какое напряжение нужно для зарядки электромобиля
Запитаться и не запутаться. Разбираемся в типах зарядок для электромобилей
Популярность электромобилей постепенно растет и в нашей стране, несмотря на ряд очевидных эксплуатационных неудобств при ограниченном количестве плюсов. Например, с заправкой «электричек» не все так просто – это не обычная машина, которую можно подкатить к любой АЗС. Андрей Ахрем рассказывает о многообразии разъемов и типов зарядных станций.
Как заряжается?
Как в Европе, так и в Америке есть разделение на несколько режимов зарядки. Европейская градация задана стандартом IEC 61851, который лежит в основе соответствующих белорусского СТБ и российского ГОСТ. В белорусском СТБ IEC 61851-1-2008 выделяются четыре режима, которые в Европе называются Mode.
Режим 1: подключение к обычной бытовой розетке 16 А.
Режим 2: ток вырастает до 32 А, а в зарядном кабеле используется встроенная система защиты.
Режим 3: быстрая зарядка высоким напряжением и током (400-600 В и 250-400 А), а бортовое зарядное устройство автомобиля подключается к сети переменного тока. При наличии трехфазной сети мощности зарядку для этого режима можно без проблем обустроить в гараже.
Режим 4: по сути, тот же третий режим, только используется внешнее зарядное устройство постоянного тока.
В режимах 2, 3 и 4 обязательно использование цепи управления, которая контролирует правильность подключения, целостность проводника защитного заземления, зарядный ток, включает и отключает напряжение. В режимах 2 и 3 также может применяться передача последовательных данных, что позволяет транспортному средству управлять внешним зарядным устройством. В режиме зарядки 4 передача последовательных данных обязательна.
Американская классификация немного отличается. В ней не режимы, а уровни – Level. Они делятся еще и по типу тока: переменному или постоянному. AC Level 1 в два раза уступает в мощности Mode 1 из-за напряжения в 110 В в американской электросети. AC Level 2 сопоставим характеристиками с европейским Mode 2 (правда, максимальный ток может достигать 80 А). Для быстрой зарядки предусмотрены два уровня с постоянным током: DC Level 1 (до 1000 В и 80 кВт) и DC Level 2 (до 1000 В и 400 кВт).
Если обобщить, то уровни 1 и 2 – это медленные зарядки, 3 и 4 – быстрые вне зависимости от континентальной классификации.
При этом при зарядке переменным током мощность будет ограничена возможностями встроенного зарядного устройства автомобиля. Если предел ЗУ 7 кВт, то именно такой максимум будет потребляться, даже если зарядная станция способна выдавать 40 кВт.
Мощные быстрые зарядки позволяют подзарядить АКБ электромобилей до 80% за 30-40 минут. Дальнейшая зарядка до 100% производится значительно сниженным током для сохранения ресурса батареи.
Какие разъемы существуют и где используются?
Учитывая высокие токи и наличие контрольных проводов получаем довольно массивные разъемы для зарядки. Во многих электромобилях под заправочным лючком можно обнаружить два разъема: один – для зарядки переменным током, второй – для подключения к постоянному току и быстрой зарядки.
Встречаются и машины на электротяге с одним зарядным портом. В этом случае порт либо совместим с переменным и постоянным током, либо используется для зарядки только переменным током, как правило медленной, хотя есть и исключения.
Type 1 J1772 – американский пятиконтактный разъем, разработанный еще в 2009 году и встречающийся практически на всех электромобилях, ввезенных в нашу страну из США. Рассчитан на напряжение 230 В и ток в 32 А. Максимальная мощность, соответственно, 7,36 кВт. Также данный разъем можно обнаружить на автомобилях японских и корейских марок, продававшихся в Европе. Используется со станциями, работающими в режимах 2 и 3.
Type 1 J1772
Type 2 (Mennekes) назван в честь компании, которая его разработала. С 2013 года фактически стал стандартным в Европе. С 2018 года устанавливается и на электромобили Nissan для европейского рынка. Максимальная мощность для однофазной сети – 7,4 кВт, для трехфазной – 43 кВт. Однако чаще мощность при трехфазном подключении ограничена 22 кВт. Данный разъем используется в режимах 2 и 3.
Type 2 (Mennekes)
CHAdeMO разработан в 2010 году ведущими японскими производителями автомобилей в сотрудничестве с компанией TEPCO. Рассчитан на постоянный ток в 125 А при напряжении 500 В и соответственно 62,5 кВт мощности.
CHAdeMO
Стандарт CHAdeMO 1.2 допускает максимальный ток в 400 А, благодаря чему мощность возрастает до 200 кВт, хотя на практике она обычно составляет 50 кВт.
