Электромобиль в наши дни перестал быть фантастикой и превратился в реальное, ставшее привычным транспортное средство. Такой вид автомобиля весьма экономичен, ведь его не нужно заправлять дорогим бензином или дизельным топливом, которые к тому же загрязняют атмосферу. Однако батарею электромобиля необходимо заряжать, и именно об этом и пойдет речь далее. Мы узнаем все о том, что такое зарядное устройство электромобиля, какие бывают его виды, от чего зависит время зарядки и многое другое.
Устройство электрокара
Электромобиль имеет довольно простое по сравнению с машинами с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) устройство. Это объясняется тем, что электромотор гораздо проще, чем ДВС, и не требует регулярного обслуживания. А так как электропривод практически не имеет трущихся частей (кроме подшипников качения на валу), его КПД достигает 90-95%. При этом уровень КПД бензинового ДВС едва достигает 35%, а дизельного – 45%.
Если же говорить об электрокаре в целом, то он не имеет значительных отличий от обычных машин с ДВС. В основном разница – только в двигателе. И так как электромотор работает на электричестве, ему нужна емкая и мощная батарея вместо бака для жидкого топлива в обычных авто. В остальном же машины практически не имеют существенный различий. В электрокаре та же система подвески, кузов и так далее.
Многие электромобили построены на базе бензиновых машин. Это означает, что производитель просто устанавливает электромотор и батарею в обычный автомобиль вместо ДВС
Конечно, существует множество других тонкостей и незначительных конструктивных отличий.
Что такое зарядное устройство электромобиля
Электромобиль имеет, по сути, такую же батарею, как, например, ноутбук или мобильный телефон. Разница только в объеме и мощности. Это означает, что и для зарядки используется такое же зарядное устройство, как для любого другого гаджета. Разница только в мощности и силе зарядного тока. А также в том, что ЗУ для электрокаров имеют большие размеры, поэтому в карман или в рюкзак их не положишь. Также производители электрокаров используют свои уникальные разъемы. Но об этом мы поговорим ниже.
Зарядка (ЗУ) для электромобиля – это устройство, которое преобразует переменный ток высокого напряжения (220 вольт в однофазной цепи или 380 вольт в трехфазной) в постоянный ток с напряжением, соответствующим напряжению батареи машины. Такие ЗУ могут быть разного типа:
- стационарные – настенные шкафы, стойки и так далее;
- портативные устройства – можно возить с собой в багажнике электрокара.
Неважно, как выглядит или какого типа зарядка, в любом случае это всего лишь устройство, которое преобразует один вид электроэнергии в другой, соответствующий техническим параметрам электрокара.
Если говорить о визуальном представлении, то это некий гаджет, который подключается к источнику питания посредством обыкновенной бытовой розетки или к специальному разъему (в зависимости от того, как вы заряжаете свой автомобиль). С другой стороны устройство имеет соответствующий разъем для подключения к электромобилю. Так выглядит портативная зарядка.
Стационарные устройства подключаются в сети электропитания посредством однофазной или трехфазной цепи. Здесь важно знать, что трехфазная цепь дает больше мощности, а это означает, что увеличивается и скорость зарядки батареи. По сути, это стационарная станция, которую можно установить в гараже. Такие же станции установлены и на электрозаправочных станциях и на стоянках для электрокаров.
Станция всегда подключена к электрической сети. А для подключения к машине имеется соответствующий шнур (электрокабель), на конце которого находится разъем для подключения к электромобилю.
В самом электромобиле также имеется встроенное оборудование, необходимое для зарядки батареи. Если проследить цепь от разъема для подключения ЗУ до батареи (внутри электромобиля), то наиболее важным компонентом здесь является контроллер силы тока и уровня заряда батареи.
Контроллер пропускает определенную максимальную силу тока и автоматически отключает подачу электроэнергии к батарее при достижении 100% уровня заряда. Также контроллер регулирует уровень заряда между секциями батареи, чтобы каждый элемент АКБ имел одинаковый уровень заряда, не перегревался, не закипал и не вышел из строя.
