СХЕМА АВТОМОБИЛЬНОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА
Предлагаю вашему вниманию схему простейшего втомобильного зарядного устройства. Почти с каждым автовладельцем случалось , что сел аккумулятор. В таком случаи на помощь придёт электроника. Конечно можно купить промышленную зарядку, но если вы настоящий радиолюбитель — попробуйте всё-же собрать её сами. Схема ЗУ приведена на рис.1 Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов в собранном виде показано на рис.2 , рис.3.
Детали: Х1 – сетевая вилка, FU1-предохранитель на 3А, SA1-микротумблер МТ3(сдвоенный). T1-понижающий трансформатор ТС-160-3 с выходом напряжения на вторичной обмотке 14.8 вольт. Также можно использовать любой другой. VD1- КД213А установленный на радиаторе. VD2- серии Д9Г. HL1- Светодиод красного свечения АЛ307Б. РА1 – Амперметр с приделом измерения 5А (Правильно отшунтированый). С2- конденсатор электролитический полярный 470мк*50в., можно заменить на любой другой с ёмкостью в пределах 500 — 2000 микрофарад. X2- «барашки».
Налаживание: Правильно собранная схема зарядного устройства работает сразу и в налаживании не нуждается. Материал прислал: Александр Кузьмин. e-mail: [email protected]
Форум по зарядным устройствам
Форум по обсуждению материала СХЕМА АВТОМОБИЛЬНОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА
| |
| Лабораторный БП 0-30 вольт Драгметаллы в микросхемах Металлоискатель с дискримом Ремонт фонарика с АКБ Восстановление БП ПК ATX Кодировка SMD деталей Справочник по диодам Аналоги стабилитронов |
Автомобильное зарядное на транзисторах
Это автомобильное зарядное устройство может быть использовано для зарядки 12В и 6В аккумуляторов авто или скутера.
Если оно использует трансформатор, который может выдать ток 4 — 5А при напряжении в пределах 12,6 — 16V, тогда можно вообще избавиться от переключателя для 6V или 12V батареи.
Схема принципиальная автомобильного зарядного на транзисторах
В этой схеме ток зарядки аккумулятора автоматически ограничивается до 4.2A. Если напряжение на R1 (ток 4A через него) есть 600mV, то транзистор T1 начинает открываться. Избыточный зарядный ток блокируется, поскольку напряжение базы мощных транзисторов делается ограниченным. Разница между приложенным током нагрузки (в коллекторе T4) и реальным напряжением батареи сбалансировано через коллектор-эмиттер T4.
Потребляемая мощность регулируемого транзистора Т4 (2N3055) — это произведение тока нагрузки и падения напряжения на нём. При зарядке 6V аккумулятора автомобиля это значение достигает максимум 40 ватт. Выпрямительные диоды должны быть в состоянии обеспечить 5A на 40В. T4 — 2N3055 должен быть смонтирован на хорошем радиаторе для отвода тепла.
А напоследок некоторые полезные рекомендации по техобслуживанию для увеличения жизни батареи вашего автомобиля.
Советы по техобслуживанию АКБ
- Всегда заряжайте батареи с крышками на открытом пространстве.
- Заполняйте батарею дистиллированной водой ещё до зарядки. Это уменьшает пространство для накопления газа.
- Следите чтоб не было горючих газов или жидкостей вблизи заряжаемой батареи, особенно в ваше отсутствие.
- Зарядное устройство должно быть подключено к розетку только после подключения к клеммам аккумуляторной батареи. Это предотвращает образование искр в контактах (при подсоединении проводов).
- Не помещайте никакие металлические предметы на аккумулятор, чтобы предотвратить случайное короткое замыкание.
- Всегда отсоедините отрицательный вывод АКБ первым.
- Ржавчина и окалина, образовывающаяся на клеммах АКБ, создает высокое сопротивление, что приводит к уменьшению тока заряда.
- Всегда предпочтительно использовать обычный трансформатор в основе зарядного устройства.
- Снимайте зажимы с аккумулятора только после отключения зарядки от сети переменного тока 220В.
|
Схема обеспечивает 2 режима работы — ручной и автоматический.
Например, АКБ ёмкостью 70 ампер-час заряжают током не более 7 ампер.
Выбор схемы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора: простые и сложные схемы
Любой автолюбитель знает, сколько неприятностей может доставить аккумулятор, не работающий в штатном режиме. Гарантированно безотказно он может проработать минимум 5 лет при условии, что водитель постоянно следит за его состоянием. Но ситуации, когда аккумуляторная батарея (АКБ) перестаёт выполнять свои функции, случаются довольно часто. Причин может быть довольно много, начиная от неисправностей в системе электроснабжения автомобиля и заканчивая длительным простоем авто в тяжёлых погодных условиях, чаще всего на холоде.
Поэтому к выбору подзарядки АКБ автолюбители, не желающие тратить деньги в специальных сервисных центрах, должны подойти с большой ответственностью.
Виды зарядных устройств
Перед приобретением зарядного устройства (ЗУ) автолюбитель должен знать, что торговля предлагает ЗУ двух основных видов:
- устройства зарядно-предпусковые;
- зарядно-пусковые ЗУ.
Первый вид предназначен только для подзарядки аккумуляторных батарей.
При подключении клемм АКБ проводами с клещевидными зажимами к выходу устройства осуществляется подзарядка аккумулятора.
Используя зарядно-пусковые ЗУ можно осуществлять как обычную подзарядку аккумулятора, так и запуск двигателя вращением стартера без подключения аккумуляторной батареи.
Основные критерии выбора
Критериями могут служить рабочие параметры. К ним относятся:
- максимальное выходное напряжение;
- максимальный нагрузочный ток.
Максимальное напряжение для зарядки 12- вольтовых кислотных батарей (с учётом падения напряжения на проводах и клеммах АКБ) 15,5 В. При выборе такого ЗУ в конце зарядки напряжение аккумулятора составит порядка 14,5 В.
Максимальный ток выбирается исходя из номинальной ёмкости АКБ.
Для кислотных аккумуляторов действует простое соотношение между ними:
Imax =0,1 C ном.
Для щелочных батарей:
Imax =0,25Сном.
C ном — мощность АКБ, выраженная в Ампер-часах (А-ч).
Выбрав ЗУ с Imax =10А, можно зарядить любой автомобильный аккумулятор.
Классификация зарядных устройств
ЗУ можно классифицировать по схемным решениям, по элементной базе, используемой при их проектировании, по принципам преобразования переменного тока в постоянный. Исходя из этого, можно выделить две группы устройств зарядки аккумуляторов:
- трансформаторные ЗУ;
- импульсные устройства зарядки.
В устройствах первой группы используется мощный силовой трансформатор.
В импульсных устройствах зарядки осуществляется преобразование тока сети в последовательность импульсов высокой частоты.
Трансформаторные ЗУ
В трансформаторных ЗУ используются мощные электронные компоненты.
Они могут выдерживать перегрузки (в разумных пределах), справляются с ситуациями ошибочного подключения к клеммам АКБ. В ЗУ самодельного изготовления такого типа не всегда присутствуют все компоненты, необходимые для стабильной и безопасной зарядки аккумуляторов. К необходимым компонентам схемы зарядки относятся:
- трансформаторный блок питания;
- стабилизатор тока зарядки;
- токовый регулятор заряда АКБ;
- устройство защиты от коротких замыканий;
- устройства индикации параметров.