В 2018 году ассоциация CHAdeMO представила стандарт CHAdeMO 2.0, при котором зарядная мощность способна достигать 400 кВт. Правда, рассчитан этот стандарт в первую очередь на коммерческий транспорт: грузовики и автобусы.
CCS Combo – еще один распространенный тип разъемов, используемый с 2012 года. Он может подключаться как к переменному, так и к постоянному току, что позволяет использовать его как с медленными, так и с быстрыми зарядками. При подключении к сети переменного тока происходит его выпрямление в постоянный.
CCS Combo
Интересно, что разъем CCS Combo совместим с двумя упомянутыми выше разъемами. CCS Combo Type 1 используется в США и Японии и аналогичен J1772. В Европе применяется Type 2, который совместим с Mennekes.
Предельная мощность зарядок CCS Combo достигает 100 кВт, но на практике на обычной зарядной станции вам скорее придется ограничиться 50-ю кВт.
GB/T – несмотря на сочетание букв в аббревиатуре, данный разъем не британский, а китайский. Внешне похож на Mennekes, но не совместим с ним. Стандартом предусматриваются два типа разъемов: для медленной зарядки переменным током и для быстрой зарядки постоянным током.
В настоящее время ведется работа над новым стандартом GB/T, в котором максимальная мощность будет достигать 900 кВт!
Tesla Supercharger – проприетарный разъем, используемый в электромобилях марки Tesla. Максимальная зарядная мощность достигает 200-250 кВт при постоянном токе. Интересно, что в США используется трехконтактный разъем, а в Европе пятиконтактный, что затрудняет эксплуатацию автомобилей, привезенных из-за океана. Умельцы уже научились менять разъем в американских машинах на европейский, но можно и не заниматься внесением изменений, а просто заряжать Tesla через переходник от CHAdeMO.
Tesla Supercharger
Большинство европейских автопроизводителей используют в своих электромобилях пару J1772 и CCS Combo 1 (на американском рынке) и Mennekes + CCS Combo 2 (на европейском рынке). Такие же сочетания можно встретить в Hyundai Ionic Electric. В Fiat 500e на обоих рынках используются только разъемы переменного тока: Mennekes в Европе и J1772 в Америке. В электромобилях Renault можно встретить только Mennekes – в Штатах они не продаются.
KIA в своем Soul EV повсеместно устанавливает пару J1772 и CHAdeMO. В популярном Nissan Leaf до 2018 года применялся разъем J1772 плюс CHAdeMO. С 2018 года европейские версии также стали комплектоваться разъемом Mennekes. Tesla при отсутствии Supercharger могут заряжаться через Mennekes в случае европейской версии. Американская заряжается от CHAdeMO через переходник.
Какие есть у нас?
Большинство «быстрых» станций в Беларуси оснащены разъемами CHAdeMO и CCS. На «медленных» зарядках в фаворитах Mennekes, а J1772 придется поискать, поскольку он встречается довольно редко.
Если вы решите приобрести электромобиль, то в случае с популярными моделями никаких проблем с их заправкой электричеством возникнуть не должно. Все ходовые разъемы представлены на электрических заправочных станциях. Во всяком случае в Минске. В областных центрах зарядных станций значительно меньше, а в районных эксплуатация электромобилей и вовсе затруднительна, поскольку публичных зарядок нет даже во многих стотысячниках.
Что касается выбора электромобиля под существующую инфраструктуру, то проблемы могут возникнуть только в случае с моделями, оборудованными исключительно разъемом J1772. Но таких крайне мало, да и покупка машины на электротяге, которая не поддерживает быструю зарядку, в 2020 году лишена смысла.
Личная «электричка». Электромобили в базе объявлений Автобизнеса
Зарядка электромобилей: постоянный или переменный ток?
Основной недостаток легковых электромобилей — значительное время зарядки аккумуляторов, обычно составляющее не менее 3 часов. Уменьшение этого времени до получаса делает зарядку электромобиля сопоставимой с заправкой обычного авто бензином. Все равно полчаса на автозаправке вы и так потратите за чашкой кофе и покупкой в местном магазине. Такое короткое время зарядки уже стало реальностью, если заряжать автомобиль от постоянного тока. Почему же тогда зарядные станции на переменном токе не ушли в прошлое?
Практически любой современный электромобиль (кроме отдельных спортивных моделей, не имеющих широкого распространения) может заряжаться от обычной электрической розетки. Наличие такой функции позволяет не остаться без движения в местностях, где нет специальных зарядных станций. Например, аккумуляторы сели недалеко от глухой деревни, и вы попросились на постой к сердобольным местным жителям.
