האם טעינת EV מסוג 2 תומכת בטעינה מהירה?

מהו מטען EV מסוג 2 — תקנים, עיצוב ויכולות חשמליות

תאימות לתקן IEC 62196-2: תצורת סיכות, מתח (230/400 V) ואפשרויות פאזות (חד-פאזי או תלת-פאזי)

מטען EV מסוג 2 עונה לתקן הבינלאומי הידוע IEC 62196-2 הקובע את תצורת המחבר בת שבע הסיכות ואת דרישות הבטיחון הפונקציונליות. העיצוב שלו תומך גם בספק חד-פאזי (230V) וגם בתלת-פאזי (400V) — מה שמאפשר התאמה למגוון סביבות, כולל דיור, מסחרי ותשתיות ציבוריות.

סיכות המפתח כוללות:

• L1, L2, L3 : מוליכי פאזה (פעילים במערכת תלת־פאזית; רק L1 בשימוש במערכת חד־פאזית)
• נ : נייטרלי
• PE : ארקה הגנה (אדמה)
• CP : פיקוד פילוט (Control Pilot) — מאפשר תקשורת דו־כיוונית בין הטעינה לרכב לאימות, משא ומתן על הספק והפסקת פעילות עקב תקלה
• פפ : פילוט קירבה (Proximity Pilot) — מזהה הכנסת הקונקטור ומסמן את היכולת להתחיל טעינה

התקנות מסוג 2 חד-פאזיות, שנמצאות בעיקר בסביבות מגורים, יכולות לספק כ־7.4 קילוואט בזרם של 32 אמפר. לעומת זאת, מערכות תלת-פאזיות, שמתגלה לעיתים קרובות יותר בסביבות מסחריות או בבנייני דירות, מסוגלות בדרך כלל לספק בין 11 קילוואט ב־16 אמפר ועד 22 קילוואט ב־32 אמפר. למרות שהגעה לרמות זרם גבוהות יותר, כגון 63 אמפר, אפשרית טכנית, היא אינה נפוצה בפועל, מאחר שמעגלי הטעינה הפנימיים ברוב כלי הרכב אינם מסוגלים להתמודד עם עוצמה כזו, ומעגלי החשמל פשוט אינם מעוצבים לדרישות כאלו. מה שמייחד את מערכות התלת-פאזה הוא היתרונה ביעילות. כאשר החשמל מתפזר על פני מספר פאזות במקום על פאזה אחת בלבד, המוליכים פועלים בטמפרטורה נמוכה יותר. כמה מבחנים הראו שדרך זו מצמצמת את הצטברות החום בקרוב ל־40 אחוז בהשוואה לחיבור סטנדרטי חד-פאזי.

טעינה רק באמצעות זרם חילופין: מדוע ממשק הסוג 2 אינו ממשק טעינה מהירה בזרם ישר כברירת מחדל

ממשק זרם חילופין בלבד רק עבור זרם חילופין , ללא סידור לנתיבי זרם יישור בoltage גבוה. הארכיטקטורה שלו מוכתמת במכוון את הפיניים בקוטר גדול, שזורמים ונקררים נוזלי, הדרושים להטענה ישירה של הסוללה - תכונות הנמצאות בתקני הטענה המהירה כמו CCS או CHAdeMO.

טעינה מסוג 2 פועלת בצורה שונה כי היא תלויה במה שנקרא מטען מותקן ברכב, או OBC, שבתוך הרכבים עצמם. רכיב זה לוקח את הזרם המהדק מהרשת ומשנה אותו לזרם ישר הנחוץ על ידי חבילת הסוללות. אך יש כאן בעיה: גם אם מחוברים למקור חשמל חזק של שלושה מופעים, ברוב הקונפיגורציות מסוג 2 לא ניתן לעבור את סף של כ-22 קילוואט של עוצמת חשמל. בחינת עיצוב הכבל עצמו חושפת מגבלה נוספת. החוטים הנחושת בשימוש בכבלים אלו תוכננו בעיקר כדי להתמודד עם מאפייני החום של חשמל AC, ולא כדי לעמוד בזרמים גבוהים של DC מעל 100 אמפר באופן מתמשך. עבודה כבדה שכזו תדרוש מערכות קירור מיוחדות ושכבות בידוד עבות בהרבה, אשר פשוט אינן כלולות בתקנות הסטנדרטיות IEC 62196-2 שמגדירות את הכבלים הללו.

כתוצאה מכך, סוג 2 נמצא בבירור בתוך רמת טעינה 2 AC , מותאם להטענה לילה, במקום העבודה או בהטענת יעד – לא טעינה מהירה. בניגוד למערכות שלב 3 (DC מהירות) שמדלגות לחלוטין על ה-OBC ומספקות 50–350 קילוואט ישירות לסוללה, Type 2 prioritize אינטראופרביליות, בטיחות והטמעה זולה בתשתיות AC קיימות.

