Электромобили стали обычным явлением на наших дорогах, и по всему миру строится зарядная инфраструктура для них. Это как электричество на автозаправке, и вскоре они будут повсюду.
Однако это поднимает интересный вопрос. Воздушные насосы просто закачивают жидкость в отверстия и в значительной степени стандартизированы уже давно. В мире зарядных устройств для электромобилей ситуация иная, поэтому давайте разберемся в текущем положении дел.
Технология электромобилей претерпела стремительное развитие с момента своего широкого распространения за последнее десятилетие. Поскольку большинство электромобилей по-прежнему имеют ограниченный запас хода, автопроизводители за эти годы разработали автомобили с более быстрой зарядкой для повышения практичности. Это достигается за счет усовершенствования батареи, аппаратного и программного обеспечения контроллера. Технология зарядки продвинулась до такой степени, что новейшие электромобили теперь могут увеличить запас хода на сотни километров всего за 20 минут.
Однако зарядка электромобиля с такой скоростью требует большого количества электроэнергии. В результате автопроизводители и отраслевые группы работают над разработкой новых стандартов зарядки, позволяющих как можно быстрее подавать высокий ток на высококачественные автомобильные батареи.
Для сравнения, типичная бытовая розетка в США может выдавать 1,8 кВт. Для зарядки современного электромобиля от такой бытовой розетки требуется 48 часов или более.
В отличие от них, современные зарядные порты для электромобилей могут передавать мощность от 2 кВт до 350 кВт в некоторых случаях и требуют для этого высокоспециализированных разъемов. За прошедшие годы появились различные стандарты, поскольку автопроизводители стремятся увеличить мощность своих автомобилей на более высоких скоростях. Давайте рассмотрим наиболее распространенные варианты на сегодняшний день.
Стандарт SAE J1772 был опубликован в июне 2001 года и также известен как J Plug. 5-контактный разъем поддерживает однофазную зарядку переменным током мощностью 1,44 кВт при подключении к стандартной бытовой розетке, которая может быть увеличена до 19,2 кВт при установке на высокоскоростную зарядную станцию для электромобилей. Этот разъем передает однофазный переменный ток по двум проводам, сигналы по двум другим проводам, а пятый провод является защитным заземлением.
После 2006 года разъем J Plug стал обязательным для всех электромобилей, продаваемых в Калифорнии, и быстро завоевал популярность в США и Японии, распространившись на другие мировые рынки.
Разъем Type 2, также известный по названию своего создателя, немецкого производителя Mennekes, был впервые предложен в 2009 году в качестве замены стандарта SAE J1772, принятого в ЕС. Его главная особенность — 7-контактная конструкция разъема, способная передавать как однофазный, так и трехфазный переменный ток, что позволяет заряжать автомобили мощностью до 43 кВт. На практике мощность многих зарядных устройств Type 2 достигает 22 кВт или меньше. Как и J1772, он также имеет два контакта для сигналов до и после подключения. Кроме того, он имеет защитное заземление, нейтраль и три проводника для трех фаз переменного тока.
В 2013 году Европейский Союз выбрал разъемы Type 2 в качестве нового стандарта, заменившего J1772 и скромные разъемы EV Plug Alliance Type 3A и 3C для зарядки переменным током. С тех пор этот разъем получил широкое распространение на европейском рынке и также используется во многих автомобилях, предназначенных для международного рынка.
CCS расшифровывается как Combined Charging System (комбинированная система зарядки) и использует «комбинированный» разъем для зарядки как постоянным, так и переменным током. Стандарт, выпущенный в октябре 2011 года, разработан для упрощения внедрения высокоскоростной зарядки постоянным током в новых автомобилях. Этого можно достичь, добавив пару проводников постоянного тока к существующему разъему переменного тока. Существует две основные формы CCS: разъем Combo 1 и разъем Combo 2.
Комбинированный модуль 1 оснащен разъемом переменного тока J1772 типа 1 и двумя большими проводниками постоянного тока. Таким образом, автомобиль с разъемом CCS Combo 1 может быть подключен к зарядному устройству J1772 для зарядки переменным током или к разъему Combo 1 для высокоскоростной зарядки постоянным током. Эта конструкция подходит для автомобилей на рынке США, где разъемы J1772 стали обычным явлением.