Зарядка от бытовой розетки имеет свои ограничения. Напряжение питания 230 В (по старому стандарту — 220 В) переменного тока. Конструкция розетки и используемые провода ограничивают силу тока значением 16 А. Для того, чтобы полностью зарядить батарею аккумуляторов электромобиля Tesla Model S 75D, потребуется примерно 21 час — почти сутки!
Но в экстренной ситуации и не ставится задача зарядить аккумуляторную батарею полностью, главное — дотянуть до ближайшей станции зарядки. Многие (но не все!) модели электромобилей поддерживают заряд на переменном токе как принятый в России и Евросоюзе стандарт 230 В, так и американский 120 В и даже японский 100 В.
Наиболее распространенный тип разъема для зарядки переменным током — Type 2
Самостоятельно заряжать электромобиль у себя дома можно в том случае, если вы живете в отдельном коттедже или таунхаусе. В таких зданиях обычно имеются еще и трехфазные розетки 400 В (по старому стандарту — 380 В) переменного тока. Зарядка той же Tesla Model S 75D от трехфазной розетки займет уже 7 часов. Можно заряжать авто ночью, пока вы спите, а днем зарядки хватит примерно на 500 км пробега.
В том случае, если линия, подающая электроэнергию в коттедж или секцию таунхауса, способна выдерживать ток порядка 80–100 А, можно дополнительно ускорить процесс, установив личную зарядную станцию на переменном токе. Она подключается напрямую к электрическому щиту дома, поэтому на ее работу не оказывают влияние ограничения, связанные с розетками и проводкой. Время зарядки сокращается до 4 часов.
К зарядным станциям коллективного пользования, как правило, прокладывают линии, способные передавать мощность порядка десятков кВт. Зарядка электромобиля производится трехфазным переменным током. Наиболее распространенный разъем для такого рода зарядки в европейских странах, в том числе и в России, — Type 2. Массовое распространение на парковках офисов, торговых центров и прочих публичных мест получили зарядные станции мощностью 22 кВт, у которых ток зарядки не равен 32 А. Полностью «заправить» электромобиль Tesla Model S 75D на них можно за 3 часа.
Поскольку на таких стоянках оставляют машину на время работы, шоппинга или посещения ресторана, делать более быстродействующие, а значит, и дорогие зарядные станции не имеет экономического смысла.
Максимальная сила тока, которую выдерживает разъем Type 2, — 63 А. Это соответствует мощности зарядной станции на трехфазном переменном токе 43 кВт. Но такой режим поддерживают не все электромобили.
Преимущества и недостатки переменного тока
Непосредственно аккумуляторы всегда заряжаются постоянным током. Поэтому в электромобиль встроено зарядное устройство, которое преобразует поступающий со станции переменный ток в постоянный и регулирует параметры зарядки. Как уже отмечалось, наличие такого устройства для любого электромобиля обязательно, иначе он не сможет подзарядиться в критической ситуации.
Зарядные станции на переменном токе компактны и имеют простую
конструкцию, что обусловило их массовое использование
Конструкция станции на переменном токе предельно простая. В ней есть системы защиты как электромобиля, так и электрической сети от нештатных ситуаций, и, при необходимости, биллинговая система, позволяющая продавать услугу зарядки.
Тем не менее размещение основных узлов зарядного устройства на борту электромобиля ограничивает скорость зарядки на переменном токе. Чем выше скорость зарядки, тем больше сила тока. В свою очередь, это влечет за собой увеличение массы и габаритов электронных узлов, отвечающих за зарядку. А еще увеличение скорости зарядки потребует улучшения отвода тепла от электронных узлов. Ограничения по массе, габаритам и возможностям отвода тепла в легковом электромобиле определили предел тока зарядки в 32 А. Он характерен как для большинства массовых моделей электромобилей.
Некоторые электромобили поддерживают зарядку переменным током 63 А. Например, она есть в автомобилях Renault Zoe. Время «заправки» для пробега в 500 км сокращается до 1,5 ч.
Зарядка постоянным током
Значительно ускорить зарядку можно, если на станции подключаться к аккумулятору напрямую. При таком подходе уже нет ограничений по размерам и массе зарядного устройства, так как все его узлы размещены вне кузова электромобиля. Естественно, напрямую на аккумуляторы можно подавать только постоянный ток.
Рабочее напряжение аккумуляторной батареи в современных электромобилях обычно составляет 400–450 В. Поэтому в качестве стандарта для зарядки на постоянном токе приняли напряжение 500 В.