В простых «самоделках» регулятором тока часто выступают проволочные реостаты с ручным управлением, лампы ближнего и дальнего света автомобиля, которые облают в некоторой степени свойством термосопротивлений. С увеличением силы тока через спираль лампы её сопротивление возрастает. Таким образом, величина тока как бы поддерживается на постоянном уровне. На элементах таких схем выделяется большая тепловая мощность. КПД этих ЗУ невелик. Элементы устройств, собранных по таким схемам, пожароопасны, и их надёжность оставляет желать лучшего.
В некоторых схемах используют набор конденсаторов разной ёмкости. Они вручную включаются по очереди последовательно с первичной обмоткой понижающего трансформатора. Обладая ёмкостным сопротивлением, они понижают величину входного напряжения. Уменьшается напряжение в понижающей обмотке трансформатора и величина тока заряда аккумуляторной батареи. Нагрев элементов в этих схемах меньше, а их КПД возрастает.
Диоды в выпрямительном мосту должны быть подобраны по величине тока заряда батареи. Ток через них должен быть больше максимального зарядного тока. Они обычно устанавливаются на пластинчатые металлические радиаторы, отводящие от диодов избыток тепла и предотвращающие их перегрев.
Более совершенные конструкции предусматривают возможность их автоматического отключения от нагрузки при полной зарядке АКБ. Такие схемные решения позволяют не бояться обрывов в цепи нагрузки и коротких замыканий в ней.
В «продвинутых» схемах для регулирования зарядного тока используют тиристоры. Напряжение на управляющем электроде, определяющее степень открывания прибора, через который протекает ток зарядки, устанавливается вручную переменным резистором схемы. Его ось выведена на переднюю панель устройства зарядки.
В качестве устройств индикации параметров зарядки выступают стрелочные амперметры, включаемые последовательно в цепь нагрузки и вольтметры, контролирующие напряжение на клеммах аккумуляторных батарей. В последних моделях ЗУ стрелочные индикаторы постепенно заменяют цифровыми. Схема усложняется, так как необходимо питать и элементы электронной индикации.
Схема автоматического зарядного устройства для аккумуляторов 12 В позволяет подключать ЗУ к сети при подсоединении проводов с клещевидными зажимами к АКБ. По окончании заряда, когда ток уменьшается до величины срабатывания компаратора схемы, контакты реле размыкаются, светодиод сигнализирует об окончании процесса зарядки и ЗУ отключается от сетевого напряжения.
Импульсные устройства
Устройства этого класса, как и трансформаторные ЗУ, ставят перед собой задачу — восстановление работоспособности аккумуляторных батарей при их частичном или полном разряде. Но схемные решения, использованные в них, основываются на применении современной базы.
Для того чтобы избавиться от мощных силовых понижающих трансформаторов, в импульсных ЗУ переменное сетевое напряжение (50 Герц) преобразуется в переменное напряжение импульсной формы высокой частоты. Это высокочастотное напряжение с помощью импульсного трансформатора доводится до значений, необходимых для зарядки АКБ. Затем оно выпрямляется и фильтруется. Частота преобразования обычно около 50 килогерц, размеры трансформатора, который в основном определяет размеры устройства, минимизируются.
Повышенные требования в ЗУ импульсного типа предъявляются к уровню помех, создаваемых генераторами этих устройств. Для этих целей в схемах используют высокочастотные дроссели. Трансформаторы выполнены в виде обмоток на ферритовых кольцах. Импульсные диоды имеют небольшие размеры.
Если представить общую схему устройства в виде отдельных составных частей, то она будет включать в себя:
- блок сетевого выпрямителя;
- блок преобразователя;
- импульсный трансформатор;
- блок контроля зарядки;
- приборы индикации параметров.
В устройствах импульсной зарядки можно использовать один из способов восстановления работоспособности батарей:
- постоянным током;
- напряжением постоянной величины;
- комбинированным способом.
Последний из них позволяет на разных этапах процесса использовать как первый, так и второй способы. При разряженном аккумуляторе необходимо его подзарядить постоянным током до определённого предела. После этого включается режим стабилизации напряжения при уменьшающемся токе заряда.
Импульсные ЗУ можно разделить, в свою очередь, на ручные, требующие самостоятельного регулирования напряжения и силы тока, автоматические, в которых процесс регулируется программным путём, и полуавтоматы.
Сравнение ЗУ разных классов
Надо заметить, что как одни, так и другие устройства зарядки аккумуляторов обладают рядом преимуществ и недостатков. Рассмотрев каждый класс и сравнив их между собой, можно прийти к окончательному выводу о приобретении того или иного устройства.
Трансформаторные зарядные устройства
Среди достоинств трансформаторных ЗУ можно отметить такие: простота конструкции, которую может повторить радиолюбитель не очень высокого класса, надёжность, проверенная временем, доступность элементов схемы, отсутствие сетевых и радиопомех.
Из недостатков можно отметить: значительный вес и габариты, невысокий коэффициент полезного действия из-за потерь в металлических сердечниках трансформаторов.
Импульсные ЗУ
Достоинствами этих устройств являются: небольшой вес из-за отсутствия железа сетевых трансформаторов и радиаторов силовых элементов, высокий (до 98%) КПД, большие допуски на частоту и напряжение питающей сети, большое количество элементов защиты и автоматизации процесса зарядки АКБ.
К недостаткам относятся следующие: отсутствие гальванической развязки от питающей сети, наличие широкого спектра гармоник, требующее принимать дополнительные схемные решения для их подавления.
Постепенно всё большее число автолюбителей, стремящихся обезопасить себя от неприятных ситуаций, связанных с неисправностями аккумуляторных батарей, выбирают зарядные устройства импульсного класса.
Зарядное устройство КЕДР-Авто 4А и КЕДР-Авто 12В
Устройство зарядное предназначено для заряда и восстановления работоспособности кислотных свинцовых 12-вольтовых батарей, частично утраченной в результате сульфатации и окисления электродов, а также их тренировки проведением циклов заряд-разряд с целью увеличения ресурса, срока службы и сохраняемости.
Перед началом эксплуатации устройства необходимо изучить правила по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей.
Характеристики и описание
Технические характеристики:
- Номинальное напряжение питающей сети, В — 220 ±11;
- Номинальное напряжение заряжаемой батареи, В -12;
- Ток заряда номинальный, А, не менее — 4,0;
- Потребляемая мощность, Вт, не более — 85.
На лицевой панели расположены:
- индикатор тока для контроля тока заряда;
- кнопка включения режима «АВТОМАТ»;
- светодиод, сигнализирующий об окончании цикла заряда;
- кнопка включения режима «ЦИКЛ».
Шнур подачи сетевого напряжения с вилкой и шнуры подсоединения устройства к аккумуляторной батарее с зажимами выводятся с задней стенки устройства.
Рис. 1. Внешний вид устройства зарядного «Кедр-Авто 4А».
Рис. 2. Внешний вид устройства зарядного «Кедр-Авто 12В».
Принципиальная схема
Рис. 3. Принципиальная схема зарядных устройств «Кедр-Авто 4А» и «Кедр-Авто 12В» (предохранители F2 и F3 в приборе «Кедр-Авто 12В» не устанавливаются).
