Зарядные станции и разъёмы для электромобилей, виды и различия

Несмотря на очевидную простоту конструкции электромобиля, для зарядки его батареи в мире существуют довольно много различных устройств и разъёмов к ним. Конфигурация этих устройств зависит не только от модели автомобиля, но также и от страны, в которой он используется.

Общая схема устройства автомобиля с электрической тягой

Для понимания принципа действия зарядных устройств необходимо вначале разобраться как устроен электромобиль. Передача крутящего момента на колёса происходит в нём с помощью электромотора, расположенного на передней, или на задней оси, либо на обеих сразу в случае полноприводной компоновки. Электромоторы работают от постоянного тока, получаемого от аккумулятора большой емкости. Безусловными достоинствами автомобилей с электрической тягой являются высокий КПД электромотора, равный 95% (для сравнения у двигателя внутреннего сгорания он колеблется от 20% до 45%), а также низкий центр тяжести, так как аккумуляторная батарея, имеющая достаточно большой вес расположена в нижней части кузова.

electrocar d

Как известно аккумуляторная батарея нуждается в периодической подзарядке, и чем больше её ёмкость, тем больше времени это занимает. На данный момент, именно долгая зарядка является основным недостатком и главной проблемой электромобилей, чуть ниже мы расскажем каким образом производители решают эту проблему. Аккумулятор – это источник постоянного тока, соответственно и заряжать его надо таким же током. Но в электрических сетях используется переменный ток, поэтому для зарядки от обычной розетки необходим преобразователь, который встроен в зарядное устройство электромобиля.

Какие существуют зарядные устройства

По законам электротехники скорость зарядки аккумулятора зависит от напряжения и силы тока, чем они выше, тем быстрее зарядка. Сила тока при этом ограничена как возможностями зарядного устройства, так и характеристиками аккумулятора. Единого стандарта для зарядных устройств электромобилей пока не существует, поэтому в продаже имеются несколько вариантов зарядных станций, вот как выглядит их классификация:

Mode 1 - Напряжение 220–240 В Переменный ток до 16 А Мощность — 2–4 кВт⋅ч Это наименее мощное зарядное устройство, зарядка от него занимает порядка 12 часов. Заряжать батарею при этом можно от бытовой сети, используя специальный адаптер переменного тока. По причине низкой безопасности подключений такие устройства почти не применяются.

Mode 2 - Напряжение 220–240 В Переменный ток — до 32 А Мощность — до 7–8 кВт⋅ч Такие устройства подходят для применения и в домашних условиях, и на автозаправочных комплексах. Длительность зарядки от них составляет 6 - 8 часов при емкости батареи 20-24 кВт/ч.

Mode 3 - Напряжение — 220–230 В Переменный ток — до 63 А Мощность — до 43 кВт⋅ч Это самая мощная зарядка электромобилей, которая может использоваться на станциях с переменным током. Может применяться с разъемами Type 1 и Type 2 для одно- и трехфазной цепи соответственно.

Mode 4 - Напряжение — до 600 В Постоянный ток — до 400 А Мощность — до 250 кВт⋅ч

Зарядные станции, работающие от постоянного тока.

Для некоторых моделей электромобилей мощность такой станции будет слишком высокой. У автомобилей, поддерживающих быструю зарядку от таких устройств, аккумулятор заряжается на 80% в течение получаса. Стоимость этих станции довольно высока, а для ее установки требуется проведение отдельной линии электроснабжения. Для подключения к такого рода зарядкам необходим кабель с разъемом типа CHAdeMO. К тому же частое использование быстрых зарядных станций сильно сокращает срок службы аккумулятора.

Tesla Supercharger

Из автопроизводителей сейчас только Tesla производит быстрые зарядные станции, они называются Tesla Supercharger. Преимущество этих станций — в мощности и, соответственно, скорости заряда батареи. Максимальная мощность сети Supercharger V2 достигает 120 кВт. Это означает, что даже самая объемная батарея Tesla Model S (90 кВт⋅ч) полностью зарядится всего за 40 минут. В 2019-м году Tesla запустила Supercharger уже третьего поколения — V3. Его зарядная способность еще выше — пиковая мощность в 250 кВт. Для зарядки от таких устройств необходим специальный кабель. Прим этом всего за час можно будет получить энергии на запас хода более 1600 км (если конечно позволит акумулятор).

В ближайшее время BMW и Porsche также планируют построить свои сети зарядных станций. Первый прототип имеет мощность 450 киловатт. Это позволит за три минуты зарядить электрокар на 100 километров пути.