Параметры зарядных станций для электромобилей в России регламентируются ГОСТ Р МЭК 61851-1-2013 «Системы токопроводящей зарядки электромобилей», являющимся адаптацией международного стандарта IEC 61851-1. Стандартизация вилок и розеток на зарядных станциях осуществляется на основании ГОСТ Р МЭК 62196-1-2013 и ГОСТ Р МЭК 62196-2-2013 «Вилки, штепсельные розетки, соединители и вводы для транспортных средств. Кондуктивная зарядка для электромобилей», части 1 и 2. Эти стандарты являются адаптацией IEC 62196-1 и IEC 62196-2.
При зарядке постоянным током интерфейс между станцией и электромобилем обязательно должен содержать канал передачи данных от транспортного средства к зарядке. На основании этой информации станция определяет тип и текущее состояние аккумуляторной батареи, точно подстраивая напряжение и некоторые другие параметры зарядки.
Для зарядки на постоянном токе используются разъемы CHAdeMO, CCS и Tesla Type 2. Зарядные станции с разъемами CHAdeMO и CCS имеют мощность 50 кВт. Такая мощность позволяет за 1,5 часа зарядить электромобиль для пробега 500 км. Следует отметить, что наличие разъема CHAdeMO или CCS в электромобиле автоматически означает поддержку ультрабыстрой зарядки мощностью 50 кВт, даже если такая зарядка на переменном токе не поддерживается. Например, Nissan Leaf (кроме отдельных серий) поддерживает ультрабыструю зарядку только на постоянном токе.
Rеnault Zoe — один из немногих легковых электромобилей, поддерживающий зарядку переменным током 63 А
Электромобили Tesla для зарядки на постоянном токе используют собственный разъем Tesla Type 2. Тем не менее предусмотрена возможность зарядки электромобилей данной марки через разъемы CHAdeMO или CCS с использованием специальных адаптеров, приобретаемых пользователем отдельно.
Разъем Tesla Type 2 имеют зарядные станции Tesla Supercharger, специально предназначенные для легковых и грузовых электромобилей данной марки. Рабочее напряжение такой станции составляет 480 В, мощность может достигать 150 кВт. Уже упоминавшийся в качестве примера электромобиль Tesla Model S 75D заряжается от подобной станции на 80 % за полчаса.
Столь высокая скорость зарядки достигается благодаря тому, что аккумуляторные батареи и зарядная станция идеально подогнаны друг к другу. Станции других типов ориентированы на обслуживание электромобилей разных марок, из-за чего приходится идти на компромиссы.
Помимо мировых лидеров вроде Tesla, Schneider Electric и ABB, выпуск зарядных станций на постоянном токе освоили и российские компании. Первой такой станцией стала «Фора ЭЗС-DC» производства Рязанского радиотехнического завода (входит в госкорпорацию «Ростех»). Она поддерживает интерфейсы CHAdeMO или CCS, а также ультраскоростную зарядку на переменном токе через Type 2. Компания «Промэлектро» создала недавно свою бюджетную модель зарядной станции на постоянном токе.
Российская зарядная станция на постоянном токе «Фора ЭЗС-DC»
производства Рязанского радиотехнического завода
К недостаткам постоянного тока следует отнести высокую стоимость зарядной станции в комплекте с кабелем — от 5000 долл. Для сравнения, цены на зарядные станции, работающие на переменном токе, начинаются с 1500 долл., с учетом стоимости кабеля.
Также распространено мнение, что зарядные станции на постоянном токе снижают срок службы аккумуляторов. На самом деле, ресурс аккумуляторов снижается при любых способах ускоренной зарядки. Чтобы уменьшить влияние данного фактора, на некоторых станциях ультрабыстрая зарядка ограничивается 80 % емкости аккумуляторной батареи.
Неоднозначные перспективы
Действующий стандарт зарядки электромобилей на постоянном токе рассчитан на аккумуляторные батареи с рабочим напряжением 450 В. Таково сегодняшнее видение ситуации конструкторами электромобилей. Но уже сейчас проводятся исследования, показывающие, что для повышения эффективности и ходовых качеств электромобилей потребуется повышать напряжение батареи, вплоть до 900 В. Также ожидается, что в ближайшее время аккумуляторы в электромобилях будут вытеснены суперконденсаторами. Оба события потребуют переделывать или просто заменять оборудование зарядных станций на постоянном токе. В то же время зарядные станции на переменном токе смогут без проблем обслуживать как машины с 900 В аккумуляторами, так и электромобили на суперконденсаторах.
Поэтому развитие сетей зарядных станций на переменном токе еще долго будет интересовать инвесторов. Такие станции не только стоят недорого, но еще и защищают инвестиции, поскольку совместимы с электромобилями будущего.