Табл. 1. Перечень элементов к принципиальной схеме прибора «Кедр-4А», «Кедр-12В».
| Позиционное обозначение | Наименование элемента и тип | Кол-во | Примечания |
| R1, R2, R4 | Резисторы МЛТ-0,125 — 120 Ом ± 10 % | 3 | |
| R3, R5, R10 — R12 R14, R17, R18, R20 | МЛТ-0,125 — 30 кОм ± 10 % | 9 | |
| R6 | МЛТ-0,125 — 10 кОм ± 10 % | 1 | |
| R7, R16, R21 | МЛТ-0,125 — 1,0 кОм ± 10 % | 3 | |
| R8 | МЛТ-0,125 — 18 кОм ± 10 % | 1 | |
| R9, R19 | СПЗ-38 — 33 кОм | 2 | |
| R13 | МЛТ-0,125 — 150 кОм ± 10 % | 1 | |
| R22 | МЛТ-0,125 — 120 кОм + 10 % | 1 | |
| С1 | Конденсаторы К73-17-630В — 0,1 мкФ | 1 | |
| С2, С3, С4 | К73-17-630В — 0,022 мкФ | 3 | |
| VD1 — VD5 | Диоды КД103А | 5 | |
| VD6 | КС175Ж | 1 | |
| VS1, VS2 | КУ202Г -т- М | 2 | |
| HL1 | Индикаторы АЛ307БМ | 1 | |
| VT1 | Транзисторы КТ361Г | 1 | |
| VT2, VD3 | КТ315Г | 2 | |
| DD1, DD2 | Микросхемы К176ЛА7 | 2 | |
| DD3 | К176ИЕ5 | 1 | |
| DD4 | К176ТМ2 | 1 | |
| F1 | Предохранители ВП1-1 ІА 250 В | 1 | |
| F2, F3 | ВП1-1 5 А 250 В | 2 | «Кедр-4А» |
| РА1 | Измерительный механизм М42303 | 1 |
Шаблоны шкалы для амперметра
Рис. 4. Шаблон для восстановления шкалы амперметра зарядного устройства «Кедр-М».
Рис. 5. Шаблон для восстановления шкалы амперметра зарядного устройства «Кедр-Авто 4А».
Рис. 6. Шаблон для восстановления шкалы амперметра устройства зарядного автоматического «Электроника» УЗС-П-12-6,3.
Зарядное устройство КЕДР АВТО (1991 год)
Рис. 7. Принципиальная схема зарядного устройства КЕДР АВТО (1991 год).
Рис. 8. Расположение деталей на печатной плате зарядного устройства КЕДР АВТО.
Рис. 9. Внешний вид печатной платы зарядного устройства КЕДР АВТО.
Рис. 10. Еще одна монтажная плата зарядных устройств «Кедр-Авто 12В» и «Кедр-Авто 4А».
Литература:
- Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.
- Форум «pro-radio.ru/auto/623».
Схема простого зарядного устройства аккумулятора » Паятель.Ру
Нарушение режима эксплуатации аккумулятора (вследствие неправильной работы реле-регулятора автомобиля, или длительного хранения) почти всегда приводит к сульфатизации пластин. В результате внутреннее сопротивление батареи возрастает, и даже в заряженном виде она не может выдать необходимый пусковой ток. Наиболее простой способ реанимации такой батареи это зарядка в тренировочном режиме, когда за один период сетевого напряжение происходит зарядка аккумулятора током в 5-10 ниже емкости батареи, в течении одного полупериода, и разрядка током в 50-100 раз ниже емкости батареи.
Обычно, после десяти часов такого режима большинство засульфатизированных аккумуляторов приходит в норму.
На рисунке показана схема простейшего устройства, реализующего такой режим. Во время положительного полупериода на базе составного транзистора появляется открывающее напряжение, которое устанавливается резисторами R1 и R2. Транзистор открывается и через него на аккумулятор поступает зарядный ток. Величина этого тока зависит от степени открывания VT1, а значит от положения движка R2. Зарядный ток, протекающий через батарею измеряется амперметром Р1.
С переходом сетевого напряжения через нуль транзистор VT1 закрывается, и в течении отрицательной полуволны сетевого напряжения происходит разрядка аккумулятора через мощный резистор R3.
Вольтметр Р2 служит для наблюдения за напряжением на аккумуляторе. Нельзя допускать чтобы оно было больше 14В.
Если аккумулятор сильно засульфатизирован, его внутреннее сопротивление будет велико, и даже при небольшом токе зарядки на нем будет падать повышенное напряжение (16-17В), этого допускать нельзя, и на первом этапе реанимации нужно резистором R2 установить такой ток, при котором напряжение на аккумуляторе будет не больше 14-14,5В, а затем, через 15-30 минут, постепенно увеличивать ток наблюдая чтобы напряжение не превышало 14 В.
Максимальный ток, который выдает это устройство, до 15 А, при необходимости ускоренной зарядке аккумулятора, можно устанавливать ток 10-12 А. Но при этом нужно следить за тем чтобы электролит не закипал (снять одну из крышечек, и если будет видно активное пузырение, уменьшить ток до такого уровня чтобы его не было).
Диоды Д242 можно заменить любыми другими диодами на ток не ниже 10 А, например КД213, Д243, КД202. Транзистор КТ827 можно заменить на КТ825, но при этом изменить полярность подключения диодов, Р1, Р2 и аккумулятора.
Амперметр Р1 — на ток до 3-5 А, но его шкалу нужно переградуировать, потому что его показания будут в 2,5 раза занижены, то есть если амперметр показывает 3 А, то на самом деле это 7,5 А. Вольтметр любой постоянного тока. Показания вольтметра корректировать не нужно, но они будут реальными только при подключенном аккумуляторе.
В качестве основы для трансформатора используется силовой трансформатор ТС200 (можно и ТС 180) от старых ламповых телевизоров. Нужно удалить все его вторичные обмотки, затем намотать новые, — две обмотки по 40 витков (на разных катушках трансформатора). А затем соединить их так же как соединены сетевые обмотки.
Транзистор и диоды должны быть на радиаторах, особенно транзистор. В качестве радиатора для транзистора можно использовать металлический корпус устройства, но при этом не соединять его с другими цепями, либо изолировать транзистор диэлектрическими прокладками (слюда).
Для диодов в качестве радиатора можно использовать металлический кронштейн площадью не менее 50 см2, который укрепить внутри корпуса на изоляционных стойках, чтобы он не имен контакта с корпусом устройства.
Не трать кучу денег на установку зарядки для своего нового электромобиля
Размер вашей коробки выключателя и обслуживание решат, сколько будет стоить добавление электрического … [+] автомобильного зарядного устройства.
ГеттиРанее я написал руководство, которое поможет вам решить, какой диапазон электромобилей вам подходит, особенно с Tesla Model 3. После того, как вы получите свой автомобиль, вы захотите установить для него домашнюю зарядку там, где вы его припаркуете (т. Е. В гараже. или подъездная дорожка.) Если вы вообще не можете установить зарядку, потому что вы паркуетесь на улице или в гараже квартиры, тогда вы сталкиваетесь с проблемой.Если вы можете зарядить в своем офисе (часто бесплатно), это прекрасно, хотя и не без других проблем. Если вы не можете сделать то же самое, я сейчас не рекомендую покупать электромобиль, по крайней мере, на данный момент.