Разъемы Combo 2 оснащены разъемом Mennekes, соединенным с двумя большими проводниками постоянного тока. Для европейского рынка это позволяет заряжать автомобили с разъемами Combo 2 от однофазного или трехфазного переменного тока через разъем Type 2, либо осуществлять быструю зарядку постоянным током, подключившись к разъему Combo 2.
Технология CCS позволяет осуществлять зарядку переменным током в соответствии со стандартом разъема J1772 или субразъема Mennekes, встроенного в конструкцию. Однако при использовании для быстрой зарядки постоянным током она обеспечивает молниеносную скорость зарядки до 350 кВт.
Стоит отметить, что в быстрозарядном устройстве постоянного тока с разъемом Combo 2 отсутствуют фазное соединение переменного тока и нейтраль, поскольку они не нужны. Разъем Combo 1 оставляет их на месте, хотя и не используется. Обе конструкции используют одни и те же сигнальные контакты, что и разъем переменного тока, для связи между автомобилем и зарядным устройством.
Будучи одной из компаний-пионеров в сфере электромобилей, Tesla поставила перед собой задачу разработать собственные зарядные устройства, отвечающие потребностям своих автомобилей. Это стало частью сети Tesla Supercharger, цель которой — создание сети быстрой зарядки для автомобилей компании, практически не имеющих другой инфраструктуры.
В Европе компания оснащает свои автомобили разъемами Type 2 или CCS, тогда как в США Tesla использует собственный стандарт зарядных портов. Он поддерживает как однофазную, так и трехфазную зарядку переменным током, а также высокоскоростную зарядку постоянным током на станциях Tesla Supercharger.
Первые станции Supercharger от Tesla обеспечивали мощность до 150 киловатт на автомобиль, но более поздние модели меньшей мощности для городских районов имели нижний предел в 72 киловатта. Новейшие зарядные устройства компании могут подавать до 250 кВт мощности на автомобили, соответствующие их оснащению.
Стандарт GB/T 20234.3, выпущенный Управлением по стандартизации Китая, охватывает разъемы, способные к одновременной быстрой зарядке однофазным переменным и постоянным током. Малоизвестный за пределами уникального китайского рынка электромобилей, он рассчитан на работу при напряжении до 1000 вольт постоянного тока и силе тока до 250 ампер, а также на зарядку со скоростью до 250 киловатт.
Вряд ли вы найдете этот порт на транспортном средстве, произведенном не в Китае, не предназначенном для китайского рынка или стран, с которыми Китай поддерживает тесные торговые связи.
Пожалуй, наиболее интересной особенностью конструкции этого порта являются контакты A+ и A-. Они рассчитаны на напряжение до 30 В и ток до 20 А. В стандарте они описываются как «низковольтное вспомогательное питание для электромобилей, обеспечиваемое внешними зарядными устройствами».
Из перевода неясно, какова их точная функция, но, возможно, они предназначены для запуска электромобиля с полностью разряженной батареей. Когда разряжены как тяговая батарея, так и 12-вольтовая батарея электромобиля, зарядка автомобиля может быть затруднена, поскольку электроника автомобиля не может активироваться и взаимодействовать с зарядным устройством. Контакторы также не могут быть активированы для подключения тягового блока к различным подсистемам автомобиля. Эти два контакта, вероятно, предназначены для обеспечения достаточного питания для работы основной электроники автомобиля и питания контакторов, чтобы основная тяговая батарея могла заряжаться, даже если автомобиль полностью разряжен. Если вы знаете больше об этом, пожалуйста, сообщите нам в комментариях.
CHAdeMO — это стандарт разъемов для электромобилей, в первую очередь для быстрой зарядки. Он может обеспечивать мощность до 62,5 кВт через свой уникальный разъем. Это первый стандарт, разработанный для обеспечения быстрой зарядки постоянным током для электромобилей (независимо от производителя), и он имеет контакты шины CAN для связи между автомобилем и зарядным устройством.