Тем не менее и станции на постоянном токе способны занять свою нишу на рынке при установке их на крупных магистралях федерального значения. За счет обслуживания большого потока машин инвестиции окупятся быстрее, чем поменяются стандарты.
Источник: Алексей Васильев, журнал «Электротехнический рынок» № 3 2020
Зарядка электромобиля: где и как заряжать, время зарядки, стоимость
Что такое электрокар
Суть транспортного средства изложена в названии – вместо привычного двигателя внутреннего сгорания применяется электромотор, а вместо жидкого топлива используются аккумуляторы. Многие производители уже сегодня выпускают машины на электричестве – Shevrolet Volt, Tesla, Nissan Leaf и другие.
Из года в год характеристики таких ТС совершенствуются. Вполне вероятно, что уже через 5-10 лет они не только не будут уступать машинам с ДВС, но и превзойдут их.
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:
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.
Способы зарядки
Существует несколько способ зарядки электромобиля:
При этом не стоит забывать и об условиях данного процесса А вот они могут меняться в зависимости от факторов:
Если говорить о домашних гаражных условиях, то здесь все просто и понятно: используется специальный блок питания, который преобразует переменное напряжение сети (розетки) в постоянный ток необходимой силы (ампер).
Как правило, заряжать электромобиль дома – это длительное мероприятие, так как обычная розетка не способна выдать достаточную мощность.
А те блоки питания для зарядных устройств, что прилагаются в комплекте, хоть и мощные, но все же не способы обеспечить максимальный ток. Об этом мы поговорим ниже. Но сразу стоит сказать, что именно «домашний» вариант используется чаще всего, так как перед поездкой автомобиль готовится именно в гараже.
Помимо этого, заряжать электромобиль можно и с помощью солнечных батарей. Более того, некоторые производители уже сегодня оснащают машины солнечными панелями, которые располагаются на крыше транспортного средства. В этом случае подзарядка аккумулятора происходит постоянно, даже во время движения.
Солнечные панели, в силу ограничений по размерам, не могут выдать большого напряжения и силы тока, поэтому данный вид зарядки используется для подзарядки АКБ и увеличения дальности пробега.
Многие задают вопрос, почему электромобили не могут заряжать сами себя. И это не совсем правильно. Производители оснащают свои машины системами подзарядки, которые срабатывают в момент торможения. В этом случае электродвигатели выполняют роль генераторов, используя силу инерции (накат).
Но автомобиль не может бесконечно ехать по инерции. Поэтому данная функция лишь кратковременно дает небольшой заряд.
Еще одна функция самозарядки – это солнечные панели на крыше ТС, о которых говорилось выше. В остальных случаях электрокар является потребителем электроэнергии, а не генератором. Поэтому зарядка электромобилей при движении – это лишь небольшая помощь для увеличения дальности пробега.
Существуют также специализированные зарядные станции для электромобилей. В РФ и странах бывшего СНГ таких станций пока еще мало. Поэтому рассчитывать на них при дальних поездках не приходится. Однако они позволяют зарядить аккумулятор максимально быстро, так как используют специальные блоки питания, построенные на трехфазных схемах.
От чего зависит скорость зарядки АКБ
Законы физики нерушимы и действуют для всех одинаково. Так же и с аккумуляторами. На скорость зарядки влияют несколько факторов:
В первую очередь важно учитывать общую емкость аккумуляторных батарей. Чем выше емкость, тем больше свободных электронов нужно для заполнения, и тем дольше будет происходить зарядка. И здесь мы плавно переходим ко второму пункту.
Силовая установка ограничивает поток электронов. Чем тоньше провод (меньше сечение), тем сложнее электронам проходить через него. Поэтому в электрокарах используется мощная силовая установка с кабелями большого сечения. И чем больше сечение, тем быстрее будет проходить зарядка.
Помимо этого, процесс зарядки необходимо контролировать, чтобы АКБ не вскипели и не взорвались. Для этого используются платы управления. Они также ограничивают ток, чтобы заряд не навредил другим комплектующим.
Еще один немаловажный компонент – зарядное устройство (ЗУ). Это силовая установка, которая преобразует переменный ток в постоянный.
Именно ЗУ создает нужную силу тока. И чем оно мощнее, чем больше тока сможет подать к АКБ, тем быстрее батареи будут заряжены. Для того чтобы блок питания смог создать нужную силу тока, нам потребуется соответствующее напряжение в электросети.
Наверняка, каждый слышал о такой технологии, как быстрая зарядка (Fast Charge). Для этого требуется соблюдение всех вышеперечисленных условий: мощная силовая установка, которая сможет пропускать большие токи, толстые кабели, мощный блок питания и повышенное напряжение в электросети. Для этого используются трехфазные розетки.