Но вы можете обнаружить, что когда вы позвоните электрику и попросите установить хорошую зарядную станцию второго уровня с цепью на 50 ампер, они представят очень дорогую оценку — возможно, 5000 долларов или больше — потому что вам нужно будет модернизировать электрическую сеть в вашем доме. . В старых домах часто есть только 100 ампер сети, и электрические коды не позволяют вам превышать установленную квоту устройств и нагрузок на них.Не вдаваясь в полную формулу, если вы получаете устройства на 240 В на 80 А на панели 100 А, вы, вероятно, превысите лимит. Если у вас есть сушилка на 30 ампер, электрическая духовка на 30 ампер, кондиционер, насос для бассейна или другое подобное устройство, вы легко можете превысить лимит. Ваш электрик скажет вам, что вам нужно ввести новую услугу от энергетической компании (обычно 200 ампер), а также полностью новую силовую панель. Вдобавок к этому им потребуется провести линию мощностью от 40 до 50 ампер до места парковки и установить розетку на 50 ампер (дешево) или проводной настенный EVSE («зарядное устройство»).
Если у вас более новая услуга, не бойтесь, вам не нужно менять панель, и вы можете просто добавить новую схему. Если провод не такой длинный, покупка вилки может стоить не так дорого. К сожалению, многие видят более дорогую оценку. Как от этого уйти? Ответ заключается в том, что , хотя и неплохо иметь достаточно мощности, чтобы зарядить автомобиль с нуля до полной за одну ночь, на самом деле вам не нужно столько .
Зарядка на первом уровне
Средняя машина проезжает всего 40 миль в день.Зарядное устройство Level One (которое обычно поставляется практически с любым электромобилем) подключается к специальной стандартной домашней розетке и может обеспечить ток 12 ампер. Это означает, что он сможет доставить 40 миль за 8-часовую ночную зарядку. Большинство людей проводят дома на машине в среднем более 8 часов. Так что, как правило, даже при очень медленной зарядке вы не отставаете. В те дни, когда вы водите больше, вы не сможете полностью зарядиться, но если вы не будете проводить долгие дни несколько дней подряд, вы в конечном итоге вернетесь.(Насколько быстро зависит от того, нужно ли ограничивать зарядку только до непикового времени работы электричества.)
(Если вы один из тех, кто преодолевает 100-мильную поездку, это не сработает для вас, и вам, возможно, придется укусить пулю и получить новое электрическое обслуживание. Но большинство людей не заходят так далеко.)
Конечно, прибавляя 50 миль / ночь, иногда не хватает. Для многих это будет всего несколько раз в год. Тогда вам могут помочь быстрые зарядные устройства, такие как нагнетатели Tesla.Это нормально, если это не обычное явление. Другие решения могут включать зарядку на работе. Если вы не едете на работу или вам нужно пройти в оба конца не более 20 миль, это решение, вероятно, подойдет вам — и оно может быть даже бесплатным, если у вас есть специальная розетка на вашем парковочном месте. Он должен быть посвящен — ничего другого на этом автоматическом выключателе.
Один слева — это стандартная розетка на 15 ампер. Тот, что справа, может предложить 20 ампер
Общественное достояниеВ некоторых случаях на специальной вилке может быть выключатель на 20 А и провод 12AWG.В этом случае в вилке может уже быть Т-образный паз, в котором указано, что она составляет 20 ампер. Купите вилку на 20 ампер (которую продает Tesla и некоторые другие зарядные устройства), и вы увидите 50 миль или больше за 8 часов ночи, и вы определенно наверстаете упущенное со средним уровнем езды.
На первый взгляд, когда вы прочитаете, что зарядка автомобиля с пробегом в 250 миль на Первом Уровне может занять более двух дней , вы подумаете, что Первый уровень — это нелепо, но на самом деле, чем больше батарея, тем больше она может раскачиваться и вниз и по-прежнему оставляет вам достаточно возможностей для вождения.Это маленький аккумуляторный автомобиль, который абсолютно необходимо заряжать каждую ночь. Автомобиль с большим аккумулятором — нет.
Следует отметить, что в очень холодном климате эта медленная зарядка может не сработать из-за необходимости нагревать батареи и большего расхода энергии при вождении на холоде.
Заряжается медленнее, уровень два
Цепь второго уровня работает при удвоенном напряжении и обычно при более высоком токе. Фактически, вы можете установить их, рассчитанные на ток до 80 ампер. Однако большинству людей это не нужно.Вы будете очень довольны тем, что достаточно, чтобы восстановить около 60% заряда батареи, потому что ваш типичный дневной цикл должен составлять от 20% до 80%. На 240-мильном Tesla Model 3 вы можете получить это за 8 часов всего с 5 кВт, что вы получаете от вилки на 30 ампер, той же, что работает в вашей сушилке. (На любой вилке автомобиль заряжается на 80% от полного тока, в данном случае на 24 ампера.) Такая схема полностью восстановит вас практически в любой день, когда вы едете, особенно если у вас дома более 8 часов. Вам действительно не нужно быстрее.Тесла обычного диапазона не может потреблять более 32 ампер в любом случае (например, схема на 40 ампер), но вам просто не нужно даже это. Если вы можете его получить, вы, конечно, должны его взять, но вам не следует тратить тысячи, чтобы получить дополнительный импульс.
Ваш электрик может сказать вам, что вам нужна новая панель для вилки на 50 ампер, но вы можете вставить вилку на 30 или 20 ампер без новой панели, что может сэкономить вам состояние.
Это зарядное устройство уровня 2 на 20 ампер будет восстанавливать около 14 миль за каждый час, который вы заряжаете, или около 110 миль за 8 часов ночи.Для большинства людей этого более чем достаточно — опять же, помните, что средняя машина проезжает 40 миль в день. Вы найдете несколько дней или несколько дней, когда вы не насытитесь, но вы можете найти только пару дней в году, для которых требуется нагнетатель. Опять же, вы не хотите медлить, но если это сэкономит вам 3000 долларов, чтобы перейти на 20 ампер вместо 50, то сделайте это. Попросите электрика установить вилку «6-20» на 240 В при 20 А. Он использует горизонтальный штифт (например, 20а, изображенный выше), но с другой стороны.Купите этот адаптер для своей машины.
Если у вас действительно выделенная вилка (это единственное, что есть в выключателе), то во многих случаях электрик может за небольшие деньги заменить обычную розетку на 120 В на розетку на 240 В для удвоенной скорости зарядки, заменить вилку и выключатель, если проводка рассчитана на более высокое напряжение. Спросите об этом — он почти наверняка сможет выдержать максимальную нагрузку на вашу панель. (В то время как в США обычные розетки работают от 120 В, а большая часть остального мира работает от 220 В, дома в США могут устанавливать розетки на 240 В, и для этого существует устоявшийся стандарт.)
Совместное использование с сушилкой
В большинстве домов есть электрическая розетка на 30 ампер для вашей сушилки. Вам может быть легко перейти на сушилку на природном газе, особенно если вы настроены на новую сушилку. Они стоят немного дороже, но они стоят немного дешевле в эксплуатации и, таким образом, экономят деньги в долгосрочной перспективе. Они также стоят одинаково днем и ночью. Вам действительно нужно установить газопровод в прачечной. Добавление этого может стоить реальных денег — или быть дешевым — в зависимости от того, как далеко это еще предстоит.Возможно, вы даже сможете продать свою электрическую сушилку кому-нибудь из Craigslist.
