В терминологии, касающейся зарядки электромобилей, имеются сокращения AC или DC, также часто в употреблении встречаются более расхожие термины «быстрые» и «медленные» зарядки. AC (Alternate Current) – это сокращение обозначает переменный ток; DC (Direct Current) – обозначает постоянный ток.
Режим (Mode) 1. Наименее мощный тип зарядки, осуществляемый преимущественно от бытовой сети (зарядка дома или на работе от стандартной бытовой розетки). Прямое, пассивное подключение электромобиля к бытовой сети электропитания переменного тока с выходным однофазным напряжением 220-250 В или трехфазным напряжением 380-480 В. Поскольку во время зарядки от сети подается переменный ток, бортовое зарядное устройство должно выпрямлять этот ток. Низкая (максимум 16 А, обычно 10 А) скорость зарядки с использованием портативного кабеля для зарядки без протоколов управления. Интервал подзарядки электромобиля с помощью такого метода, составляет 8…12 часов. В однофазной сети напряжение 220 вольт, в трёхфазной сети между фазой и нулём тоже 220 вольт, между двумя фазами — 380 вольт. Важно знать, что максимальная мощность подключённых устройств в трёхфазной сети увеличивается с 2,3 до 11 кВт (при той же силе тока 16 А). АЗС, автомойки, парковки, отели, а также частные дома всё чаще используют трёхфазные розетки. А это значит, что электромобиль будет заряжаться в три раза быстрее. Процесс происходит без специального оборудования, при помощи стандартной розетки и специального адаптера переменного тока. На сегодня данный тип практически не применяется для зарядки серийных автомобилей из-за низкой безопасности подключений.
Режим (Mode) 2 (рис. 12.12). Стандартный наиболее распространенный тип зарядной станции переменного тока, использовать которую можно в быту или пользоваться на автозаправочных комплексах. Используется для зарядки электромобилей всех типов с традиционными разъемами подключаемого коннектора с защитой внутри кабеля. Прямое, полуактивное подключение электромобиля к бытовой или коммерческой сети электропитания переменного тока с выходным однофазным напряжением 220-250 В или трехфазным напряжением 380-480 В. Низкая (максимум 16 А, обычно 10 А) или высокая (максимум 32 А) скорость зарядки с использованием портативного кабеля для зарядки с внутрикабельным блоком управления.
В однофазной сети напряжение 220 вольт, в трёхфазной сети между фазой и нулём тоже 220 вольт, между двумя фазами — 380 вольт. Важно знать, что максимальная мощность подключённых устройств в трёхфазной сети увеличивается с 2,3 до 11 кВт (при той же силе тока 16 А). АЗС, автомойки, парковки, отели, а также частные дома всё чаще используют трёхфазные розетки. А это значит, что электромобиль будет заряжаться в три раза быстрее.
Полная зарядка авто осуществляется в течение 6-8 часов при емкости аккумуляторов 20-24 кВт•ч.
Режим (Mode) 3 (рис. 12.13). Это режим повышенной мощности , используемый на станциях с переменным током. К нему применимы разъемы Type 1 — для однофазной и Type 2 — для трехфазной сети. Активное подключение электромобиля к стационарному оборудованию питания электромобиля (EVSE) с выходным однофазным напряжением 220-250 В или трехфазным напряжением 380-480 В., например, настенный блок зарядки или общественная зарядная станция.
Высокая (максимум 32А) скорость зарядки переменного тока с использованием переносного или подключенного кабеля для зарядки с цепями управления, встроенными в EVSE. Аккумуляторы заряжаются до 80% в течении 30 минут
EVSE – это протокол, который защищает электромобиль во время зарядки. Используя двустороннюю связь между зарядным устройством и автомобилем, правильный зарядный ток устанавливается на основе максимального тока, который может обеспечить зарядное устройство, а также максимального тока, который может получить автомобиль.
В рамках протокола существует предохранительная блокировка, предотвращающая протекание тока, когда зарядное устройство не подключено к автомобилю. Это гарантирует, что, если кабель вставлен неправильно, через него не будет течь энергия. EVSE также может обнаруживать аппаратные неисправности, отключая питание и предотвращая повреждение аккумулятора, короткое замыкание или, что еще хуже, возгорание.
Режим (Mode) 4 (рис. 12.14). Активное подключение электромобиля к стационарному EVSE с выходным напряжением до 1000 В постоянного тока . Мощность постоянного тока для зарядки обеспечивается путем выпрямления переменного тока сети в EVSE. Быстрая (максимум 400 А) зарядка с использованием подключенного кабеля для зарядки с цепью управления, встроенной в EVSE, позволяет подзаряжать автомобиль до 80% за полчаса.
Профиль ускоренной зарядки не является линейным от нулевого до полного состояния. Системы зарядки постоянного тока обычно предлагают ограниченный заряд (останавливается на уровне заряда 80%) или после достижения уровня заряда 80% скорость зарядки снижается до меньшего уровня. Когда аккумуляторная батарея получает заряд от внешнего источника питания, ее внутреннее сопротивление увеличивается. Это связано с тем, что в нее поступает огромное количество ионов, которые быстро заряжают аккумуляторную батарею до уровня заряда 80%. В этот момент электролит аккумуляторной батареи «перегружен» ионами и продолжение зарядки с такой скоростью может вызвать перегрев. Блок управления мощностью аккумуляторной батареи (BECM) обнаруживает эту ситуацию и связывается с блоком управления зарядным устройством аккумуляторной батареи (BCCM), чтобы остановить зарядку и стабилизировать количество ионов и температуру высоковольтной батареи. Через определенное время BCCM возобновляет зарядку высоковольтной батареи на низкой скорости. Зарядка последних 20% может занять столько же времени, что и предыдущие 80%. Вот почему время зарядки постоянным током указано до 80%.
Зарядные комплексы с выходным напряжением до 1000 В постоянного тока устанавливаются на городских парковках и шоссе.
В настоящее время разработана технология чрезвычайно короткого времени зарядки High Power Charging (HPC), позволяющая за три-пять минут зарядить батарею электромобиля до уровня, достаточного для преодоления 100 км. Ядром технологии является высокопроизводительный зарядный штекер с интеллектуальным охлаждением, рассчитанный на силу тока зарядки до 500 A. При системном напряжении 1000 В это означает зарядную мощность порядка 500 000 Вт. До настоящего времени в комбинированных системах зарядки (CCS) были технически можно было использовать зарядные токи до 200 A. Для сокращения времени зарядки требуются существенно более высокие токи. В обычных технологиях зарядки они будут вызывать опасный перегрев, или нужно будет использовать более крупные и неудобные диаметры кабелей. В основе интеллектуальной технологии HPC лежит система жидкостного охлаждения, допускающая токи зарядки до 500 A без снижения уровня безопасности и удобства применения. В качестве охлаждающей жидкости используется удобная в работе и экологически безвредная смесь воды и гликоля. Жидкость охлаждает как зарядный кабель, так и силовые контакты постоянного тока.
Согласно существующим международным стандартам температура зарядных штекеров и проводников в процессе зарядки не должна превышать окружающую температуру более чем на 50 K. Для соответствия этому требованию в систему HPC встраиваются температурные датчики, которые измеряют температуру в реальном времени как непосредственно на силовых контактах зарядного штекера, так и в зарядном кабеле. Контроллер обрабатывает данные и регулирует мощность охлаждения в зависимости от текущей потребности. Это обеспечивает надежную и соответствующую стандартам защиту от перегрева и повышает энергоэффективность охлаждения.