Ev Charger Technologies

Қытай мен Америка Құрама Штаттарындағы EV зарядтау технологиялары негізінен ұқсас. Екі елде де сымдар мен ашалар электрлі көліктерді зарядтаудың басым технологиясы болып табылады. (Сымсыз зарядтау және батареяны ауыстыру мүмкіндігі өте аз.) Екі ел арасында зарядтау деңгейлері, зарядтау стандарттары және байланыс протоколдары бойынша айырмашылықтар бар. Бұл ұқсастықтар мен айырмашылықтар төменде талқыланады.

A. Зарядтау деңгейлері

Америка Құрама Штаттарында электр қуатын зарядтау 120 вольтта өзгермеген үйдегі қабырға розеткалары арқылы жүзеге асырылады. Бұл әдетте 1-деңгей немесе «тамшылы» зарядтау ретінде белгілі. 1-деңгейді зарядтау кезінде әдеттегі 30 кВт/сағ батарея 20%-дан толық дерлік зарядталғанға дейін шамамен 12 сағатты алады. (Қытайда 120 вольт розеткалары жоқ.)

Қытайда да, Америка Құрама Штаттарында да электр қуатын зарядтау 220 вольт (Қытай) немесе 240 вольт (АҚШ) кезінде жүзеге асырылады. Құрама Штаттарда бұл 2 деңгейлі зарядтау ретінде белгілі.

Мұндай зарядтау модификацияланбаған розеткаларда немесе мамандандырылған EV зарядтау жабдығымен жүзеге асырылуы мүмкін және әдетте шамамен 6–7 кВт қуат пайдаланады. 220–240 вольтта зарядтау кезінде әдеттегі 30 кВт/сағ батареяның 20%-дан толық зарядталуына дейін шамамен 6 сағат кетеді.

Ақырында, Қытайда да, Америка Құрама Штаттарында да 24 кВт, 50 кВт, 100 кВт немесе 120 кВт қуатты пайдаланатын тұрақты ток жылдам зарядтағыштардың өсіп келе жатқан желілері бар. Кейбір станциялар 350 кВт немесе тіпті 400 кВт қуат ұсына алады. Бұл тұрақты ток жылдам зарядтау құрылғылары көлік батареясын шамамен бір сағаттан 10 минутқа дейінгі уақыт аралығында 20%-дан толық дерлік зарядқа дейін қабылдай алады.

6-кесте:АҚШ-тағы ең көп таралған зарядтау деңгейлері

Дереккөз: АҚШ Энергетика министрлігі

B. Зарядтау стандарттары

мен. Қытай

Қытайда EV жылдам зарядтаудың бір ұлттық стандарты бар. АҚШ-та EV жылдам зарядтаудың үш стандарты бар.

Қытай стандарты Қытай GB/T ретінде белгілі. (Бас әріптерGBұлттық стандартқа сәйкес келеді.)

China GB/T 2015 жылы бірнеше жылдық дамудан кейін шығарылды.124 Енді ол Қытайда сатылатын барлық жаңа электр көліктері үшін міндетті болып табылады. Халықаралық автоөндірушілер, соның ішінде Tesla, Nissan және BMW Қытайда сатылатын электр көліктері үшін GB/T стандартын қабылдады. GB/T қазіргі уақытта максималды 237,5 кВт шығыста (950 В және 250 амперде) жылдам зарядтауға мүмкіндік береді, бірақ олардың көпшілігі

Қытайлық тұрақты ток жылдам зарядтау құрылғылары 50 кВт зарядтауды ұсынады. Жаңа GB/T 2019 немесе 2020 жылы шығарылады, ол үлкен коммерциялық көліктер үшін 900 кВт-қа дейін зарядтауды қамтитын стандартты жаңартады. GB/T – тек Қытайға арналған стандарт: шетелге экспортталатын Қытайда шығарылған бірнеше электр машиналары басқа стандарттарды пайдаланады.125

2018 жылдың тамыз айында Қытайдың электрлік кеңесі (ЦЭК) ультра жылдам зарядтауды бірлесіп дамыту үшін Жапонияда орналасқан CHAdeMO желісімен өзара түсіністік туралы меморандум жариялады. Мақсат - жылдам зарядтау үшін GB/T және CHAdeMO арасындағы үйлесімділік. Екі ұйым стандартты Қытай мен Жапониядан тыс елдерге де кеңейту үшін серіктес болады.126

ii. Америка Құрама Штаттары

Америка Құрама Штаттарында тұрақты токпен жылдам зарядтауға арналған үш EV зарядтау стандарты бар: CHAdeMO, CCS SAE Combo және Tesla.