Зарядка батареи без кабеля

Технология, которая уже доступна даже для компьютерных мышек, и точно также подходит для электромобилей: индуктивная зарядка. Базовая станция монтируется на специальной площадке (или в собственном гараже), а приемник устанавливается под днище электрокара. Над созданием таких устройств уже работают Volkswagen, Mercedes, Porsche, Hyundai и Kia. Еще больший комфорт обеспечит индуктивная зарядка во время движения автомобиля. В ряде стран строят экспериментальные участки дороги со специальными полосами для тестирования такой технологии.

Виды разъемов для кабелей электромобилей

Помимо зарядных станций до сих пор не существует и единого разъёма для кабеля. Более того, их конфигурация зависят от страны или региона: Северная Америка, Европа, Китай — у всех они разные. Ниже приведена классификация наиболее популярных разъёмов, используемых на данный момент в электрокарах.

Type 1 (J1772)

connector type 1

Еще в 2009 году в США был принят стандарт Type 1, или J1772 пяти-контактного разъема для электромобиля. Это однофазный коннектор для сетей с переменным током напряжением 220–230 В и максимальной мощностью зарядки 7,4 кВт. Вначале этот стандарт применяли только в Штатах, но после его модернизации (мощность — до 90–240 кВт, сила тока — до 600 А) вышло несколько европейских моделей с подобным разъемом.

Автомобили, на которых используется этот разъем:

Audi A3 e-tron

Ранние модификации BMW i3 BMW i8, 330e и X5e

Mercedes Benz C-Class C350 e и S500 e

Nissan Leaf 24 и 30

Гибриды Porsche Cayenne и Panamera

Type 2 (Mennekes)

connector type 2

В 2013 году Европейская комиссия развития экологичного транспорта приняла свой стандарт разъема для электромобилей — Type 2, или Mennekes (по названию компании-разработчика). В однофазном варианте максимальная мощность — такая же, как и у Type 1 — 7,4 кВт. А вот в трехфазной версии (380 В) на домашних станциях сила тока может доходить уже до 22 кВт, а на специализированных зарядных устройствах — до 43,5 кВт. В США доступна модифицированная версия такого разъёма для Tesla с мощностью зарядки до 120 кВт.

Автомобили, на которых используется этот разъем:

Hyundai Ioniq

Kia Soul EV

Opel Ampera-e (только однофазное подключение)

Renault Zoe

Tesla

CCS Combo (Combined Charging System)

CCS Combo

Разъем CCS — разновидность разъемов Type 1/Type 2 с двумя дополнительными контактами и возможностью использования как с переменным током (200–500 В), так и с постоянным для быстрой зарядки — мощностью до 170 кВт. Однако конфигурация CCS Combo разная в Европе, США и Японии. В Европе используют Combo 2, совместимый с Mennekes, а в США и Японии — Combo 1, собранный на основе Type 1(J1772).

Автомобили, на которых используется этот разъем:

Volkswagen e-Golf и ID

KIA Niro

Hyundai eSUV

Daimler EQ

Focus Electric

CHAdeMO («charge de move»: заряжайся для движения — фр.)

CHAdeMO

CHAdeMO — двухконтактный разъем для зарядки постоянным током с максимальным напряжением 500 В, силой тока 125 А и мощностью до 200 кВт (c 2018 года существует модификация 2.0 с мощностью до 400 кВт). Разъем был разработан японскими автопроизводителями в сотрудничестве с компанией TEPCO, широко используется не только в Японии, но и в Европе, и в США.

Автомобили, на которых используется этот разъем:

Kia Soul EV

Nissan Leaf 1 и 1.1 Nissan e-NV200

Citroen Berlingo

Renault ZOE ZE

Smart ED

Tesla Model S

Mercedes B250E

Subaru

Toyota

Mitsubishi Mazda

GB/Т 20234

GB 20234

Иногда этот тип разъемов называют упрощенно — GBT. Используется только в электромобилях китайского производства. По внешнему виду напоминает европейский Mennekes, но по техническим параметрам абсолютно отличается. Существует два типа разъемов GBT — для зарядки переменным и постоянным током.

Автомобили, на которых используется этот разъем:

Zotye E200 EV и Z500 EV

JAC iEV6E

DongFeng E30L

BYD E6

Исходя из вышеописанного можно заключить, что ситуация с зарядными устройствами для электромобилей и разъемам к ним довольно печальная. Сейчас потенциальным покупателем не просто разобраться в таких нюансах, не говоря уже о сложностях в эксплуатации, поэтому можно надеяться, что в будущем все производители всё-таки придут к единому стандарту.