Vai EV uzlādes ierīce tipa 2 atbalsta ātrās uzlādes funkciju?

Kas ir EV uzlādes ierīce tipa 2 — standarti, dizains un elektriskās spējas

IEC 62196-2 atbilstība: kontaktpinu izkārtojums, spriegums (230/400 V) un fāžu opcijas (vienfāžu vs. trīsfāžu)

Tipa 2 EV uzlādes ierīce atbilst starptautiski atzītajam IEC 62196-2 standartam, kurš definē tās septiņu kontaktpinu savienotāja izkārtojumu un funkcionālās drošības prasības. Tās dizains atbalsta gan vienfāžu (230 V), gan trīsfāžu (400 V) maiņstrāvas padevi — padarot to pielāgojamu gan mājsaimniecību, gan komerciālo un publisko infrastruktūru vajadzībām.

Galvenie kontaktpinu apzīmējumi ietver:

• L1, L2, L3 : Fāžu vadītāji (darbojas trīsfāžu sistēmā; vienfāžu sistēmā izmanto tikai L1)
• N : Neitrālais vads
• Pe : Aizsardzības zemējums (zemējums)
• Cp : Kontroles pilots — ļauj divvirziena sakarus starp uzlādes ierīci un transportlīdzekli, lai veiktu autentifikāciju, jaudas norunāšanu un avārijas situācijās izraisītu apturēšanu
• PP : Tuvināšanas pilots — noteikt kontaktsavienotāja ievietošanu un signālē gatavību uzlādei

Tipa 2 vienfāzes uzstādījumi, kurus visbiežāk sastop mājsaimniecībās, darbojoties ar strāvas stiprumu 32 A, var nodrošināt aptuveni 7,4 kW jaudu. Savukārt trīsfāžu sistēmas, kuras biežāk sastop komerciālajās telpās vai daudzdzīvokļu ēkās, parasti spēj nodrošināt jaudu no 11 kW (16 A) līdz pat 22 kW (32 A). Lai gan tehniski iespējami augstāki strāvas stiprumi, piemēram, 63 A, praksē tie nav plaši izplatīti, jo lielākā daļa automobiļu iebūvētie lādētāji nevar apstrādāt šādu jaudu, un elektriskās ķēdes vienkārši nav projektētas, lai izturētu šādas slodzes. Trīsfāžu sistēmu galvenā priekšrocība ir to efektivitāte. Kad elektrība tiek sadalīta vairākos fāžu posmos, nevis vienā, vadītāji darbojas aukstāk. Daži testi rāda, ka šī metode samazina siltuma uzkrāšanos aptuveni par 40 procentiem salīdzinājumā ar standarta vienfāžu pieslēgumiem.

Tikai maiņstrāvas lādēšana: Kāpēc Tipa 2 principā nav DC ātrās lādēšanas interfeiss

Tipa 2 ir pamatā Tikai maiņstrāvas interfeiss , bez augstsprieguma līdzstrāvas vadu nodrošinājuma. Tā arhitektūra apzināti izlaiž liela diametra, šķidruma dzesētas kontaktligzdas, kas nepieciešamas tiešai akumulatora uzlādei — funkcijas, kuras ir DC ātrās uzlādes standartos, piemēram, CCS vai CHAdeMO.

Type 2 uzlādēšana darbojas citādi, jo tā ir atkarīga no tā saucētā iekšējā uzlādētāja jeb OBC, kas atrodas pašā transportlīdzeklī. Šis komponents ņem maiņstrāvu no tīkla un pārveido to par tiešo strāvu, kas nepieciešama baterijai. Taču šeit ir viena nianse. Pat ja pieslēgts pie spēcīga trīsfāžu strāvas avota, lielākā daļa Type 2 sistēmu nevar nodrošināt vairāk par aptuveni 22 kilovatiem jaudas. Apskatoties patiesībā kabeļa konstrukciju, atklājas vēl viens ierobežojums. Šajos kabeļos izmantotie vara vadi tika izstrādāti galvenokārt maiņstrāvas siltuma raksturlielumu izturēšanai, nevis tam, lai ilgstoši izturētu augstas stipruma DC strāvas virs 100 amperiem. Tāda smaga slodze prasītu speciālas dzesēšanas sistēmas un daudz biezākus izolācijas slāņus, kuri vienkārši nav iekļauti standarta IEC 62196-2 specifikācijās, kas regulē šos kabeļus.

Rezultātā Type 2 skaidri ietilpst Līmeņa 2 AC uzlādēšanā , optimizēts uzlādei naktī, darbvietā vai galamērķos — nevis ātrai uzpildei. Atšķirībā no līmeņa 3 (DC ātrās uzlādes) sistēmām, kas pilnībā izlaiž palīgierīci (OBC), lai tieši piegādātu 50–350 kW baterijai, Type 2 prioritizē savstarpēju saderību, drošību un izdevīgu integrāciju esošajā AC infrastruktūrā.