CHAdeMO 2011 жылы шыққан алғашқы EV жылдам зарядтау стандарты болды. Оны Токио жасаған.

Электр қуатымен жұмыс істейтін компания және «жылжыту үшін зарядтау» (жапон тіліндегі сөз тіркесі) дегенді білдіреді.127 CHAdeMO қазіргі уақытта Америка Құрама Штаттарында ең көп сатылатын электр көліктерінің қатарына жататын Nissan Leaf және Mitsubishi Outlander PHEV үлгілерінде қолданылады. Жапырақтың Америка Құрама Штаттарындағы жетістігі болуы мүмкінҚЫТАЙДА ЖӘНЕ АҚШ-та ЭЛЕКТР КӨЛІКТЕРДІ ЗАРЯДАУ

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | АҚПАН 2019 |

ішінара Nissan компаниясының дилерлер мен басқа қалалық орындарда CHAdeMO жылдам зарядтау инфрақұрылымын енгізу туралы ерте міндеттемесіне байланысты.128 2019 жылдың қаңтарындағы жағдай бойынша Америка Құрама Штаттарында 2900-ден астам CHAdeMO жылдам зарядтау құрылғысы (сонымен қатар Жапонияда 7400-ден астам және 7900-ден астам) болды. Еуропада).129

2016 жылы CHAdeMO өзінің стандартын бастапқы зарядтау жылдамдығынан 70 болатынын жариялады.

кВт 150 кВт ұсынады.130 2018 жылдың маусым айында CHAdeMO 1000 В, 400 ампер сұйық салқындатылған кабельдерді пайдаланып, 400 кВт зарядтау мүмкіндігін енгізетінін жариялады. Жоғары зарядтау жүк көліктері мен автобустар сияқты ірі коммерциялық көліктердің қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін қолжетімді болады.131

Америка Құрама Штаттарындағы екінші зарядтау стандарты CCS немесе SAE Combo ретінде белгілі. Оны 2011 жылы еуропалық және американдық автоөндірушілер тобы шығарған. Сөзкомбоашада айнымалы ток заряды (43 кВт дейін) және тұрақты ток заряды бар екенін көрсетеді.132 В

Германияда Зарядтау интерфейсі бастамасы (CharIN) коалициясы CCS-ті кеңінен қабылдауды жақтау үшін құрылды. CHAdeMO-дан айырмашылығы, CCS штепсельі тұрақты және айнымалы токтарды бір порт арқылы зарядтауға мүмкіндік береді, бұл көліктің корпусында қажет кеңістік пен саңылауларды азайтады. Ягуар,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA және Hyundai CCS-ті қолдайды. Tesla да коалицияға қосылды және 2018 жылдың қарашасында Еуропадағы көліктері CCS зарядтау порттарымен жабдықталғанын жариялады.133 Chevrolet Bolt және BMW i3 CCS зарядтауды пайдаланатын Америка Құрама Штаттарындағы танымал EV көліктерінің бірі болып табылады. Қазіргі CCS жылдам зарядтағыштар шамамен 50 кВт зарядтауды ұсынса, Electrify America бағдарламасы 350 кВт жылдам зарядтауды қамтиды, ол 10 минуттың ішінде толық дерлік зарядтауға мүмкіндік береді.

Америка Құрама Штаттарындағы үшінші зарядтау стандартын Tesla басқарады, ол Америка Құрама Штаттарында 2012 жылдың қыркүйегінде өзінің жеке Supercharger желісін іске қосты.134 Tesla

Супер зарядтағыштар әдетте 480 вольтта жұмыс істейді және максимум 120 кВт зарядтауды ұсынады. ретінде

2019 жылдың қаңтарында Tesla веб-сайты Америка Құрама Штаттарындағы 595 Supercharger орындарының тізімін берді, қосымша 420 орын «жақында болады».135 2018 жылдың мамырында Tesla болашақта оның супер зарядтағыштары 350 кВт қуат деңгейіне жетуі мүмкін деп ұсынды.136

Осы есеп бойынша жүргізген зерттеуімізде біз американдық сұхбаттасушылардан тұрақты токты жылдам зарядтаудың бірыңғай ұлттық стандартының жоқтығын EV-ді қабылдауға кедергі деп санай ма деп сұрадық. Аз ғана адам оң жауап берді. Тұрақты токты жылдам зарядтаудың бірнеше стандарттары проблема болып саналмайтын себептерге мыналар жатады:

● EV зарядтауының көпшілігі үйде және жұмыста 1 және 2 деңгейлі зарядтағыштар арқылы жүзеге асырылады.