От чего зависит скорость зарядки АКБ
Скорость зарядки любой батареи, в том числе и электромобиля, зависит прежде всего от силы тока. Чем выше сила тока, тем выше скорость. Но здесь важно понимать, что быстрая зарядка значительно сокращает срок службы батареи. Поэтому производители стараются найти определенный баланс, создавая такие ЗУ, которые наносят минимальный вред АКБ и при этом способны заряжать батареи достаточно быстро.
Если говорить об обычных батареях, то они заряжаются током небольшой силы (в бытовых условиях максимум 2-3 ампера). И обычной бытовой розетки более чем достаточно для таких целей.
Но в электромобилях батарея довольно большая и мощная. Поэтому для ее зарядки требуется больше мощности. Сила тока в этом случае может достигать 60-80 ампер (при зарядке от станции постоянного тока сила тока достигает 250 Ампер). И такой силы тока обычная бытовая розетка выдать не способна. Поэтому скорость зарядки от бытовой розетки будет медленной.
Для полного заряда батареи от сети в 220 вольт может потребоваться до 24 часов. Но обычно большинство электрокаров заряжаются от бытовой розетки около 16 часов.
Чтобы ускорить зарядку, нужно повысить напряжение. А сделать это можно только при помощи трехфазной цепи питания. Но к этому вопросу мы вернемся ниже.
Существует максимальный показатель силы тока. Если превысить его, то это может привести не только к потере емкости батареи, но и к полному выходу из строя АКБ, а также к ее взрыву
Также на скорость влияет и емкость самой батареи. Соответственно, чем больше емкость АКБ, тем больше времени потребуется для ее заполнения.
Методы зарядки и типы ЗУ для электромобилей
Как уже было сказано выше, существуют разные зарядки для электромобилей. Отличия между ними заключаются не только в портативности, но и в различных схемах питания. А некоторые зарядки вообще работают без проводов.
Итак, существуют следующие типы ЗУ для электрокаров:
- от бытовой розетки в 220 вольт;
- от сети с напряжением 380 вольт. Может иметь два типа:
- однофазная цепь;
- трехфазная цепь;
- постоянным током;
- беспроводная;
- от бензогенератора;
- От солнечной батареи.
Последний вариант не самый эффективный, поэтому зарядка от солнечной батареи применяется некоторыми производителями электромобилей лишь для незначительного увеличения запаса хода.
Дело в том, что для эффективной зарядки АКБ электрокара солнечная панель должна иметь очень большие размеры и внушительный вес (даже с учетом современных технологий). Но автомобиль имеет некоторые ограничения по размерам. И так как батареи как правило размещают на крыше авто, то таких размеров достаточно лишь для незначительной подзарядки.
Конечно, возможность полностью зарядить электромобиль при помощи солнечной панели имеется. Для этого вам потребуется оставить машину под прямыми солнечными лучами на несколько дней.
Остальные типы ЗУ более эффективны, но также имеют определенные различия между собой. Поэтому давайте разберем их подробнее.
Зарядка от бытовой розетки 220 вольт
Зарядка электромобиля от розетки 220 В осуществляется посредством подключения портативного зарядного устройства, которое подсоединяется к сети электропитания посредством обычной вилки. Такое ЗУ прилагается в комплекте с автомобилем, имеет относительно небольшие габариты и вес, благодаря чему его всегда можно возить с собой в багажнике авто.
Это самый старый и универсальный способ зарядки электромобиля, так как обычную бытовую розетку можно найти практически где угодно. Но при этом скорость зарядки является самой медленной, так как бытовая сеть с напряжением 220 вольт не способна выдать большую силу тока, необходимую для быстрого заполнения током батареи.
Но есть и положительный момент. Такой метод является щадящим для батареи, так как ёмкость АКБ в этом случае будет сохраняться максимально длительный срок.