Elektromobīļa uzlādētājs Type 2 jaudas izvade un uzlādes ātrumi (3,7–22 kW)

Strāvas stipruma ierobežojumi (16 A līdz 63 A) un to ietekme uz reālās jaudas piegādi

Type 2 uzlādētāju jaudas izvade balstās uz pamata elektrisko formulu: Volti × Amperi = Vati . Ar standartizētiem Eiropas spriegumiem — 230 V (vienfāzes) un 400 V (trīsfāzes) — strāvas stiprums kļūst par galveno mainīgo lielumu, kas nosaka uzlādes ātrumu:

• 16 A (vienfāzes) — 3,7 kW
• 32 A (vienfāzes) — 7,4 kW
• 32 A (trīsfāžu) — 22 kW
• 63 A (trīsfāžu) — teorētiski 43 kW (to 2024. gadam neviens ražošanas EV OBC neatbalsta)

Praksē faktiskā jauda ir atkarīga no trīs savstarpēji saistītiem faktoriem:

• Vilceslīdzekļa OBC jauda : Vairums tirgū pieejamu elektrisko auto pieņem tikai līdz 11 kW (16 A trīsfāžu) vai 22 kW (32 A trīsfāžu); tikai daži pārsniedz šo robežu.
• Objekta elektroiekārta : Automātiskie slēdži, kabeļu šķērsgriezums un pieejamā barošanas fāze ierobežo to, kas var tikt droši uzstādīts.
• Termisko pārvaldību : Ilgstoša augsta stipruma lādēšana izraisa jaudas samazināšanos gan lādētājā, gan transportlīdzeklī, lai novērstu pārkarsēšanos — jo īpaši apkārtējās vides temperatūrā virs 35 °C vai zem 5 °C.

Piemēram, lai gan dažās rūpnieciskās specifikācijās eksistē 63 A trīsfāžu Tip2 iekārta, pašreizēji neviens patērētāju elektromobilis to neatbalsta. De facto augšējais slieksnis joprojām ir 22 kW , kas atbilst visjaudīgākajiem uzmontētajiem lādētājiem transportlīdzekļos, piemēram, Kia EV6, Hyundai Ioniq 5 un Polestar 2.

Pievienotais diapazons stundā: 10–35 km/h — kā automašīnas baterijas pārvaldības sistēma ietekmē Tip2 veiktspēju

Tip2 jaudas rādītāji var izskatīties optimistiski teorētiski, runājot par papildus izbrauktu attālumu, taču praksē enerģijas piegāde notiek diezgan atšķirīgi. Šeit lielu lomu spēlē automašīnas baterijas pārvaldības sistēma, kas pastāvīgi regulē lādēšanas ātrumu, lai ilgtermiņā aizsargātu bateriju. Tāpēc kW izvades norādītie jaukie noapaļotie skaitļi katru stundu nenozīmē vienmēr tieši vienādu papildus kilometru skaitu. Reālie apstākļi ir ļoti svarīgi, un vadītāji bieži konstatē, ka viņu faktiskā pieredze atrodas kaut kur starp optimistiskajiem novērtējumiem un realitāti.

Svarīgi ietekmējošie faktori ietver:

• Nosacījuma stāvoklis (SOC) uzlāde ievērojami palēninās virs ~80 % uzlādes līmeņa, lai samazinātu litija plākšņu veidošanās risku. 22 kW uzlādes ierīce var nodrošināt pilnu jaudu tikai 20–80 % uzlādes diapazonā, pēc tam jauda strauji samazinās.
• Akumulatora temperatūra litija jonu elementi darbojas optimāli aptuveni 25 °C temperatūrā. 0 °C temperatūrā uzlādes pieņemšana samazinās par 20–30 %; zem −10 °C daudzas elektromobiļu (EV) sistēmas ierobežo uzlādi līdz ≤5 kW vai aptur uzlādi, kamēr nav pabeigta akumulatora priekšuzsilde.
• Pārveidošanas un dzinējsistēmas efektivitāte enerģijas zudumi rodas maiņstrāvas pārveidošanas procesā līdzvērtīgajā strāvā (10–15 %), invertora neefektivitātes dēļ un termoregulācijas procesā — tādējādi samazinot neto izmantojamās enerģijas daudzumu.