Зарядное устройство
Много говорить о блоках питания нет нужды. Все мы знаем их по аналогии с мобильными устройствами, которые заряжаются от таких же ЗУ. Разница лишь в размерах и мощности.
Если блок питания для смартфона выдает максимум 2 ампера (в редких случаях до 4 А), то в случае с электромобилями сила тока достигает нескольких десятков ампер.
Уровень заряда в процентах
Один из важнейших вопросов – на сколько хватает заряда в электрокаре. И здесь все зависит от двух факторов:
И если с емкостью все понятно (она указана в техпаспорте автомобиля), то с потреблением не все так просто. Потребление электрокара, в свою очередь, зависит от таких факторов:
С мощностью двигателя тоже понятно – она указана в техническом паспорте. А вот количество задействованных приборов сильно влияет на дальность пробега. Чем больше приборов вы включите, тем меньше сможете проехать.
Однако производители позаботились о том, чтобы водитель смог лично видеть уровень заряда батареи: данные выведены на приборную панель.
Как часто придется заряжать электромобиль?
В среднем последние электромобили проезжают 250-300 километров на полном заряде. Постепенно происходит увеличения запаса хода, например, компания Tesla уже сегодня выпускает электромобиль Model S, способный преодолеть даже 500 км пути без подзарядки.
Но стоимость такой модели понравится далеко не каждому. Запас хода на практике имеет свойство отклоняться в меньшую сторону от заявленных показателей. Связанно это с манерой и стилем вождения, количеством используемых во время движения авто других энергопотребителей.
Еще одни вопрос, который волнует владельцев авто на электрической тяге: каково время зарядки электромобиля?
Количество времени, которое необходимо затратить для заправки, зависит от целого ряда факторов: здесь и емкость аккумулятора, и напряжение тока в сети. Многие европейские водители пользуются преимущественно трехфазными розетками, которые в три раза быстрее заряжают батарею, нежели от стандартная 220В розетка. Главный недостаток обычной 220В сети – процесс восполнения энергии аккумулятора объёмом 85 кВт/ч займет до 20 часов.
Но даже наличие розетки в доме не станет гарантией того, что вы сможете успешно подзарядить авто. Розетка должна быть обязательно заземлена, в противном случае процесс не начнется, так как система электромобиля автоматически определит отсутствие заземления сети.
Какое количество энергии расходует авто на электротяге?
В среднем электромобили расходуют 30 кВт/ч на каждые 160 километров пути. Такой показатель заявлен у Nissan Leaf II и многих других «зеленых» машин. Хотя уже у Tesla Model S расход составляет 35 кВт/ч; связано это с тем, что детище Илона Маска намного тяжелее и мощнее того же второго «Лифа».
Чтобы зарядить разряженный «в ноль» Nissan Leaf II, необходимо затратить 24 кВт электроэнергии. К примеру, каждый среднестатистический житель России за сутки расходует 2 кВт электричества. Также возьмём для сравнения семью из трех человек, обладающую самым популярным и востребованным в недалеком прошлом электромобилем в мире — Nissan Leaf I.
При средней интенсивности эксплуатации машины (40-50 км пробега в сутки) ежемесячные затраты электроэнергии на заправку авто составят 180 кВт, прибавим к этому затраты электричества на бытовые нужды и получим общие 360 кВт. С учетом действующих тарифов на электроэнергию в каждом регионе России можно подсчитать потенциальные расходы.
Но стоит учитывать, что одновременно с этим уходят затраты на покупку дорогостоящего топлива, а обслуживание электромобиля обходится владельцу в разы дешевле, нежели уход и прохождение планового ТО транспортного средства с бензиновым или дизельным двигателем.
Сколько стоит зарядить электромобиль
Многие автолюбители задаются вопросом: «оправдана ли покупка электрокара?». Для ежедневной эксплуатации такому транспортному средству нужна электроэнергия. Хотя содержать электромобиль выгоднее, чем его дизельные или бензиновые аналоги, его эксплуатация целесообразна не во всех странах.
Всё зависит от цен на 1 кВт/ч. Государства с самым дорогим электричеством и оптимальной стоимостью топлива – Дания, Германия, Италия и прочие европейские государства. Им лучше использовать обычные автомобили. В странах СНГ – ситуация противоположная: при низкой стоимости электроэнергии цены на бензин и дизель постоянно растут. Так что ездить на электрокаре в России, Украине, Казахстане и т. д. – экономически выгодно.
Другое дело – покупка самого электрокара. Все знают, что он стоит немало. Если цена традиционной модели Nissan Tiida начинается в районе 639 тысяч рублей, то электромобиль Nissan Leaf обойдётся в 1,7 миллиона рублей. Такое приобретение окупится экономией на топливо. Произойдёт это через 5 лет пользования им, при условии, что ежегодный пробег машины будет составлять от 25 000 км.