Если вы сделаете это, вы снимете нагрузку на 30 ампер со своего дома, и теперь вы можете добавить линию на 30 ампер для своего автомобиля без необходимости обновления обслуживания. В некоторых случаях электрик может просто проложить линию от того места, где находится (была) вилка электрической сушилки, до места, где находится ваша машина. Этой мощности более чем достаточно для ваших нужд, и хотя новая газовая сушилка не бесплатна, она может быть самым дешевым вариантом из всех.
Вы также можете купить устройство под названием «Dryer Buddy» примерно за 350 долларов, которое позволяет подключать машину и сушилку к одной розетке, если ваша машина припаркована рядом с сушилкой.Это устройство просто видит, когда сушилка включена, и отключает зарядку автомобиля, когда она включена. Это тоже относительно дешевое решение. Если вы не включите сушильную машину после полуночи, вы даже не заметите, что у вас общая розетка.
Умное зарядное устройство
По правде говоря, хотя электрический кодекс требует, чтобы ваш дом был в состоянии справиться со всем, что включается одновременно, — сушилкой, духовкой, кондиционером и автомобилем — на самом деле вам никогда не нужно этого делать. Если бы автомобильные зарядные устройства были умными, они бы поставлялись со схемами, которые определяют, когда другие устройства включены, и уменьшают или прекращают зарядку автомобиля, когда это происходит, что является очень редким событием.Такие зарядные устройства позволили бы установить автомобильную зарядку без обновления сервиса. К сожалению, их еще нет. В Канаде есть устройство под названием DCC-9, которое можно вставить в вашу электрическую коробку и отключить питание зарядного устройства, когда включены другие устройства. К сожалению, это стоит около 1000 долларов, когда это то, что должно поставляться в комплекте с зарядным устройством почти бесплатно. Но это может быть намного дешевле, чем обновление услуги. Когда-нибудь эта технология может стать дешевле и проще в установке. Устройство с открытым исходным кодом, известное как SmartEVSE, может это сделать, но требует более продвинутых знаний по настройке.
А как насчет высокого класса?
Этот совет предназначен для тех, у кого дома есть сеть на 100 ампер. Если у вас более крупный сервис, например, на 200 ампер, нет причин не устанавливать хорошую схему на вилку на 50 ампер, известную как вилка 14-50 — ту же самую, которую используют большие дома на колесах. Вы не можете использовать все это, но вы можете купить электромобиль большего размера в будущем, и вы можете даже купить два электромобиля и пожелать получить 60 или более ампер. Цена на провод большего диаметра, чем вам нужно, может лишь незначительно добавить к цене вашей установки.Настенные соединители Tesla имеют приятную особенность, которая позволяет им «шлейфовать» и распределять мощность между двумя из них, когда у вас есть два Tesla.
Даже если вы выберете одну из описанных более дешевых вилок, например 6-20, вам следует подвести к ней более толстый провод, способный выдержать ток 30, 40 или 50 ампер. Цена. Если вы это сделаете, и позже вы обновите домашнюю службу, вам не нужно будет перепрограммировать эту схему, чтобы получить эту максимальную мощность.
Конечно, могут быть и другие причины для повышения качества обслуживания в вашем доме.Это немного безопаснее, и в нем есть место для других расширений, которые вы можете сделать в будущем, например, большего количества автомобилей, кондиционирования воздуха, гидромассажной ванны и прочего. Все эти причины могут оправдать модернизацию — основной целью этой статьи было выяснить, когда машина сама по себе не нуждается в этом.
Кстати, если ваш работодатель дает вам бесплатную зарядку на работе, то, конечно, воспользуйтесь этой привилегией. Это может означать немного меньшее удобство при парковке или может означать место премиум-класса. Даже в этом случае у вас все равно должен быть дома хотя бы первый уровень, так как это дешево.Это будет держать вас в тонусе в выходные и праздничные дни.
При зарядке
Ваша энергетическая компания может предложить вам выставление счетов за электроэнергию по времени использования. Это означает, что вместо того, чтобы платить фиксированную ставку в течение всего дня, вы платите более высокие ставки в часы пик (обычно во второй половине дня и ранними вечерами) и более низкие ставки в непиковые часы (ночью, а иногда и утром). использование в непиковое время. Если вы заряжаете машину ночью, вы именно этим и занимаетесь, и это большая победа для автовладельцев.Фактически, в Калифорнии и некоторых других местах владельцы электромобилей могут запросить специальный тариф «сверхвысокого времени использования», который даже дешевле в ночное время и доступен только для электромобилей. Хорошая новость: если вы получаете эту ставку, то ночью вы платите очень низкую цену за машину. Плохая новость заключается в том, что дневная норма довольно высока, и тогда вам стоит избегать таких вещей, как использование сушилки. Если вы много кондиционируете, это может не быть победой, но обычно так оно и есть.
Другой недостаток заключается в том, что вы не заряжаете свою машину во время пика, так что, если у вас есть только первый уровень, в дне будет меньше часов, когда вы сможете восстановиться.Если вы можете заряжать 24 часа в сутки, даже Level One может добавить много энергии в день в те дни, когда машина остается дома.
Прочтите / оставьте комментарии здесь
Что вам нужно знать
Одним из наиболее серьезных препятствий на пути к вождению электромобиля, по всей видимости, является потребность в домашней зарядной станции.
В то время как подключаемые к электросети гибриды можно заряжать в течение ночи с помощью зарядных шнуров на 120 В, у водителей с аккумулятором действительно должен быть доступ к зарядной станции уровня 2 на 240 В.
Они позволят перезарядить полную аккумуляторную батарею от 4 до 9 часов, в зависимости от конкретного автомобиля.
НЕ ПРОПУСТИТЕ: Установка зарядной станции для электромобилей: этот старый дом показывает вам, как
Многие владельцы захотят переоборудовать зарядную станцию в существующий гараж, но, чтобы изложить принципы, мы начинаем с того, что нужно для установки станции в строящийся или капитально реконструируемый гараж.
Мы только что прошли через этот процесс для нового гаража в горах Катскилл в Нью-Йорке.(Обратите внимание, это относится только к Северной Америке!)
Есть несколько шагов, но важно понимать, что проводка — это первый шаг, отдельный от зарядной станции, поскольку позже драйверы могут решить перейти на более мощную станцию.
Коробка выключателя, показывающая цепь 240 В для зарядной станции электромобиля
Во-первых, поработайте со своим подрядчиком и электриком, чтобы установить выделенную 240-вольтовую линию на 1 или 2 фута ниже того места, где вы планируете разместить свою зарядную станцию.
Мы разместили наш в углу здания, чтобы можно было подзарядить машину внутри, или мы могли вывести шнур под дверь гаража или через обычную дверь сбоку здания.
Многие подрядчики не имеют опыта работы со станциями зарядки электромобилей, поэтому вам, возможно, придется обучить их.
ТАКЖЕ: Зарядка электромобилей: основы, которые вам нужно знать
Самый простой способ выразить это в контексте — это такая же схема, как и в электрических сушилках для одежды или в печах.
Во-вторых, убедитесь, что ваша новая схема рассчитана на 50 А, что означает скорость зарядки 40 А (с использованием 80 процентов емкости схемы).
Даже если ваша первая зарядная станция рассчитана только на 24 А (как и многие менее дорогие), вы захотите «подготовить» проводку в гараже к будущему.
Розетка NEMA 6-50
В-третьих, попросите электрика установить розетку NEMA 6-50 — ту, которая используется на большинстве зарядных станций без проводов — в стене под выбранным местом.