Зарядка от бензогенератора
Зарядка электромобиля от бензогенератора схожа по своему принципу на зарядку от бытовой розетки. Дело в том, что бензиновый генератор вырабатывает тот же переменный ток, напряжение которого зависит от диодного моста и конечной схемы преобразования тока.
В России и странах СНГ бензогенераторы вырабатывают 220 вольт, как и в бытовой розетке. Но мощность в том случае зависит уже от типа генератора. Как правило, такие устройства значительно уступают бытовым электросетям, так как бензогенератор имеет определенные ограничения.
Наибольшим распространением пользуются генераторы мощностью от 600 Вт до 2 кВт. Для сравнения, бытовая розетка может выдать максимальную мощность около 4 кВт
Конечно, существуют и более мощные бензиновые генераторы, однако они встречаются довольно редко, да и стоимость их весьма высока. В любом случае зарядить электромобиль таким способом вполне возможно, но скорость зарядки будет напрямую зависеть от мощности генератора. В этом случае применяются все те же портативные ЗУ.
Зарядка от сети с напряжением 380 Вольт (одно- или трехфазная цепь)
Зарядка электромобиля от 380 В способна значительно сократить время. При помощи повышения напряжения увеличивается и мощность сети, а также сила тока. Но важно понимать, что портативные ЗУ не рассчитаны на такое напряжение. Поэтому потребуется устанавливать стационарное зарядное устройство, которое будет подключено к сети с напряжением 380 вольт. При этом подключение можно выполнить двумя типами:
- однофазная схема;
- трехфазная схема.
Второй вариант способен обеспечить большей мощностью и ускорить процедуру полной зарядки АКБ. Разница между этими схемами заключается лишь в том, что однофазная цепь питания использует только одну фазу (линию) с напряжением 380 вольт. Во втором же случае используется три линии, подключенные параллельно. При этом напряжение остается неизменным, но мощность сети возрастает втрое. Следовательно, значительно возрастает и максимальная сила тока.
Подобные зарядные установки уже имеют свои коннекторы для подключения к электромобилю. При этом для разных стран используются различные стандарты:
- В США и странах Азии используется тип разъема J Максимальная мощность, передаваемая таким коннектором, ограничена 7,4 кВт. Данный разъем имеет пять контактов.
- Mennekes – применяется в европейских странах, в том числе в России и странах СНГ. Имеет семь контактов. Максимальная передаваемая мощность может достигать 43 кВт при условии трехфазной цепи питания или 7,4 кВт в условиях однофазной цепи. Максимальная сила тока не должна превышать 63 Ампера, а напряжение – не более 400 вольт.
Для организации такой зарядной станции вам потребуется разрешение от городских властей и городских электросетей.
Быстрая зарядка постоянным током
Зарядка электрокара постоянным током – это самый мощный и быстрый способ, так как такая схема питания позволяет достичь наибольшей силы тока. Максимальное значение может колебаться в пределах 125 ампер. Для подключения к такой станции используется коннектор типа CHAdeMO.
Подобные станции устанавливаются на специализированных зарядных станциях и стоянках. Максимальное напряжение не должно превышать 500 вольт, а мощность – 62 кВт. Существуют комбинированные зарядные станции и соответствующими коннекторами (CCS combo 2).
Такой тип ЗУ способен выдать самые высокие показатели:
- мощность 0 до 100 кВт;
- сила тока – до 200 ампер;
- напряжение – до 500 вольт.
При всех своих достоинствах, при зарядке электромобиля данным способом срок службы батареи значительно снижается. Поэтому использовать его стоит только в крайних случаях, когда время не терпит, а батарея автомобиля разряжена.
