности до 1 МВт

Однако все эти режимы не будут иметь значения и не помогут, если вы не сможете вставить вилку в розетку, то есть разъем вашего электромобиля будет несовместим с коннектором зарядной станции

Итак, разъемы (коннекторы) тоже бывают разных типов в зависимости от режимов зарядки, которые мы рассмотрели ранее, марки электромобиля и страны, для которой этот электромобиль был изготовлен

Для медленной зарядки переменным током используются коннекторы следующих стандартов:

Type 1 (SAE J1772). Он рассчитан только на зарядку переменным током в режимах Mode 2 и Mode 3. Чаще всего используется с моделями автомобилей, распространенными в Японии и Северной Америке. Они однофазные и могут передавать мощность до 7,4 кВт

Type 2 (Mennekes). Комбинированный (одно-/трёхфазный) разъем. Является официальным стандартом для ЕС. Обеспечивает до 22 кВт для бытовой трёхфазной зарядки в режиме Mode 2 и до 43 кВт для общественной зарядки (в режиме Mode 3)

GB/T AC. Система зарядки, разработанная в Китае. Зарядный коннектор GB/T AC однофазный и обеспечивает до 7,4 кВт. Он очень похож на штекер Type 2, но его контакты и рецепторы перевернуты

Эти коннекторы могут использоваться исключительно для зарядки переменным током, а вот зарядный коннектор Tesla единственный, который является универсальным – он поддерживает как зарядку переменным током небольшой мощности, так и зарядку постоянным током мощностью до 250 кВт

Существует еще 3 стандарта коннекторов для быстрой зарядки постоянным током, это:

CCS – стандарт комбинированной системы зарядки. Стандарт комбинированной системы зарядки охватывает несколько аспектов зарядки электромобилей, включая зарядку переменным и постоянным током, связь между зарядной станцией и транспортным средством, балансировку нагрузки, аутентификацию и авторизацию для зарядки. Термин «комбинированный» касается того факта, что CCS по сути добавляет быструю зарядку постоянным током через расширение разъемов переменного тока типа 1 и типа 2 дополнительными контактами, в результате чего появляются разъемы Combo 1 (CCS1) и Combo 2 (CCS2), которые могут обеспечить до 350 кВт мощности. Коннекторы CCS 1 распространены в Северной Америке, тогда как CCS 2 – в Европе

CHAdeMO — это ранняя форма быстрой зарядки постоянным током, созданная консорциумом японских автопроизводителей. CHAdeMO – это сокращение от CHArge de MOve, или «перемещение с помощью заряда», что в свою очередь происходит от японской фразы «O cha demo ikaga desuka?», которая переводится «Как насчет чашки чая?», намекая на то, что вы успеете заварить и выпить чашку чая, пока заряжается ваш электромобиль. Разъемы CHAdeMO появились наряду с разъемами J1772, чтобы максимизировать возможности зарядки. Однако популярность этих зарядных устройств падает, и вряд ли они будут занимать значительную часть рынка в будущем. CHAdeMO может предложить возможности Vehicle to Grid (V2G) или Vehicle to Load (V2L) – то есть питание от автомобиля или передача энергии в обратном направлении, к сети, чего не может предоставить стандарт CCS или Tesla

Китай тем временем тоже имеет свой собственный стандарт – GB/T. Хотя он используется только китайскими производителями, фактически в мире все еще больше зарядных станций GB/T, чем CHAdeMO, CCS и Tesla вместе взятых

Сейчас GB/T предлагает только 237,5 кВт при 950 В и 250 А, но Китай уже разрабатывает новую версию GB/T совместно с консорциумом CHAdeMO под названием CHAOJI (цаоджи), спецификация которого указывает исходящую мощность, превышающую все, что мы видели до сих пор – 900 кВт при 1500 В и 600 А!

Мощность будет более чем вдвое выше, чем у новых версий CHAdeMO на 400 кВт и CCS Combo на 350 кВт. Кроме невероятной мощности, он обеспечивает функционал V2X, то есть может отдавать энергию для чего угодно. Таких возможностей нет ни у одного из других зарядных стандартов DC

Вернемся к Европе. Чтобы помочь потребителям понять, какие коннекторы подходят их электромобилям, Европейский Союз согласовал новые требования к маркировке для новых транспортных средств и зарядных станций. С 20 марта 2021 года в Европе появился новый согласованный набор отметок, которые помогут определить совместимые варианты подзарядки электрических транспортных средств. Стандарт EN 17186 определяет маркировку зарядных станций для зарядки электромобилей, а также технический дизайн и размер новой маркировки

Маркировка представляет собой шестиугольник с буквами от латинской B до O внутри. Система работает очень просто: вы смотрите на рисунок с буквой на вашем авто и сравниваете с рисунком на коннекторе зарядной станции – если они одинаковые, можете заряжаться. А если разные, то едете искать другую станцию. И не нужно запоминать все эти сложные аббревиатуры CCS, CHAdeMO, GB/T

В Украине исторически сложилась интересная ситуация, и у нас на рынке можно встретить электромобили и зарядные станции абсолютно всех стандартов со всего мира

Так сложилось потому, что поначалу ввозились электромобили из США и развивалась зарядная инфраструктура для них, потом появились европейские машины и зарядки для них. А в последнее время быстро увеличивается количество электромобилей из Китая и устанавливаются ЭЗС с коннекторами стандарта GB\T

Недавно Марина Китина провела исследование распределения парка украинских электромобилей по типам коннекторов. Результаты вы можете увидеть ниже

На них хорошо видны тенденции развития украинского рынка. Мы видим быстрый рост количества электромобилей из Китая, которые имеют зарядные порты GB/T. Также растет количество официальных дилеров, которые продают автомобили с европейскими разъемами Type 2/ CCS 2. А вот количество электромобилей с портами американского стандарта Type 1/ CCS 1 постоянно уменьшается. Несмотря на то, что стандарт быстрой зарядки CHAdeMO все еще занимает самую большую долю на рынке Украины благодаря бешеной популярности NISSAN Leaf, который его использует, его дальнейшее развитие маловероятно из-за упадка самого устаревшего стандарта CHAdeMO

И напоследок: не думайте, что в электромобилях все сложно и много разных стандартов. В обычных бытовых розетках их больше – целых 12!