Один электрик, с которым мы поговорили, предпочел проводку, которая устраняет тепловое сопротивление между вилкой и розеткой, но мы хотели позволить зарядной станции идти с нами, если мы переедем.
В-четвертых, как только у вас будет проводка в гараже, ЗАТЕМ выберите зарядную станцию и надежно прикрепите ее к стене.
ПРОВЕРКА: В Калифорнии арендаторы теперь могут устанавливать зарядные станции для электромобилей (август 2014 г.)
Большинство людей купят новый; нам посчастливилось иметь подержанный, подаренный нам участником Green Car Reports и защитником электромобилей Томом Молоуни, который занимался модернизацией.(Спасибо, Том!)
Сегодня на рынке представлено более десятка зарядных станций.
Их можно купить непосредственно у производителей или найти в крупных магазинах, таких как Best Buy, Home Depot или Lowe’s — на их веб-сайтах, если они не обязательно есть в наличии в вашем местном магазине.
Заглушка NEMA 6-50
О чем следует помнить:
- Ищите возможность зарядки не менее 24 А; Лучше 40 Ампер, но дороже
- Скорость зарядки должна быть не менее 7.2 киловатта, которые подходят как для Chevy Volts (3,3 или 3,6 кВт), так и для более мощных автомобилей, таких как Nissan Leafs и BMW i3s (6,6 и 7,2 кВт, соответственно)
- Убедитесь, что на нем есть вилка NEMA 6-50!
- Некоторые зарядные станции являются «тупыми», в то время как другие поставляются производителями (например, ChargePoint), которые предлагают онлайн-соединение между вашим зарядным устройством и приложением для телефона и / или онлайн-сайтом, который покажет вам мгновенную и совокупную статистику зарядки
- Убедитесь, что шнур достаточно длинный, чтобы добраться до автомобиля, припаркованного за пределами гаража.Мы бы предложили минимум 16 футов, а 25 футов вполне оправдывают дополнительные затраты.
Розетка NEMA 6-50
Это краткая и простая версия того, что вам нужно знать. Мы обновим эту статью, если получим дополнительные советы и рекомендации от читателей или комментаторов.
Помните: это не сложнее, чем электрическая сушилка для одежды — а их миллионы в гаражах по всей Северной Америке.
_______________________________________
Следите за сообщениями GreenCarReports в Facebook и Twitter.
Как выбрать домашнее зарядное устройство для электромобилей
1
Скорость: Как быстро вы хотите заряжать?
Все зарядные устройства уровня 2 используют 240 В, но скорость зарядки зависит от силы тока зарядного устройства или электрического тока. Ваша потребность в скорости будет варьироваться в зависимости от дальности полета вашего электромобиля, ваших поездок на работу и стиля вождения: автомобиль с меньшим запасом хода, длительная поездка на работу или постоянное движение на максимальной скорости могут означать, что вы могли бы получить выгоду от более быстрой зарядки дома.Большинство электромобилей могут потреблять около 32 ампер, что увеличивает запас хода на 25 миль в час, поэтому зарядная станция на 32 ампера является хорошим выбором для многих транспортных средств. Вы также можете увеличить скорость или подготовиться к следующему автомобилю с более быстрым зарядным устройством на 50 А, которое может увеличить запас хода примерно на 37 миль за час.
2
Поставка: Сколько места на вашей электрической панели?
Как уже отмечалось, для всех зарядных устройств уровня 2 требуется электрическое соединение на 240 В.Вам нужно будет выбрать зарядное устройство с силой тока или током, которое подходит для вашего автомобиля и доступной электрической мощности вашего дома. Согласно Национальному электротехническому кодексу, электрическая цепь должна быть рассчитана на силу тока на 25% больше, чем выходная мощность вашего зарядного устройства. Например, если вы хотите купить зарядное устройство уровня 2 на 40 ампер, вам понадобится автоматический выключатель, рассчитанный как минимум на 50 ампер. (Или вы можете получить гибкое домашнее зарядное устройство, такое как ChargePoint Home Flex, которое вы можете настроить на силу тока, подходящую для вашего дома.Проверьте свою электрическую панель, чтобы узнать, сколько ампер доступно для зарядки в вашем доме: откройте дверцу панели и посмотрите, есть ли неиспользуемый автоматический выключатель, или поговорите с электриком. Если ваша панель уже заполнена или почти заполнена, вам может потребоваться обновить электрическое обслуживание.
Краткое руководство по количеству тока, необходимого для каждой скорости зарядки
| 20A | 16A | 19 км (12 миль) |
| 30A | 24A | 18 миль (29 км) |
| 40A | 32A | 25 миль (40 км) |
| 50A | 40A | 30 миль (48 км) |
| 60A | 48A | 36 миль (58 км) |
| 70A / 80A | 50A | 60 км (37 миль) |
3
Местоположение: Куда вы хотите поставить зарядное устройство?
По возможности установите домашнее зарядное устройство рядом с электрической панелью.Вашему электрику может потребоваться проложить кабелепровод от вашей панели к месту, где вы будете заряжать, а большая часть трубопровода может стать дорогостоящей. Установка зарядного устройства рядом с воротами гаража может упростить зарядку нескольких автомобилей, а устойчивое к атмосферным воздействиям зарядное устройство, предназначенное для использования на открытом воздухе, дает вам возможность установить его в помещении или на улице в зависимости от того, где вы хотите припарковаться. Использование контура осушителя обычно небезопасно для зарядных устройств, но ищите зарядное устройство, которое может использовать вилку NEMA 6-50 или 14-50, два распространенных типа вилок, которые электрики могут легко установить.
4
Безопасность и надежность: Насколько важны для вас безопасность и надежность?
Отдыхайте спокойно с зарядным устройством, которое было протестировано и сертифицировано национально признанной испытательной лабораторией, чтобы убедиться, что оно безопасно для использования в вашем доме и с вашим электромобилем. Сертификация ENERGY STAR показывает, что зарядное устройство потребляет минимальное количество энергии, когда не заряжается, что может помочь снизить ваши счета за электроэнергию. Портативное зарядное устройство может показаться привлекательным для путешествий, но работа с лежащими на земле кабелями и разъемами быстро устаревает, когда вы заряжаете их почти ежедневно — и это не очень безопасно, особенно если у вас бегают маленькие (животные или люди).Подумайте о приобретении настенной станции с безопасным местом для подвешивания зарядного кабеля и разъема, когда они не подключены к розетке.
Обязательно ознакомьтесь с условиями гарантии и поддержки, доступными для зарядного устройства, которое вы хотите приобрести, а также с репутацией компании-производителя. Обязательным условием является трехлетняя гарантия от уважаемой компании, занимающейся зарядкой, и круглосуточная поддержка по телефону без выходных, когда вам нужна зарядка, но вы не можете что-то придумать.
5
Экономия: поможет ли мне зарядное устройство сэкономить деньги?
Многие коммунальные предприятия имеют специальные тарифные планы для зарядки электромобилей, которые экономят ваши деньги, если вы заряжаете их в непиковое время (обычно в ночное время).Вы можете спросить у местного коммунального предприятия, доступен ли такой план, и получить зарядное устройство со встроенным расписанием, чтобы вам не приходилось ложиться до полуночи, чтобы подключиться к сети. (Хотя многие автомобили поддерживают планирование зарядки, использование автомобиля для планирования зарядки может помешать зарядке, когда вы находитесь вдали от дома и в пути.) Местное коммунальное предприятие также может предлагать субсидии и скидки на домашнюю зарядку. Эти стимулы часто требуют, чтобы зарядные устройства были умными (с включенным Wi-Fi), чтобы соответствовать требованиям.