Беспроводная зарядка
Некоторые производители электромобилей занимаются разработками беспроводных зарядных станций. Их работа заключается в том, чтобы специальная платформа генерировала мощное электромагнитное поле. Автомобиль также оснащается специальным устройством (катушкой), которое способно преобразовывать магнитное поле в электроэнергию. В этом случае автомобилю достаточно просто заехать на соответствующую платформу и стоять на ней до полной зарядки АКБ.
На данный момент существуют беспроводные ЗУ, которые способны выдавать максимум 20 кВт, что довольно много для такого типа. Однако разработчики на этом не останавливаются, и уже ведутся работы над созданием беспроводной зарядной станции с мощностью до 50 кВт.
Главное преимущество данного типа ЗУ заключается в его универсальности: вам не нужны провода и разъемы для подключения к автомобилю.
Наиболее распространенные способы зарядки
Наибольшим распространением в наше время в европейских странах, в том числе в России и странах СНГ, пользуются зарядки от бытовых розеток, так как именно этим способом можно зарядить свой электрокар в гаражных условиях.
Если же говорить об электрозаправочных станциях, то в этом случае чаще используются цепи трехфазного питания. Также трехфазные зарядки можно устанавливать и в гаражах, получив предварительно разрешение от городских электросетей.
Зарядные станции с постоянным током встречаются довольно редко, в основном в США и странах Азии, а также некоторых европейских государствах. Устанавливать их в гараже нет смысла, так как они портят батарею. И если вы оставляете машину на ночь в гараже, то лучше зарядить батарею от обычной розетки или установить ЗУ с трехфазным питанием.
Стоимость зарядных устройств
В наше время можно купить практически любую зарядку для электромобиля, как портативную, так и стационарную. Стоимость будет зависеть от производителя и мощность устройства. А выбор осуществляется по типу разъема и способу подключения (трехфазная или однофазная цепь).
Зарядную станцию мощностью в 22 кВт при подключении к трехфазной цепи в Москве можно приобрести по стоимости около 257 000 рублей. Быстрая зарядная станция прямого тока стоит около 2 500 000 рублей. Сумма может значительно варьироваться в зависимости от производителя и мощности устройства
Многие энтузиасты собирают зарядки самостоятельно, а также переделывают ЗУ, увеличивая их мощность и, следовательно, эффективность. Но переделка зарядки требует соответствующих знаний в радиоэлектронике.
Как часто придется заряжать электрокар
Как уже говорилось выше, оборудование для зарядки электромобилей влияет только на скорость зарядки батареи. Но ответ на вопрос, как часто придется заряжать автомобиль, зависит только от манеры езды и ежедневного пробега. Кроме этого, многое зависит от самой батареи и оптимизаций, которые указываются в технических характеристиках.
Также немаловажным является и запас хода авто. Ведь некоторые автомобили могут проезжать на одном заряде не больше 100 км, другие – свыше 500 км. Поэтому однозначного ответа просто нет. Одни электрокары нужно заряжать несколько раз в день (в зависимости от пробега и манеры езды), другие смогут ездить несколько дней.
Где и как можно зарядить электрический автомобиль
В наше время сети электрозаправочных станций активно развиваются, постоянно устанавливаются новые точки, специализированные стоянки для электрокаров и так далее.
На данный момент многие АЗС уже оборудованы специальными ЗУ для электромобилей. Кроме этого, при наличии портативной зарядки вы сможете зарядить свой автомобиль в любом месте, где есть доступ к бытовой розетке. Многие придорожные кафе и гостиницы разрешают подключить электромобиль для зарядки, естественно, за отдельную плату.
Подведем итоги
Учитывая темпы развития электромобилей, можно сделать вывод, что это перспективный вид транспорта. А постоянно развивающиеся сети электрозаправок в скором времени позволят без ограничений ездить не только в пределах города, но и на загородных трассах. Более того, благодаря наличию портативных ЗУ уже сегодня можно сделать остановку на ночь и зарядить батарею в придорожной гостинице.
Зарядка для электромобиля: Видео
Источник: 1electrocar.ru