● Қоғамдық және жұмыс орнындағы зарядтау инфрақұрылымының көпшілігі осы уақытқа дейін 2-деңгейдегі зарядтағыштарды пайдаланған.

● EV және зарядтағыш әртүрлі зарядтау стандарттарын пайдаланса да, EV иелеріне тұрақты ток жылдам зарядтағыштардың көпшілігін пайдалануға мүмкіндік беретін адаптерлер бар. (Негізгі ерекшелік, Tesla суперзарядтау желісі тек Tesla көліктері үшін ашық.) Атап айтқанда, жылдам зарядталатын адаптерлердің қауіпсіздігіне қатысты кейбір алаңдаушылықтар бар.

● Штепсель мен қосқыш жылдам зарядтау станциясы құнының аз ғана пайызын құрайтындықтан, бұл станция иелеріне техникалық немесе қаржылық қиындықтар туғызбайды және оны жанармай құю станциясындағы әртүрлі октанды бензиндерге арналған шлангтармен салыстыруға болады. Көптеген қоғамдық зарядтау станцияларында бір зарядтау бағанына бірнеше штепсельдік қосқыштар бекітілген, бұл кез келген EV түрін зарядтауға мүмкіндік береді. Шынында да, көптеген юрисдикциялар мұны талап етеді немесе ынталандырады.ҚЫТАЙДА ЖӘНЕ АҚШ-та ЭЛЕКТР КӨЛІКТЕРДІ ЗАРЯДАУ

38 | ЖАҺАНДЫҚ ЭНЕРГЕТИКА САЯСАТЫ ОРТАЛЫҒЫ | КОЛУМБИЯ СИПА

Кейбір автоөндірушілер эксклюзивті зарядтау желісі бәсекелестік стратегия екенін айтты. Клас Бракло, BMW компаниясының электромобильділік бөлімінің басшысы және CharIN төрағасы 2018 жылы: «Біз билік позициясын құру үшін CharIN-ді құрдық»137. Көптеген Tesla иелері мен инвесторлары оның меншікті суперзарядтау желісін сату нүктесі деп санайды, дегенмен Tesla өз пікірін білдіруді жалғастыруда. басқа көлік үлгілеріне олардың желісін пайдалануға рұқсат беруге дайын, егер олар пайдалануына пропорционалды қаржыландыруды қосады.138 Tesla сонымен қатар CCS-ті алға жылжытатын CharIN бөлігі болып табылады. 2018 жылдың қарашасында ол Еуропада сатылатын 3 модельді автомобильдер CCS порттарымен жабдықталғанын жариялады. Tesla иелері CHAdeMO жылдам зарядтағыштарына қол жеткізу үшін адаптерлер де сатып ала алады.139

C. Зарядтау байланысының хаттамалары Зарядтау байланысының протоколдары пайдаланушы қажеттіліктері үшін (зарядтау күйін, батарея кернеуін және қауіпсіздікті анықтау үшін) және желіге (соның ішінде) зарядтауды оңтайландыру үшін қажет.

тарату желісінің сыйымдылығы, пайдалану уақытының бағасы және сұранысқа жауап беру шаралары).140 China GB/T және CHAdeMO CAN ретінде белгілі байланыс протоколын пайдаланады, ал CCS PLC протоколымен жұмыс істейді. Ашық зарядтау альянсы әзірлеген Open Charge Point Protocol (OCPP) сияқты ашық байланыс хаттамалары Америка Құрама Штаттарында және Еуропада барған сайын танымал бола түсуде.

