รถยนต์ไฟฟ้าเปิดอยู่

ในขณะที่โลกกำลังเตรียมพร้อมที่จะปลดปล่อยการปฏิวัติ EV แต่ก็ยังคงเป็นเรื่องจริงที่อัตราการปรับตัวช้า รถยนต์ไฟฟ้า (EV) แม้จะเป็นโหมดการขนส่งที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมกว่า แต่ราบรื่นกว่าและราคาถูกกว่าก็ยังไม่สามารถใช้งานได้จริง เหตุผลคือสองคำต้นทุนและระบบนิเวศ ปัจจุบัน EV มีราคาสูงพอ ๆ กับรถยนต์เบนซินทำให้เป็นทางเลือกที่ไม่สำคัญสำหรับผู้ซื้อความก้าวหน้าของเทคโนโลยีแบตเตอรี่และแผนการของรัฐบาลคาดว่าจะลดต้นทุนของ EV ในอนาคต

ส่วนที่สองคือไม่มีระบบนิเวศที่เหมาะสมสำหรับผู้ซื้อในการใช้รถยนต์ไฟฟ้าโดยไม่ต้องยุ่งยากมากนัก ด้วย“ ระบบนิเวศ” ฉันหมายถึงสถานีชาร์จเพื่อชาร์จ EV ของคุณเมื่อแบตเตอรี่หมด ลองนึกภาพการใช้รถเบนซินเมื่อคุณไม่มีปั๊มน้ำมันในเมืองของคุณและที่เดียวที่คุณสามารถเติมน้ำมันได้คือคุณอยู่บ้านและคุณจะต้องใช้เวลาอย่างน้อย 6-8 ชั่วโมงในการชาร์จ EV ทั่วไป หลาย บริษัท เช่น Tesla, EVgo, จุดชาร์จและอื่น ๆ ได้รับทราบปัญหานี้แล้วโดยการตั้งสถานีชาร์จทั่วประเทศ สำหรับประเทศต่างๆเช่นเนเธอร์แลนด์ซึ่งสัญญาว่าจะเลิกใช้เครื่องยนต์เบนซินภายในปี 2578 มั่นใจได้ว่าถนนแห่งอนาคตจะถูกแทนที่ด้วย EV บนเครื่องยนต์สันดาปภายในและสถานีชาร์จ EV จำนวนมากจะปรากฏขึ้นรอบตัวเรา

แต่สถานีชาร์จ EV ทำงานอย่างไร? สถานีชาร์จเดียวสามารถชาร์จยานพาหนะไฟฟ้าทุกประเภทได้หรือไม่? เครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าประเภทใดบ้าง? มีโปรโตคอลอะไรบ้างสำหรับเครื่องชาร์จ EV ในบทความนี้เราจะหารือเกี่ยวกับคำตอบสำหรับทุกคำถามเหล่านี้และยังเข้าใจในสิ่งที่ถือว่าเป็นรถยนต์ไฟฟ้าสถานีชาร์จและระบบย่อยที่อยู่เบื้องหลังมันก่อนดำเนินการต่อคุณควรอ่านเกี่ยวกับแบตเตอรี่ที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าและวิธีการทำงานของระบบจัดการแบตเตอรี่ภายใน Electrics Vehicle

อุปกรณ์จัดหายานยนต์ไฟฟ้า (EVSE)

อุปกรณ์ที่ประกอบเป็นสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าเรียกรวมกันว่าElectric Vehicle Supply Equipment (EVSE) คำนี้ได้รับความนิยมมากขึ้นและไม่ได้หมายถึงสถานีชาร์จ บางคนเรียกว่า ECS ซึ่งย่อมาจาก Electric charging station

EVSE ได้รับการออกแบบและออกแบบมาเพื่อชาร์จก้อนแบตเตอรี่โดยใช้กริดสำหรับการส่งพลังงาน ชุดแบตเตอรี่เหล่านี้อาจมีอยู่ในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) หรือใน Plug-in Electric Vehicle (PEV) พลังงานขั้วต่อและโปรโตคอลสำหรับ EVSE เหล่านี้จะแตกต่างกันไปตามการออกแบบซึ่งเราจะพูดถึงในบทความนี้