Электрические транспортные средства расходуют примерно 30 кВт-ч. на 160 км. Столько же потребляет Nissan Leaf. Чуть больше – 35 кВт – ч. за это же расстояние тратит нашумевшая Tesla Model S. Это превышение нормы объясняется тем, что данная машина тяжелее и мощнее прочих электрокаров. Меньше обычного – 28 кВт – ч. за тот же пробег потребляет электроверсия Chevrolet Spark.
Эксперты уверены, что лучшим в плане практичности станет высокотехнологичный BMW i3. Расчёты показали, что этот электромобиль будет тратить только 26 кВт – ч на 160 км.
Согласно тарифу на электроэнергию для жителей Москвы 1 кВт – ч стоит 5,38 руб. (данные 2018 года). Так как в среднем электромашина потребляет 30 кВт-ч. на 160 км, то расход на 1 км. равен 0,19 кВт – ч. Ежегодный пробег в 25 000 км. расходует 4750 кВт. Помножив эту величину на ваш местный тариф, вы выясните стоимость зарядки электромобиля в год. В Москве она составит 25555 рублей. Вот сколько стоит зарядить электромобиль от своей сети. Если заправляться на станции, расходы на зарядку электрокара возрастут в 2,5 раза.
Автомобили-гибриды с обычными двигателями и силовыми электроагрегатами на первый взгляд не так выгодны. Если купить их по цене электромобилей, то они окупят свою стоимость через значительно больший километраж пути.
Например, комбинированная Toyota Highlander возместит переплаченные за неё деньги, когда проедет 354000 км! Это выявило американское исследование, в ходе которого сравнили расход топлива обычного авто и гибрида. При этом не учли регулярные расходы на замены аккумуляторной батареи, питающей электромотор последнего. Отсюда вывод: комбинированное авто разумно брать только для путешествий по миру.
Здесь имеется одно исключение – Linkoln MKZ. Его гибридная и традиционная версия продаются в США по одинаковой цене. За счёт этого и малого расхода топлива комбинированная модель выигрывает.
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.
Ультрабыстрые зарядные станции
Это стационарные станции с большой выдаваемой на заряд мощностью и с не съёмными зарядными кабелями. В группу ультрабыстрых станций входят как зарядные станции постоянного, так и переменного тока. Есть три условных больших группы:
Ультрабыстрые зарядные станции на сегодняшний день — самый быстрый способ зарядить электромобиль. Их можно встретить на автомагистралях или крупных публичных парковках. Такие станции обеспечивают постоянный или переменный ток большой мощности и могут зарядить автомобиль до 80% за 20-40 минут. В большинстве случаев ультрабыстрые станции отключаются, когда аккумулятор электромобиля заряжен примерно на 80%, чтобы защитить батарею и продлить срок её службы.
Ультрабыстрая зарядка может использоваться только на тех автомобилях где возможность её применения предусмотрена изначально и присутствует специализированный тип зарядного разъёма.
Зарядные станции с разъёмом CHAdeMO обеспечивают мощность заряда до 62,5 кВт при постоянном токе 125 А и напряжении 500 В. Следом за ними идут разъёмы Combined Charging System (CCS) с мощностью заряда 50 кВт. и также работающие с постоянным током. Оба этих типа разъемов обычно заряжают электромобиль до 80% за полчаса в зависимости от емкости аккумулятора и начального уровня заряда.
Помимо разъёмов для ультрабыстрых зарядных станций постоянного тока существует ещё один разъём для трёхфазного переменного тока — Type 2, способный обеспечивать мощность заряда 43 кВт. (при трёхфазном токе 63 А). Ультрабыстрые зарядные станции переменного тока заряжают электромобили за то же время, что и аналогичные станции постоянного тока в зависимости от емкости батареи и начального уровня заряда аккумулятора.
Отдельно в классе ультрабыстрых зарядных станций стоит разъём Tesla Type 2 на станциях Tesla Supercharger. Эти станции способны выдавать до 120 кВт. К сожалению, воспользоваться такой мощностью могут только владельцы автомобилей Tesla.
Класс ультрабыстрых зарядных станций стремительно развивается и в ближайшие 3-5 лет запланировано увеличение мощности станций сначала до 150 кВт, а затем до 350 кВт, что значительно сократит общее время зарядки.