סוג מעגלת לרכב חשמלי Type 2 תפוקת הספק ומהירויות טעינה (3.7–22 קילוואט)

מגבלות אמפר וכיצד הן משפיעות על אספקת קילוואט במציאות

תפוקת הספק עבור מעגלי Type 2 עוקבת אחר נוסחת החשמל הבסיסית: וולט × אמפר = וואט . עם מתחים סטנדרטיים באירופה – 230V (חד פאזי) ו-400V (תלת פאזי) – האמפר הוא המשתנה הראשי שמגדיר את קצב ההטענה:

• 16 A (חד פאזי) — 3.7 קילוואט
• 32 A (חד פאזי) — 7.4 קילוואט
• 32 אמפר (שלב-שלושה) — 22 קילוואט
• 63 אמפר (שלב-שלושה) — תיאורטי 43 קילוואט (לא נתמך על ידי כל OBC של רכב חשמלי ייצור כהיום, 2024)

בעיקרון, הספק הטעינה במציאות תלוי בשלושה גורמים תלויים זה בזה:

• קיבולת המטען הבקרון (OBC) של הרכבת : רוב הרכבים החשמליים בשוק המקסימלי מקבלים רק עד 11 קילוואט (16 אמפר שלב-שלושה) או 22 קילוואט (32 אמפר שלב-שלושה); מעטים מהם עולים על ערך זה.
• התשתית החשמלית באתר : מפסקים חשמליים, קוטר כבל והפחתת הפאזה הזמינה מגבילים את מה שניתן להתקין באופן בטוח.
• ניהול תרמי : טעינה מתמשכת באינטנסיביות גבוהה גורמת לירידה במערכת (derating) הן במטען והן ברכב כדי למנוע חימום יתר — במיוחד בטמפרטורות סביבתיות מעל 35° צלזיוס או מתחת ל-5° צלזיוס.

לדוגמה, אם כי יחידה תלת-פאזית מסוג 2 בזרם של 63 אמפר קיימת במספר مواדיות תעשייתיות, אין רכב חשמלי לצרכן שמתאים לה כרגע. התקרה הפעילה נותרת 22 קילוואט , בהתאמה למחברות פנימיות המתקדמות ביותר ברכבים כגון ה-Kia EV6, ה-Hyundai Ioniq 5 וה-Polestar 2.

טווח נוסף לשעה: 10–35 ק"מ/שעה — כיצד ניהול הסוללה ברכב משפיע על ביצועי סוג 2

דרוגי ההספק מסוג 2 עשויים להיראות מבטיחים על הנייר מבחינת הטווח הנוסף, אך מה שמתרחש בפועל באספקת האנרגיה משתנה במידה רבה. מערכת ניהול הסוללה ברכב ממלאת תפקיד מרכזי במקרה זה, ומבצעת התאמות מתמידות לקצב הטעינה כדי להגן על הסוללה לאורך זמן. בשל כך, המספרים העגולים הללו של קילוואט שהוצגו לא תמיד משמעם את אותו הכמות מדויקת של קילומטרים נוספים לשעה. תנאי העולם האמיתי הם קריטיים מאוד, ולרוב הנהגים מגלים שחווייתם הממשית נמצאת איפשהו בין ההערכות האופטימיות למציאות.

גורמים קריטיים המשפיעים כוללים:

• מצב טעינה (SOC) הטעינה замטילה באופן משמעותי מעל כ־80% מהקיבולת המרבית (SoC) כדי להפחית את הסיכון ליצירת שichten של ליתיום. מטען של 22 קילוואט עלול לספק את כל ההספק שלו רק בטווח של 20–80% מהקיבולת, ולאחר מכן יקטן בהדרגה באופן חמור.
• טמפרטורת הסוללה תאי הליתיום-יון פועלים באופטימום בסביבות 25° צלזיוס. בטמפרטורה של 0° צלזיוס, היכולת לקלוט טעינה יורדת ב־20–30%; מתחת ל־10−° צלזיוס, רוב כלי הרכב החשמליים מגבילים את הטעינה ל־5 קילוואט או פחות, או עוצרים אותה לחלוטין עד שההכנה הקדם-טמפרטורית תושלם.
• יעילות המרה ומערכת הנעה אבדנים של אנרגיה מתרחשים במהלך המרה מאלטרנטיבי לישיר (AC-to-DC) (10–15%), עקב אי-יעילות של הממיר, ובמערכות בקרת הטמפרטורה — מה שפוחת את כמות האנרגיה השימושית הזמינה.