Стандарт был предложен для глобального использования в 2010 году при поддержке японских автопроизводителей. Однако стандарт по-настоящему прижился только в Японии, в Европе по-прежнему используется Type 2, а в США — J1772 и собственные разъемы Tesla. В какой-то момент ЕС рассматривал возможность принудительного полного отказа от зарядных устройств CHAdeMO, но в конечном итоге решил обязать зарядные станции иметь «как минимум» разъемы Type 2 или Combo 2.
В мае 2018 года было объявлено об обновлении с обратной совместимостью, которое позволит зарядным устройствам CHAdeMO выдавать мощность до 400 кВт, превосходя даже разъемы CCS, используемые в настоящее время. Сторонники CHAdeMO видят в нем суть единого глобального стандарта, а не расхождения между стандартами CCS США и ЕС. Однако за пределами японского рынка он не получил широкого распространения.
Стандарт CHAdeMo 3.0 разрабатывается с 2018 года. Он называется ChaoJi и отличается новой конструкцией 7-контактного разъема, разработанной в сотрудничестве с Китайским управлением по стандартизации. Предполагается, что он позволит увеличить скорость зарядки до 900 кВт, работать при напряжении 1,5 кВ и обеспечивать полный ток в 600 ампер за счет использования кабелей с жидкостным охлаждением.
Читая это, вы можете подумать, что где бы вы ни ехали на своем новом электромобиле, вас ждет множество различных стандартов зарядки, способных вызвать головную боль. К счастью, это не так. В большинстве регионов сложно поддерживать один стандарт зарядки, исключая при этом большинство других, в результате чего большинство автомобилей и зарядных устройств в данном районе совместимы. Конечно, Tesla в США является исключением, но у них также есть собственная выделенная сеть зарядных станций.
Хотя некоторые люди используют неподходящее зарядное устройство в неподходящем месте и в неподходящее время, обычно они могут использовать какой-либо адаптер там, где это необходимо. В будущем большинство новых электромобилей будут использовать зарядные устройства того типа, которые установлены в регионах их продаж, что упростит жизнь всем.
В настоящее время универсальным стандартом зарядки является USB-C.
Все устройства следует заряжать через USB-C, без исключений. Я представляю себе зарядное устройство для электромобилей мощностью 100 кВт, которое представляет собой просто набор из 1000 разъемов USB-C, втиснутых в разъем и работающих параллельно. При использовании подходящих материалов, возможно, удастся удержать вес устройства ниже 50 кг (110 фунтов) для удобства использования.
Многие подключаемые гибридные и электромобили имеют буксировочную способность до 1000 фунтов, поэтому вы можете использовать прицеп для перевозки ваших адаптеров и преобразователей. Peavey Mart также продает генераторы на этой неделе, если у вас есть несколько сотен автомобилей с полной массой транспортного средства, которые вы можете приобрести.
В Европе в обзорах разъемов Type 1 (SAE J1772) и CHAdeMO полностью игнорируется тот факт, что Nissan LEAF и Mitsubishi Outlander PHEV, два самых продаваемых электромобиля, оснащены этими разъемами.
Эти разъемы широко используются и никуда не денутся. Хотя разъемы Type 1 и Type 2 совместимы на уровне сигнала (что позволяет использовать отсоединяемый кабель Type 2 — Type 1), разъемы CHAdeMO и CCS — нет. У LEAF нет реального способа зарядки от CCS.
Если быстрая зарядка больше не поддерживает технологию CHAdeMO, я всерьез задумаюсь о возвращении к автомобилю с ДВС для дальних поездок и использовании своего LEAF только в пределах города.
У меня Outlander PHEV. Я несколько раз пользовался функцией быстрой зарядки постоянным током, просто чтобы попробовать, когда была возможность бесплатной зарядки. Конечно, батарея заряжается до 80% за 20 минут, но этого должно хватить примерно на 20 километров в режиме электромобиля.
Многие станции быстрой зарядки постоянным током работают по фиксированной цене, поэтому за 20 километров вы можете заплатить почти в 100 раз больше обычной стоимости электроэнергии, что намного больше, чем если бы вы ехали только на бензине. Поминутная зарядка тоже не намного лучше, так как её мощность ограничена 22 кВт.