Список электромобилей с возможностью ультрабыстрой зарядки и разъёмами типа CHAdeMO, включают в себя Nissan Leaf, Mitsubishi Outlander PHEV и Kia Soul EV. Список CCS-совместимых модели включает BMW i3, VW e-Golf и Hyundai Ioniq Electric. Tesla Model S и Model X могут использовать исключительно зарядные станции Supercharger, и единственная модель, которая в настоящее время может заряжаться от ультрабыстрой станции переменного тока с разъёмом Type 2 — это Renault Zoe.
Быстрые зарядные станции
Быстрые зарядные станции выдают в электромобиль одно- или трёхфазный переменный ток. На некоторых из них зарядные кабели являются элементом станции, на других предусмотрена только розетка, а кабель автовладельцу надо использовать свой. Как и с ультрабыстрыми станциями, быстрые зарядные станции также можно разделить на три типа:
Быстрые зарядные станции заряжают электромобиль одно- или трёхфазным переменным током и имеют мощность 7 кВт или 22 кВт (однофазные или трехфазные) при силе тока 32 А. Время зарядки на таких станциях индивидуально и зависит от мощности бортового зарядного устройства электромобиля, но, ориентировочно, зарядная станция с мощностью 7 кВт подзаряжает совместимый с ней электромобиль с аккумулятором 30 кВт⋅ч за 3-5 часов, а зарядное устройство мощностью 22 кВт заряжает совместимых с ней электромобиль за 1-2 часа.
При этом решающим фактором будет мощность бортового зарядного устройства электромобиля. Так как если оно рассчитано на 7кВт, то подключение к более мощной зарядной станции не приведёт к ускорению заряда. Потребляемая мощность будет ограничена мощностью встроенного зарядного устройства. Подавляющая часть электромобилей на российском рынке имеет встроенное зарядное устройство 3,5 кВт реже 7кВт. Например, Nissan Leaf со стандартным встроенным зарядным устройством 3,3 кВт будет потреблять максимум 3,3 кВт, даже если быстрая зарядная станция может выдавать 7 кВт или 22 кВт.
Разъёмы Tesla и соответствующие зарядные станции обеспечивают мощность 11 или 22 кВт, но предназначены только для электромобилей Tesla.
Быстрые зарядные станции, как правило, можно найти в местах долговременных парковок, таких как автостоянки, супермаркеты или развлекательные центры, где автовладельцы оставляют свои электромобили на несколько часов.
Почти все электромобили и подзаряжаемые гибриды способны заряжаться от быстрых зарядных станций. На сегодняшний день разъём Type 2 является самым распространённым стандартом для зарядных станций и электромобилей, поставляющихся в Россию.
Медленные зарядные станции
Большинство медленных зарядных станций рассчитаны на мощность до 3 кВт и есть некоторые модели, способные выдавать 6 кВт. Так как медленные зарядные станции выдают переменный ток, то, как и в случае с быстрыми зарядными станциями, время зарядки электромобиля варьируется в зависимости от мощности бортового зарядного устройства. Для примера: полная зарядка устройства мощностью 3 кВт обычно занимает 6-12 часов. Медленные зарядные станции бывают стационарными или переносными.
Медленная заряд — очень распространенный метод зарядки электромобилей, который используется многими владельцами дома в течение ночи. Тем не менее, применение медленных зарядных станций не обязательно ограниченно домом. Медленные зарядные станции с успехом используют и на общественных парковках или возле офисов, где электромобиль находится продолжительное время. Из-за более длительного времени, требующегося для заряда аккумулятора, медленные зарядные станции в качестве общественных точек заряда встречаются гораздо реже быстрых.
Хотя медленное зарядное устройство может быть включено в обычную розетку, из-за более высоких постоянных нагрузок и длительного времени использования, настоятельно рекомендуется устанавливать для таких станций отдельную силовую розетку с отдельным автоматическим выключателем.
Как рассчитать время зарядки электромобиля?
Возьмем в качестве примера батарею Tesla Model S 75D, емкость которой составляет 75 кВт·ч. Для ее полной зарядки в течение часа необходимо подавать мощность 75 кВт, для зарядки в течение пяти часов — 15 кВт. Максимальную мощность зарядного устройства можно рассчитать по формуле Вольты · Амперы = Ватты. То есть батарея электромобиля емкостью 75 кВт·ч зарядится:
В реальности скорость зарядки может быть неравномерной и время может отличаться, но в общем время зарядки рассчитывается по формуле Емкость батареи (кВт·ч) / Мощность зарядного устройства (кВт) = Время зарядки (ч).
Интересные факты об электромобилях
Электромобиль – сравнительно недавняя новинка. Такие машины по-прежнему волнуют умы и вызывают много вопросов. Любителям электрокаров и тем, кто собирается их приобрести, будут интересны следующие факты:
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.