Tātad, kas notiek ar 22 kW lielu Type 2 uzlādes ierīci? Tā var nodrošināt aptuveni 35 km stundā uzlādes ātrumu vidējam elektriskajam automobilim ideālos laboratorijas apstākļos. Tomēr realitāte ir cita. Ziemas mēnešos vai tad, kad cenšas iegūt pēdējo lādiņa daļiņu pēc jau 80 % uzlādes baterijā, ātrumi bieži nokrīt līdz 10–15 km stundā. Ražotāju norādījumos parasti rakstīts kaut kas līdzīgs „līdz” X km/h, jo šie skaitļi atspoguļo maksimāli iespējamo veiktspēju, nevis to, ko lielākā daļa cilvēku ikdienā patiešām pieredz. Tas izskaidro, kāpēc šīs uzlādes ierīces darbojas vislabāk situācijās, kur laika grafiks nav kritisks un pastāv pietiekami daudz elastīguma. Tās vienkārši nav piemērotas, ja kādam nepieciešams ātrs uzlādes impulss tieši šobrīd.

Ātrās uzlādes definīcija: Kāpēc EV Type 2 uzlādes ierīce tiek klasificēta kā 2. līmeņa — nevis 3. līmeņa

Galvenie nozares standarti elektrisko transportlīdzekļu uzlādēšanai Ziemeļamerikā ir SAE J1772 un Eiropā — IEC 62196. Saskaņā ar šiem standartiem Level 3 uzlādēšana būtiski atbilst tam, ko visi sauc par ātro līdzstrāvas uzlādēšanu vai īsi DCFC. Šim veidam nepieciešamas speciālas augstspējas uzlādes stacijas, kas spēj padot no 50 līdz 350 kilovatiem līdzstrāvas. To atšķir tas, ka tās iziet garām automašīnā iebūvētajam uzlādētājam un elektrību nosūta tieši uz akumulatoru. Rezultāts? Vairums transportlīdzekļu var sasniegt aptuveni 80% uzlādi tikai 20 līdz 40 minūtēs, kas salīdzinājumā ar lēnākajiem variantiem ir diezgan ievērojami.

Tāprečē, Type 2 vispārēji tiek klasificēts kā Level 2 AC uzlādēšana , darbojoties pie tīklā iegūtas maiņstrāvas (230/400 V). Tā atkarība no transportlīdzekļa iekšējā pārveidotāja uzliek stingras fiziskās un regulatoriskās robežas:

• Enerģijas avots : Type 2 balstās uz standarta maiņstrāvas sadalīšanas tīkliem — nevis uz 480 V+ līdzstrāvas apakšstacijām, kas nepieciešamas Level 3.
• Pārveidošanas metode visai enerģijai jāiziet cauri OBC, kas radīt raksturīgu 15–30 % pārveidošanas zudumu un ierobežo maksimālo jaudu līdz 22 kW.
• Ātruma slieksnis īstenā „ātrā uzlāde” sākas pie 50 kW. Tipa 2 maksimālā jauda 22 kW ir ievērojami zem šī sliekšņa — tā ir vairāk nekā divreiz lielāka par 1. līmeņa (1,4–3,7 kW) uzlādes ātrumu, taču vairāk nekā par 50 % zemāka par DC ātrās uzlādes (DCFC) jaudu.

Šeit minētā atšķirība ir daudz vairāk nekā vienkārši semantiska. Mēs runājam par reālām aprīkojuma atšķirībām, to pieslēgšanu elektrotīklam, drošības pasākumiem un situācijām, kurās katrs no šiem uzlādes veidiem ir piemērots. Tipa 2 uzlādes stacijas nodrošina uzticamu maiņstrāvas (AC) jaudu, kuru viegli skalē ikdienas vajadzībām. Parasti tās izmanto tad, kad ir pietiekami daudz laika — piemēram, mājās uzlādējot naktī, darbavietā pusdienlaikā vai pat veicot iepirkumus centrā. Šīs ierīces nav konstruētas, lai sacenstos ar DC ātro uzlādes stacijām ātruma ziņā. To galvenais mērķis ir cits — uzsvērt ērtību, nevis ātru uzlādi steidzamos gadījumos.

Bieži uzdavami jautājumi

Kāda ir atšķirība starp 2. tipa un DC ātrās uzlādes sistēmām? 2. tips izmanto maiņstrāvu (AC) un parasti ir lēnāks salīdzinājumā ar DC ātrās uzlādes sistēmām, kuras tieši piegādā augstsprieguma pastāvīgo strāvu (DC) baterijai ātrai uzlādei.

Vai 2. tipa uzlādētājus var izmantot ātrai uzlādei? Nē, 2. tipa uzlādētāji ir klasificēti kā 2. līmeņa AC uzlāde, kas optimizēta garākām uzlādes sesijām, piemēram, naktī vai darbvietā, nevis straujai uzlādei.

Kā automašīnas iebūvētais uzlādētājs ietekmē 2. tipa uzlādi? Iebūvētais uzlādētājs pārvērš maiņstrāvu (AC) no 2. tipa uzlādētājiem par pastāvīgo strāvu (DC) baterijai, ietekmējot kopējo uzlādes jaudu un ātruma iespējas.