אז מה קורה עם מטען מסוג Type 2 בקיבולת 22 קילוואט? ובכן, הוא מספק בערך 35 ק"מ של טווח לשבועה לשעה לרכב חשמלי בגודל בינוני בתנאי מעבדה אידיאליים. אך המציאות מספרת סיפור אחר. בחודשי החורף או כאשר מנסים למלא את האחוזים האחרונים לאחר שהסוללה כבר מלאה ב-80%, המהירות נוטה לרדת לטווח שבין 10 ל-15 ק"מ לשעה. مواصفות היצרן מציינות בדרך כלל משהו כמו "עד" X ק"מ/שעה, מכיוון שמספרים אלו מייצגים את הביצועים המקסימליים האפשריים, ולא את מה שרוב המשתמשים חווים ביום-יום. זה מסביר למה מטענים אלו מתאימים ביותר למצבים שבהם לא קיימת דרישה לדיוק בזמן, ויש גמישות רבה. הם פשוט אינם אופציה טובה כשמשתמש זקוק להטענה מהירה ממש עכשיו.

הגדרת הטעינה המהירה: מדוע מטען חשמלי לרכב חשמלי מסוג Type 2 מסווג כרמה 2 — ולא כרמה 3

תקני התעשייה המרכזיים לטעינת רכבים חשמליים הם SAE J1772 בצפון אמריקה ו-IEC 62196 באירופה. לפי התקנים האלה, טעינה ברמה 3 היא בעצם מה שכולם מכנים טעינת DC מהירה או בקיצור DCFC. לסוג זה נדרשות תחנות כוח מיוחדות שיכולות לספק בין 50 ל-350 קילווט של זרם ישר. מה שמייחד אותה משיטות אחרות הוא שהיא מדלגת מעל מטען הרכב הפנימי ושולחת את החשמל ישירות אל הסוללה עצמה. התוצאה? רוב הרכבים יכולים להגיע לרמה של כ-80% טעינה תוך 20 עד 40 דקות, מה שמאוד מרשים בהשוואה לחלופות האיטיות יותר.

בניגוד ל, Type 2 מסווג על ידי כולן כטעינה מסוג AC ברמה 2 , עובדת עם זרם חילופין (230/400 V) שמגיע מהרשת החשמלית. התלות במתאם הפנימי של הרכב מציבה מגבלות פיזיות ורגולטוריות קשיחות:

• מקור כוח : Type 2 נпитת מרשתות הפצה סטנדרטיות של זרם חילופין—ולא ממתחני משנה של 480 V+ זרם ישר הנדרשים לרמה 3.
• שיטה של המרה כל האנרגיה חייבת לעבור דרך ה-OBC, מה שמביא לאובדן המרה פנימי של 15–30% ומציב מגבלה על קצב העברת השיא ב-22 קילוואט.
• סף המהירות ההתחלה האמיתית של 'טעינה מהירה' היא ב-50 קילוואט. המקסימום של סוג 2 — 22 קילוואט — נמוך בהרבה מהסף הזה: הוא מהיר יותר פי שניים מטעינת רמה 1 (1.4–3.7 קילוואט), אך עדיין חסר במעל 50% לעומת טעינה מהירה בעוצמת זרם ישר (DCFC).

ההבדל כאן עולה הרבה מעבר למשמעות הלשונית. אנו מדברים על הבחנות אמיתיות בהardware, על אופן החיבור לרשת החשמל, על אמצעי הבטיחות השונים ועל המצבים שבהם כל סוג מתאים ביותר. תחנות הטעינה מסוג 2 מספקות ספק כוח חילופי (AC) אמין וניתן להרחבה, המתאים לצרכים היומיומיים. אנשים משתמשים בהם בדרך כלל כאשר יש להם זמן פנוי — למשל, טעינה בבית במהלך הלילה, בהפסקת צהריים בעבודה או אפילו בזמן שמבצעים קניות במול. יחידות אלו לא נוצרו כדי להתחרות במרוץ עם תחנות טעינה מהירה בעוצמת זרם ישר מבחינת מהירות. המטרה שלהן שונה לחלוטין — הן ממוקדות בנוחות ולא בזמן קצר של הסתגלות למקרים דחופים.

שאלות נפוצות

מה ההבדל בין טיפוס 2 וטעינה מהירה בזרם ישר (DC)? טיפוס 2 משתמש בזרם חילופין (AC) והוא איטי באופן כללי בהשוואה לטעינה מהירה בזרם ישר (DC), אשר מזינה ישירות מתח גבוה בזרם ישר (DC) לסוללה לצורך טעינה מהירה.

האם ניתן להשתמש במקלחות טיפוס 2 לטעינה מהירה? לא, מקלחות טיפוס 2 מסווגות כטעינה ברמת 2 בזרם חילופין (AC), המותאמות למחזורים ארוכים של טעינה, כגון טעינה בלילית או במקומות העבודה, ולא לטעינה מהירה.

איך המטען הפנימי של הרכבת משפיע על טעינת טיפוס 2? המטען הפנימי של הרכבת ממיר את הזרם החילופין (AC) שמגיע ממקלחות טיפוס 2 לזרם ישר (DC) עבור הסוללה, ובכך משפיע על הספק הכולל של הטעינה ועל יכולות המהירות שלה.