ที่ชาร์จออนบอร์ดและสถานีชาร์จ

ก่อนที่เราจะก้าวเข้าสู่สถานีชาร์จสิ่งสำคัญคือต้องทำความเข้าใจว่ามีอะไรอยู่ใน EV และอุปกรณ์ชาร์จจะเชื่อมต่อกับส่วนใด EV ส่วนใหญ่ในปัจจุบันมาพร้อมกับเครื่องชาร์จแบบออนบอร์ด (OBC) และผู้ผลิตยังจัดหาเครื่องชาร์จพร้อมกับรถด้วย ลูกค้าสามารถใช้ที่ชาร์จเหล่านี้พร้อมกับเครื่องชาร์จในตัวเพื่อชาร์จ EV จากเต้าเสียบไฟฟ้าในบ้านได้ทันทีที่นำกลับบ้าน แต่อุปกรณ์ชาร์จเหล่านี้เป็นแบบพื้นฐานมากและไม่มีคุณสมบัติขั้นสูงใด ๆ ดังนั้นโดยปกติจะใช้เวลาประมาณ 8 ชั่วโมงในการชาร์จ EV ทั่วไป

ประเภทของสถานีชาร์จ EV (EVSE)

สถานีชาร์จสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทอย่างกว้าง ๆ คือสถานีชาร์จ AC และสถานีชาร์จ DC

AC ชาร์จสถานีเป็นชื่อที่แสดงให้รูปแบบไฟ AC ตารางเพื่อ EV ซึ่งจะถูกแปลงแล้วเป็น DC ใช้ที่ชาร์จออนบอร์ดจะเรียกเก็บค่ายานพาหนะ เครื่องชาร์จเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าเครื่องชาร์จระดับ 1 และระดับ 2ซึ่งใช้ในที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ข้อดีของสถานีชาร์จ ACคือเครื่องชาร์จในตัวจะควบคุมแรงดันและกระแสตามที่กำหนดสำหรับ EV ดังนั้นจึงไม่บังคับให้สถานีชาร์จสื่อสารกับ EV ข้อเสียคือกำลังขับที่ต่ำซึ่งจะเพิ่มเวลาในการชาร์จ ระบบชาร์จ AC ทั่วไปแสดงอยู่ในภาพด้านล่าง ดังที่เราเห็นว่า AC จากกริดถูกส่งไปยัง OBC โดยตรงผ่าน EVSE จากนั้น OBC จะแปลงเป็น DC และชาร์จแบตเตอรี่ผ่าน BMS สายนำร่องใช้เพื่อตรวจจับประเภทของอุปกรณ์ชาร์จที่เชื่อมต่อกับ EV และตั้งค่ากระแสอินพุตที่ต้องการสำหรับ OBC เราจะพูดคุยเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในภายหลัง

DC ชาร์จสถานีได้รับรูปแบบไฟ AC ตารางและแปลงให้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและใช้มันชาร์จแบตเตอรี่ได้โดยตรงโดยไม่ผ่าน on-board ชาร์จ (OBS) โดยปกติเครื่องชาร์จเหล่านี้จะให้แรงดันไฟฟ้าสูงไม่เกิน 600V และกระแสไฟฟ้าไม่เกิน 400A ซึ่งทำให้สามารถชาร์จ EV ได้ภายในเวลาน้อยกว่า 30 นาทีเมื่อเทียบกับ 8-16 ชั่วโมงบนเครื่องชาร์จ AC สิ่งเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าเครื่องชาร์จระดับ 3และที่รู้จักกันทั่วไปว่า DC Fast Chargers (DCFC) หรือ Super chargers ข้อดีของเครื่องชาร์จประเภทนี้คือเวลาในการชาร์จที่รวดเร็วในขณะที่ข้อเสียคือวิศวกรรมที่ซับซ้อนที่ต้องการสื่อสารกับ EV เพื่อชาร์จอย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย ระบบชาร์จ DC ทั่วไปแสดงอยู่ด้านล่างดังที่คุณเห็น EVSE จ่ายกระแสตรงไปยังชุดแบตเตอรี่โดยผ่าน OBS EVSE ถูกจัดเรียงเป็นสแต็กเพื่อให้กระแสไฟฟ้าสูงสแต็กเดียวจะไม่สามารถให้กระแสไฟฟ้าสูงได้เนื่องจากข้อ จำกัด ของสวิตช์ไฟ

โดยปกติเครื่องชาร์จระดับ 1 มีไว้สำหรับการใช้งานในที่อยู่อาศัยซึ่งเป็นอุปกรณ์ชาร์จที่ผู้ผลิตจัดหาให้พร้อมกับ EV ซึ่งสามารถใช้ชาร์จ EV ผ่านปลั๊กไฟบ้านมาตรฐานได้ ดังนั้นพวกเขาจึงทำงานกับแหล่งจ่ายไฟ AC เฟสเดียวและสามารถส่งออกที่ใดก็ได้ระหว่าง 12A ถึง 16A และใช้เวลาประมาณ 17 ชั่วโมงในการชาร์จ EV 24kWH ระดับ 1 ชาร์จมีบทบาทไม่มากในสถานีชาร์จ