6
Smart Особенности: Что еще может сделать зарядное устройство?
Подобрать подходящее зарядное устройство — это одно.Собственно с его помощью можно и другое. Некоторые «умные» зарядные устройства для электромобилей с поддержкой Wi-Fi подключаются к приложению, чтобы управлять зарядкой, устанавливать расписание и получать удобные напоминания о зарядке. Если вы фанат данных или просто хотите узнать, сколько именно вы тратите на зарядку, приложение также может помочь вам отслеживать расходы на зарядку и пробег в одном месте без каких-либо дополнительных усилий. Если у вас есть домашнее зарядное устройство ChargePoint, приложение ChargePoint показывает вашу общедоступную активность ChargePoint вместе с домашней зарядкой.Умные зарядные устройства также автоматически обновляются новыми функциями.
7
Стоимость: Сколько это будет стоить?
Как и все остальное, вы получаете то, за что платите. Среднее домашнее зарядное устройство для электромобиля стоит около 500-900 долларов, что примерно вдвое меньше, чем большинство водителей платят за бензин в год. Вы, вероятно, будете хранить домашнее зарядное устройство в течение многих лет, беря его с собой и (если возможно) регулируя силу тока для вашей следующей машины.Ваши вложения в электромобиль стоит защитить с помощью умного зарядного устройства, прошедшего испытания на безопасность и имеющего гарантию. Более дешевые зарядные устройства могут не проходить проверку на безопасность и могут не иметь полезных функций, таких как возможность устанавливать напоминания и планировать зарядку. Выберите зарядное устройство, которое не только защитит ваш автомобиль и дом, но и поможет вам сэкономить деньги на зарядке по расписанию и возможных скидках, для которых может потребоваться сертификат безопасности и «умная» зарядка.
8
Теперь, когда вы знаете, что нужно учитывать при покупке домашнего зарядного устройства, пора взглянуть на ваши варианты.ChargePoint Home Flex может заряжать до 50 ампер, что увеличивает запас хода до 37 миль в час, поддерживает электрическую мощность вашего дома, может быть установлен в помещении или на улице, внесен в список UL для обеспечения безопасности, включает интеллектуальные функции, такие как зарядка по расписанию, и является доступным по цене. инвестиции.
Подробнее о Flex
Бортовые зарядные устройства и зарядные станции для электромобилей
По мере того, как мир готовится к революции электромобилей, верно то, что скорость адаптации низкая.Электромобили (электромобили), несмотря на то, что они более экологичный, плавный и дешевый вид транспорта, пока не кажутся практичными. Причина в двух словах: Стоимость и Экосистема. В настоящее время электромобили оцениваются в основном на уровне бензиновых автомобилей, что делает их менее важным выбором для покупателей. Ожидается, что развитие аккумуляторных технологий и государственные схемы снизят стоимость электромобилей в будущем.
Вторая часть заключается в том, что для покупателей не существует надлежащей экосистемы, позволяющей без особых хлопот пользоваться электромобилем.Под «Экосистемой» я имею в виду зарядные станции для зарядки вашего электромобиля, когда у вас заканчивается заряд батареи. Представьте, что вы используете бензиновый автомобиль, когда у вас нет заправочных станций в вашем городе, и единственное место, где вы можете заправиться, — это ваш дом, к тому же вам понадобится как минимум 6-8 часов, чтобы зарядить типичный электромобиль. Многие компании, такие как Tesla, EVgo, точки зарядки и т. Д., Уже осознали эту проблему, установив зарядные станции по всей стране. Что касается таких стран, как Нидерланды, которые пообещали отказаться от бензиновых двигателей к 2035 году, они уверены, что дороги будущего будут заменены электромобилями вместо двигателей внутреннего сгорания, и вокруг нас появится множество станций зарядки электромобилей.
Но, , как работают зарядные станции для электромобилей ? Может ли одна зарядная станция заряжать все типы электромобилей? Какие бывают типы зарядного устройства для электромобилей ? Какие протоколы используются для зарядных устройств для электромобилей? В этой статье мы обсудим ответы на все эти вопросы, а также поймем, что представляет собой зарядная станция для электромобилей и стоящие за ней подсистемы . Прежде чем идти дальше, вы должны прочитать об аккумуляторах, используемых в электромобиле, и о том, как система управления батареями работает внутри электромобиля.
Оборудование поставки электромобилей (EVSE)Оборудование, составляющее Зарядную станцию для электромобилей, вместе называется Оборудование для снабжения электромобилей (EVSE). Термин более популярен и относится только к зарядным станциям. Некоторые люди также называют его ECS, что означает электрическая зарядная станция.
EVSE разработан и спроектирован для зарядки аккумуляторной батареи с использованием сети для подачи энергии; эти аккумуляторные батареи могут присутствовать в электромобиле (EV) или в подключаемом к сети электромобиле (PEV).Питание, разъем и протокол для этих EVSE будут различаться в зависимости от конструкции, которую мы обсудим в этой статье.
Бортовые зарядные устройства и зарядные станцииПрежде чем мы перейдем к зарядным станциям, важно понять, что находится внутри электромобиля и к какой части будет подключено зарядное устройство. Большинство электромобилей сегодня поставляются с бортовым зарядным устройством (OBC ), и производитель также предоставляет зарядное устройство вместе с автомобилем. Эти зарядные устройства вместе с бортовым зарядным устройством могут использоваться покупателем для зарядки своего электромобиля от домашней розетки, как только он / она получит его домой.Но эти зарядные устройства очень просты и не имеют каких-либо дополнительных функций, поэтому для зарядки типичного электромобиля обычно требуется около 8 часов.
Типы зарядных станций для электромобилей (EVSE) Зарядные станцииможно разделить на два типа: зарядные станции переменного тока и зарядные станции постоянного тока.
Зарядная станция переменного тока , как следует из названия, обеспечивает питание переменного тока от сети для электромобиля, которое затем преобразуется в постоянный ток с помощью бортового зарядного устройства для зарядки автомобиля.Эти зарядные устройства также называются зарядными устройствами уровня 1 и уровня 2 , которые используются в жилых и коммерческих помещениях. Преимущество зарядной станции переменного тока заключается в том, что бортовое зарядное устройство будет регулировать напряжение и ток в соответствии с требованиями для электромобиля, поэтому для зарядной станции необязательно связываться с электромобилем. Недостатком является низкая выходная мощность, увеличивающая время зарядки. Типичная система зарядки переменного тока показана на рисунке ниже. Как мы видим, переменный ток из сети подается напрямую в OBC через EVSE, затем OBC преобразует его в постоянный ток и заряжает батарею через BMS.Контрольный провод используется для определения типа зарядного устройства, подключенного к электромобилю, и установки необходимого входного тока для OBC. Мы обсудим это позже.