Я люблю свой Outlander, потому что режим электромобиля покрывает весь мой маршрут до работы, но функция быстрой зарядки постоянным током так же бесполезна, как третий сосок у мужчины.
Разъем CHAdeMO должен оставаться одинаковым на всех проводах (или проводах?), но с проводами Outlander это не проблема.
Tesla также продает адаптеры, позволяющие использовать J1772 (разумеется) и CHAdeMO (что более удивительно). В итоге они прекратили выпуск адаптера CHAdeMO и представили адаптер CCS… но только для определенных автомобилей и на определенных рынках. Адаптер, необходимый для зарядки американских автомобилей Tesla от зарядного устройства CCS Type 1 с фирменным разъемом Tesla Supercharger, по-видимому, продается только в Корее (!) и работает только с новейшими автомобилями. https://www.youtube.com/watch?v=584HfILW38Q
Компании American Power и даже Nissan заявили о постепенном отказе от технологии Chademo в пользу CCS. Новый Nissan Arya будет использовать технологию CCS, а производство Leaf вскоре прекратится.
Голландская компания Muxsan, специализирующаяся на электромобилях, разработала дополнительный модуль CCS для Nissan LEAF, заменяющий стандартный разъем переменного тока. Это позволяет осуществлять зарядку переменным током типа 2 и постоянным током CCS2, сохраняя при этом разъем CHAdeMo.
Я знаю числа 123, 386 и 356, даже не глядя. Хотя, на самом деле, последние два я перепутал, так что нужно проверить.
Да, тем более, если предположить, что это связано с контекстом… но мне пришлось самому кликнуть, и, кажется, это оно, хотя цифра совершенно ничего не говорит.
Разъем CCS2/Type 2 попал в США под стандартом J3068. Он предназначен для использования в большегрузных автомобилях, поскольку трехфазное питание обеспечивает значительно более высокие скорости. Стандарт J3068 предусматривает более высокое напряжение, чем Type 2, достигая 600 В между фазами. Зарядка постоянным током осуществляется так же, как и в случае с CCS2. Для напряжений и токов, превышающих стандарты Type 2, требуются цифровые сигналы, чтобы автомобиль и зарядное устройство могли определить совместимость. При потенциальном токе 160 А разъем J3068 может обеспечить мощность переменного тока 166 кВт.
«В США Tesla использует собственный стандарт зарядных портов. Он поддерживает как однофазную, так и трехфазную зарядку переменным током».
Это однофазный кабель. По сути, это модуль J1772 в другой конфигурации с добавленной функцией питания постоянным током.
Протокол J1772 (CCS типа 1) на самом деле может поддерживать постоянный ток, но я никогда не видел ничего, что бы его реализовывало. В «простом» протоколе J1772 есть значение «Требуется цифровой режим», а «Тип 1 DC» означает постоянный ток на выводах L1/L2. «Тип 2 DC» требует дополнительных выводов для комбинированного разъема.
Американские разъемы Tesla не поддерживают трехфазный переменный ток. Авторы путают американские и европейские разъемы, последние (также известные как CCS Type 2) поддерживают.
По смежной теме: разрешено ли электромобилям выезжать на дороги без уплаты дорожного налога? Если да, то почему? Предположим (совершенно нежизнеспособную) экологическую утопию, где более 90% всех автомобилей — электрические. Откуда возьмутся средства на оплату дорожного налога? К этому можно добавить стоимость общественных зарядных станций, но люди также могут использовать солнечные батареи дома или даже «сельскохозяйственные» дизельные генераторы (без дорожного налога).
Всё зависит от юрисдикции. В некоторых местах взимается только топливный налог. В других же взимается плата за регистрацию транспортного средства в качестве топливной надбавки.
В какой-то момент некоторые способы возмещения этих затрат необходимо будет изменить. Я хотел бы видеть справедливую систему, где плата зависит от пробега и веса транспортного средства, поскольку это определяет степень износа дороги. Углеродный налог на топливо может быть более подходящим вариантом для создания более благоприятных условий.
Дата публикации: 21 июня 2022 г.