ชาร์จระดับที่ 2ให้เป็นการปรับปรุงสำหรับระดับ 1 ชาร์จมันก็จะสามารถติดตั้งในบ้าน, ตามคำขอพิเศษที่จัดไว้ให้บ้านมีแหล่งจ่ายไฟแยกเฟสหรือสามารถนำมาใช้ในที่สาธารณะ / สถานีชาร์จในเชิงพาณิชย์ได้เป็นอย่างดี เครื่องชาร์จเหล่านี้สามารถจ่ายกระแสเอาต์พุตได้ไม่เกิน 80A เนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงและสามารถชาร์จ EV ได้ภายใน 8 ชั่วโมงชาร์จ Level 3 ชาร์จหรือ Superมีความหมายสำหรับสถานีชาร์จสาธารณะเพียงอย่างเดียว พวกเขาต้องการอินพุตโพลีเฟส AC จากกริดและกินไฟมากกว่า 240 กิโลวัตต์ซึ่งมากกว่าเครื่องปรับอากาศทั่วไปในบ้านเราเกือบ 10 เท่า ดังนั้นเครื่องชาร์จเหล่านี้จึงต้องได้รับอนุญาตพิเศษจากกริดในการใช้งาน

ระดับ 2 และระดับ 3 ชาร์จรับการพิจารณาให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าที่ชาร์จระดับ 1ตั้งแต่ AC / DC และ DC / DC แปลงจะเกิดขึ้นใน EVSE ตัวเอง เนื่องจากขนาดที่ใหญ่และซับซ้อนของเครื่องชาร์จระดับ 2 และระดับ 3 จึงไม่สามารถสร้างขึ้นภายใน EV ได้เนื่องจากจะเพิ่มน้ำหนักและลดประสิทธิภาพของ EV

ประเภทสถานีชาร์จ	ระดับเครื่องชาร์จ	AC แรงดันและกระแสไฟฟ้า	กำลังชาร์จ	ใช้เวลาในการชาร์จก้อนแบตเตอรี่ 24kWH
สถานีชาร์จ AC	ระดับ 1 - ที่อยู่อาศัย	เฟสเดียว - 120 / 230V และ ~ 12 ถึง 16A	~ 1.44 กิโลวัตต์ถึง ~ 1.92 กิโลวัตต์	~ 17 ชั่วโมง
สถานีชาร์จ AC	ระดับ 2 - เชิงพาณิชย์	แยกเฟส - 208 / 240V และ ~ 15 ถึง 80A	~ 3.1 กิโลวัตต์ถึง ~ 19.2 กิโลวัตต์	~ 8 ชั่วโมง
สถานีชาร์จ DC	ระดับ 3 - Supercharger	เฟสเดียว - 300 / 600V และ ~ 400A	~ 120 กิโลวัตต์ถึง ~ 240 กิโลวัตต์	~ 30 นาที

ประเภทของขั้วต่อการชาร์จ EV

เช่นเดียวกับชาวยุโรปที่ทำงานที่ 220V 50Hz และชาวอเมริกันทำงานที่ 110V 60Hz EV ยังมีขั้วต่อการชาร์จประเภทต่างๆตามรูปแบบการผลิตในประเทศ สิ่งนี้ทำให้เกิดความสับสนระหว่างผู้ผลิต ESVE เนื่องจากไม่สามารถทำให้เป็นสากลสำหรับ EV ทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย การจำแนกประเภทหลักของตัวเชื่อมต่อสำหรับเครื่องชาร์จ AC และเครื่องชาร์จ DC มีดังต่อไปนี้

ช่องชาร์จไฟ AC สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า:

หนึ่งในสามประเภทของซ็อกเก็ตชาร์จ AC ที่พบมากที่สุดคือซ็อกเก็ต JSAE1772ซึ่งเป็นที่นิยมในอเมริกาเหนือ ดังที่คุณเห็นปลั๊ก / คอนเนคเตอร์มีการเชื่อมต่อที่หลากหลายพินกว้างสามพินสำหรับเฟสเป็นกลางและกราวด์ในขณะที่พินเล็ก ๆ สองตัวใช้สำหรับการสื่อสารระหว่างเครื่องชาร์จและ EV (Pilot Interface) เราจะพูดคุยเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในภายหลัง Mennekes หรือ VDE-AR-E ใช้ในยุโรปสำหรับระบบชาร์จไฟ AC สามเฟสและด้วยเหตุนี้จึงสามารถให้พลังงานสูงได้ถึง 44kW Le-Grand ยังเป็นซ็อกเก็ตที่คล้ายกันซึ่งมีชัตเตอร์นิรภัยเพื่อป้องกันไม่ให้เศษเล็กเศษน้อยเข้าไปในช่องชาร์จ ตามมาตรฐานทางเทคนิคแนะนำให้ใช้เฉพาะซ็อกเก็ต HSAE 1772 และ VDE-AR-E ในเครื่องชาร์จ AC ทั้งหมดในอนาคต