Осы есеп бойынша жүргізген зерттеулерімізде АҚШ-тың бірнеше сұхбаткерлері ашық байланыс хаттамалары мен бағдарламалық қамтамасыз етуді саясаттың басымдылығы ретінде атады. Атап айтқанда, американдық қалпына келтіру және қайта инвестициялау заңы (ARRA) бойынша қаржы алған кейбір қоғамдық төлем жобалары кейіннен қаржылық қиындықтарға тап болып, ауыстыруды қажет ететін сынған жабдықты қалдыратын меншік платформалары бар жеткізушілерді таңдады деп аталды.141 Көптеген қалалар, коммуналдық қызметтер және зарядтау осы зерттеу үшін байланысқан желілер желілік хосттарды зарядтауды қамтамасыз ету үшін провайдерлерді үздіксіз ауыстыруға мүмкіндік беретін ашық байланыс хаттамаларын және ынталандыруды қолдайтынын білдірді.142

D. Шығындар

Үй зарядтағыштары Қытайда АҚШ-қа қарағанда арзанырақ. Қытайда әдеттегі 7 кВт қабырғаға орнатылатын үй зарядтағышы 1200-ден 1800 юань аралығында онлайн сатылады.143 Орнату қосымша шығынды қажет етеді. (Жеке электр машиналарын сатып алудың көпшілігі зарядтағышпен және орнатумен бірге жеткізіледі.) Америка Құрама Штаттарында 2-деңгейдегі үй зарядтағыштарының құны $450-600 диапазонында, сонымен қатар орнату үшін орташа есеппен шамамен $500 болады. екі ел де. Шығындар әртүрлі. Осы есеп үшін сұхбат берген бір қытайлық сарапшы Қытайда 50 кВт тұрақты токпен жылдам зарядтау постын орнату әдетте 45 000 юань мен 60 000 юань аралығында тұрады, зарядтау постының өзі шамамен 25 000 – 35 000 юань, ал кабельдік, жер асты инфрақұрылымы мен жұмыс күшін есепке алуды есептейді. қалғаны үшін.145 Америка Құрама Штаттарында тұрақты токты жылдам зарядтау бір пост үшін ондаған мың доллар тұрады. Тұрақты токты жылдам зарядтау жабдығын орнату құнына әсер ететін негізгі айнымалыларға траншеялар, трансформаторларды жаңарту, жаңа немесе жаңартылған схемалар және электр панельдері және эстетикалық жаңартулар қажет. Белгілеу, рұқсат беру және мүгедектерге қол жеткізу қосымша қарастырылатын мәселелер болып табылады.146

E. Сымсыз зарядтау

Сымсыз зарядтау эстетика, уақытты үнемдеу және пайдаланудың қарапайымдылығы сияқты бірнеше артықшылықтарды ұсынады.

Ол 1990 жылдары EV1 (алғашқы электр көлігі) үшін қол жетімді болды, бірақ бүгінде сирек кездеседі.147 Интернетте ұсынылған сымсыз электр қуатын зарядтау жүйелерінің құны 1260 доллардан 3000 долларға дейін.148 Электр қуатын сымсыз зарядтау тиімділік үшін айыппұл салады, қазіргі жүйелер зарядтау тиімділігін ұсынады. шамамен 85%.149 Ағымдағы сымсыз зарядтау өнімдері 3–22 кВт қуат беруді ұсынады; 3,6 кВт немесе 7,2 кВт 2-деңгейдегі зарядтауға баламалы, 3,6 кВт немесе 7,2 кВт қосылатын зарядтаудың бірнеше EV үлгілері үшін қол жетімді сымсыз зарядтағыштар. Көптеген электр пайдаланушылары сымсыз зарядтауды қосымша шығынға тұрарлық емес деп санаса да,151 кейбір сарапшылар бұл технология жақын арада кеңінен таралады деп болжайды. және бірнеше автокөлік өндірушілер болашақ EV-ге опция ретінде сымсыз зарядтауды ұсынатынын хабарлады. Сымсыз зарядтау қоғамдық автобустар сияқты белгілі бір маршруттары бар белгілі бір көліктер үшін тартымды болуы мүмкін және ол болашақ электр магистральдары үшін де ұсынылды, дегенмен жоғары құны, төмен зарядтау тиімділігі және төмен зарядтау жылдамдығы кемшіліктер болады.152

F. Батареяны ауыстыру

Аккумуляторды ауыстыру технологиясы арқылы электр көліктері таусылған аккумуляторларды толығымен зарядталған басқаларға ауыстыра алады. Бұл автокөлікті қайта зарядтауға қажетті уақытты күрт қысқартады, бұл жүргізушілер үшін әлеуетті артықшылықтар береді.