ช่องชาร์จไฟ DC สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า:

ด้านเครื่องชาร์จ DC เรามีช่องเสียบอุปกรณ์ชาร์จ CHAdeMOซึ่งเป็นซ็อกเก็ตประเภทยอดนิยม ได้รับการแนะนำโดยญี่ปุ่นและไม่นานก็ดัดแปลงโดยฝรั่งเศสและเกาหลี ปัจจุบัน EV ส่วนใหญ่เช่น Nissan Leaf, Kia และอื่น ๆ มีซ็อกเก็ตประเภทนี้ ซ็อกเก็ตมีหมุดกว้างสองขาสำหรับรางไฟ DC และหมุดสื่อสารสำหรับโปรโตคอล CAN อย่างที่เราทราบกันดีว่าเครื่องชาร์จ DC ระดับ 3 ไม่ใช้เครื่องชาร์จแบบออนบอร์ดดังนั้นจึงต้องให้แรงดันและกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับชุดแบตเตอรี่ของ EV ด้วยตัวเอง ทำได้โดยการสร้างลิงค์การสื่อสาร (Pilot link) ผ่านโปรโตคอล Control Area Network (CAN) กับ BMS ของชุดแบตเตอรี่ จากนั้น BMS จะสั่งให้เครื่องชาร์จเริ่มกระบวนการชาร์จตรวจสอบและขอให้เครื่องชาร์จหยุดชาร์จ

รถยนต์ Tesla มีประเภทของตัวเองของเครื่องชาร์จที่เรียกว่าซูเปอร์ชาร์จและด้วยเหตุนี้มีประเภทของตัวเองของการเชื่อมต่อที่แสดงข้างต้น แต่พวกเขาขายอะแดปเตอร์ที่สามารถแปลงพอร์ตเพื่อชาร์จด้วยเครื่องชาร์จ CHAdeMO หรือ CSS เครื่องชาร์จ CDD เป็นช่องเสียบอุปกรณ์ชาร์จยอดนิยมอีกชนิดหนึ่งซึ่งรวมอุปกรณ์ชาร์จทั้งประเภท AC และ DC ดังที่คุณเห็นในภาพเขาแบ่งออกเป็นสองส่วนเพื่อรองรับทั้ง DC และ AC สามารถรองรับ CAN และ Power Line Communication (PLC) และใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ยุโรปเช่น Audi, BMW, Ford, GM, Porsche เป็นต้นสามารถรองรับเอาต์พุต DC สูงสุด 400kW และเอาต์พุต AC 43kW

EVSE AC Charging Station - เครื่องชาร์จระดับ 1 และระดับ 2

สถานีชาร์จระดับ 1 และระดับ 2 จะต้องจ่ายไฟ AC ให้กับเครื่องชาร์จออนบอร์ดในรถยนต์ไฟฟ้าซึ่งจะดูแลกระบวนการชาร์จ สิ่งนี้อาจดูเป็นครั้งแรก แต่พวกเขามีความรับผิดชอบในการพิสูจน์ปริมาณพลังงานที่เหมาะสมจากกริดตามที่ชุดแบตเตอรี่ EV กำหนดโดยการสื่อสารผ่านสายนำร่อง ระบบย่อยที่มีอยู่ในสถานีชาร์จ AC ทั่วไปที่แสดงในเอกสาร TI Training แสดงไว้ด้านล่าง

ระดับ 1 ชาร์จมีกระแสสูงสุด 16Aเนื่องจากข้อ จำกัด ของซ็อกเก็ตพลังงานในครัวเรือนในขณะที่ระดับ 2 ชาร์จสามารถให้บริการได้ไม่เกิน 80Aเมื่อดำเนินการในสามเฟสอุปทาน โดยปกติเครื่องชาร์จ AC ทั้งระดับ 1 และระดับ 2 จะใช้ขั้วต่อปลั๊กมาตรฐาน SAEJ1772

ดังที่คุณเห็นสายไฟ AC (L1 และ L2) เชื่อมต่อกับขั้วต่อ J1772ผ่านรีเลย์ รีเลย์นี้จะปิดเพื่อเริ่มกระบวนการชาร์จและเปิดเมื่อการชาร์จเสร็จสิ้น การสื่อสารด้วย Pilot Signal ใช้เพื่อตรวจจับสถานะแบตเตอรี่และระบบประมวลผลของโฮสต์จะตัดสินใจว่าควรจ่ายพลังงานให้กับเครื่องชาร์จออนบอร์ดเท่าใด เราจะหารือ