Қазіргі уақытта Қытайдың бірнеше қалалары мен компаниялары таксилер сияқты жоғары пайдалануы бар электрлік көліктерге назар аудара отырып, батареяларды ауыстыру тәжірибесін жүргізуде. Ханчжоу қаласы жергілікті жерде жасалған Zotye EV көліктерін пайдаланатын такси паркі үшін аккумуляторларды ауыстыруды енгізді. 2017 жылдың соңында BAIC 2021 жылға қарай бүкіл ел бойынша 3000 айырбастау станциясын салу жоспарын жариялады.156 Қытайлық EV NIO стартапы өзінің кейбір көліктері үшін аккумуляторды ауыстыру технологиясын енгізуді жоспарлап отыр және Қытайда 1100 айырбастау станциясын салатынын жариялады.157 Қытайдың бірнеше қаласы— соның ішінде Ханчжоу мен Циндао да автобустар үшін аккумуляторды ауыстыруды пайдаланды.158

Америка Құрама Штаттарында аккумуляторды ауыстыру мәселесін талқылау 2013 жылы жеңіл автомобильдер үшін айырбастау станциялары желісін жоспарлаған израильдік Project Better Place стартапы банкрот болғаннан кейін жойылды.153 2015 жылы Тесла тек біреуін салған соң айырбастау станциясының жоспарларынан бас тартты. тұтынушылық қызығушылықтың жоқтығын айыптайтын демонстрациялық нысан. Бүгінде Америка Құрама Штаттарында аккумуляторды ауыстыруға қатысты тәжірибелер аз болса да, бар.154 Батарея құнының төмендеуі, мүмкін тұрақты токты жылдам зарядтау инфрақұрылымын қолдану аз дәрежеде, мүмкін, батареяларды ауыстырудың тартымдылығын азайтты. Америка Құрама Штаттары.

Батареяны ауыстыру бірнеше артықшылықтарға ие болғанымен, оның елеулі кемшіліктері де бар. EV аккумуляторы ауыр және әдетте көліктің төменгі жағында орналасады, ол туралау және электр қосылымдары үшін минималды инженерлік рұқсаттары бар ажырамас құрылымдық құрамдас бөлікті құрайды. Қазіргі аккумуляторлар әдетте салқындатуды қажет етеді, ал салқындату жүйелерін қосу және ажырату қиын.159 Олардың өлшемі мен салмағын ескере отырып, аккумуляторлық жүйелер дірілдегенді болдырмау, тозуды азайту және көлікті орталықта ұстау үшін тамаша орналасуы керек. Қазіргі электр көліктерінде кең таралған скейтборд батареясының архитектурасы көліктің салмақ орталығын төмендету және алдыңғы және артқы жағындағы апаттардан қорғауды жақсарту арқылы қауіпсіздікті жақсартады. Жүксалғышта немесе басқа жерде орналасқан алынбалы батареяларда бұл артықшылық болмайды. Өйткені көлік иелерінің көпшілігі негізінен үйде немесеҚЫТАЙДА ЖӘНЕ АҚШ-та ЭЛЕКТР КӨЛІКТЕРДІ ЗАРЯДАУжұмыста батареяны ауыстыру зарядтау инфрақұрылымы мәселелерін міндетті түрде шешпейді — бұл тек жалпы зарядтау мен ауқымды шешуге көмектеседі. Көптеген автоөндірушілер аккумуляторлық жинақтарды немесе конструкцияларды стандарттауды қаламайтындықтан — автомобильдер олардың аккумуляторлары мен қозғалтқыштарының айналасында жасалған, бұл бұл негізгі меншікті құндылыққа айналдырады160 — аккумуляторды ауыстыру әрбір автокөлік компаниясы үшін бөлек ауыстыру станциясы желісін немесе әртүрлі модельдер мен құрылғылар үшін бөлек ауыстыру жабдығын қажет етуі мүмкін. көліктердің өлшемдері. Мобильді аккумуляторды ауыстыратын жүк көліктері ұсынылса да,161 бұл бизнес-модель әлі іске асырылған жоқ.