Зарядная станция постоянного тока получает питание переменного тока от сети, преобразует его в напряжение постоянного тока и использует его для зарядки аккумулятора напрямую, минуя бортовое зарядное устройство (OBS). Эти зарядные устройства обычно выдают высокое напряжение до 600 В и ток до 400 А, что позволяет заряжать электромобиль менее чем за 30 минут по сравнению с 8-16 часами при использовании зарядного устройства переменного тока.Они также называются зарядными устройствами уровня 3 и широко известны как зарядные устройства постоянного тока (DCFC) или суперзарядные устройства. Преимуществом этого типа зарядного устройства является его быстрое время зарядки, а недостатком — сложная инженерия. , где ему необходимо связываться с электромобилем, чтобы заряжать его эффективно и безопасно. Типичная система зарядки постоянным током показана ниже, поскольку вы можете видеть, что EVSE подает постоянный ток непосредственно на аккумулятор, минуя OBS. EVSE скомпонован стеками для обеспечения высокого тока, при этом один стек не сможет обеспечить высокий ток из-за ограничений переключателя мощности.
Обычно зарядные устройства уровня 1 предназначены для использования в жилых помещениях. — это зарядные устройства, которые поставляются производителями вместе с электромобилем, которые можно использовать для зарядки электромобиля от стандартных домашних розеток. Итак, они работают от однофазного источника переменного тока и могут выдавать от 12 до 16 А, а зарядка электромобиля мощностью 24 кВтч занимает около 17 часов. Зарядное устройство уровня 1 не играет большой роли в зарядных станциях.
Зарядное устройство уровня 2 предоставляется как обновление для зарядного устройства уровня 1 , оно может быть установлено в доме по специальному запросу при условии, что в доме имеется источник питания с разделением фаз, или может использоваться в общественных / коммерческих зарядных станциях в качестве хорошо.Эти зарядные устройства могут обеспечивать выходной ток до 80 А из-за высокого входного напряжения и могут заряжать электромобиль за 8 часов. Зарядное устройство Level 3 или суперзарядное устройство предназначены только для общественных зарядных станций. Они требуют многофазного переменного тока от сети и потребляют более 240 кВт, что почти в 10 раз больше, чем у обычных кондиционеров в нашем доме. Таким образом, для работы этих зарядных устройств требуется специальное разрешение от сети.
Зарядные устройства Уровня 2 и Уровня 3 считаются более эффективными, чем Зарядное устройство Уровня 1, поскольку преобразование переменного / постоянного и постоянного / постоянного тока происходит в самом EVSE.Из-за огромного размера и сложности зарядных устройств уровня 2 и уровня 3 их нельзя встроить в электромобиль, так как это увеличит вес и снизит эффективность электромобиля.
Зарядная станция Тип | Уровень заряда | Напряжение и ток питания переменного тока | Зарядное устройство Мощность | Время зарядки аккумуляторной батареи 24 кВт / ч |
Зарядная станция переменного тока | Уровень 1 — Жилой | Однофазный — 120/230 В и от ~ 12 до 16 А | ~ 1.От 44 кВт до ~ 1,92 кВт | ~ 17 часов |
Зарядная станция переменного тока | Уровень 2 — Коммерческий | , разделенная фаза — 208/240 В и ~ 15 до 80 А | от ~ 3,1 кВт до ~ 19,2 кВт | ~ 8 часов |
Зарядная станция постоянного тока | Уровень 3 — Нагнетатель | Однофазный — 300/600 В и ~ 400 А | ~ 120 кВт до ~ 240 кВт | ~ 30 минут |
Так же, как европейцы работают при 220 В 50 Гц, а американцы работают при 110 В 60 Гц, электромобили также имеют разные типы зарядных разъемов в зависимости от страны, в которой они производятся.Это привело к замешательству производителей ESVE, поскольку их нельзя легко сделать универсальными для всех электромобилей. Основные классификации разъемов для зарядных устройств переменного тока и зарядных устройств постоянного тока приведены ниже.
Розетки переменного тока для зарядки электромобилей :
Среди трех розеток наиболее распространенным типом розеток для зарядки переменного тока является розетка JSAE1772 , популярная в Северной Америке. Как вы можете видеть, штекер / разъем имеет несколько соединений: три широких контакта предназначены для фазы, нейтрали и заземления, а два маленьких контакта используются для связи между зарядным устройством и электромобилем (интерфейс пилота), мы обсудим это позже.Mennekes или VDE-AR-E используется в Европе для трехфазной системы зарядки переменного тока и, следовательно, может выдавать высокую мощность до 44 кВт. Le-Grand также представляет собой аналогичную розетку с защитной шторкой для предотвращения попадания мусора в розетку для зарядки. Согласно техническим стандартам, только розетки HSAE 1772 и VDE-AR-E предлагается использовать во всех зарядных устройствах переменного тока будущего.
Зарядные розетки постоянного тока для электромобилей :
На стороне зарядного устройства постоянного тока у нас есть розетка CHAdeMO для зарядного устройства , которая является наиболее популярным типом розеток.Он был представлен Японией и вскоре адаптирован Францией и Кореей. Сегодня большинство электромобилей, таких как Nissan Leaf, Kia и т. Д., Имеют эти типы розеток. Разъем имеет два широких контакта для шин питания постоянного тока и контакты для протокола CAN. Как мы знаем, зарядные устройства постоянного тока уровня 3 не используют бортовое зарядное устройство и, следовательно, должны обеспечивать необходимое напряжение и ток для аккумуляторной батареи электромобиля. Это осуществляется путем установления канала связи (пилотного канала) через протокол сети управления (CAN) с BMS аккумуляторной батареи.Затем BMS дает команду зарядному устройству начать процесс зарядки, контролирует его, а затем запрашивает зарядное устройство, чтобы оно прекратило зарядку.
У автомобилей Tesla есть свой собственный тип зарядных устройств, называемый суперзарядными устройствами , и, следовательно, они имеют свой собственный тип разъемов, как показано выше. Но они продают адаптер, который может преобразовать их порт для зарядки от зарядных устройств CHAdeMO или CSS. Зарядное устройство CDD — еще одно популярное гнездо для зарядного устройства, которое сочетает в себе зарядные устройства как переменного, так и постоянного тока.Как вы можете видеть на изображении, зарядное устройство разделено на два сегмента для поддержки постоянного и переменного тока. Он может поддерживать CAN и Power Line Communication (PLC) и широко используется в европейских автомобилях, таких как Audi, BMW, Ford, GM, Porsche и т. Д. Он может поддерживать выход постоянного тока до 400 кВт и выход переменного тока 43 кВт.
Зарядная станция переменного тока EVSE — Зарядные устройства уровня 1 и уровня 2Зарядная станция уровня 1 и уровня 2 просто должна подавать питание переменного тока на бортовое зарядное устройство в электромобиле, которое затем позаботится о процессе зарядки; это может показаться на первый взгляд.Но они несут ответственность за подтверждение правильного количества энергии от сети, требуемого аккумуляторной батареей электромобиля, посредством связи с ним через пилотный провод. Подсистемы, присутствующие в типичной зарядной станции переменного тока, представленные в учебном документе TI, показаны ниже.
Зарядные устройства уровня 1 имеют максимальный выходной ток 16 А, из-за ограничений бытовых розеток, в то время как зарядные устройства уровня 2 могут обеспечить до 80 А при работе от трехфазного источника питания.Зарядные устройства переменного тока Уровня 1 и Уровня 2 обычно используют стандартные разъемы SAEJ1772.
Как вы можете видеть, линия питания переменного тока (L1 и L2) подключена к разъему J1772 через реле. Это реле будет замкнуто, чтобы начать процесс зарядки, и разомкнуто, когда зарядка будет завершена. Связь с пилотным сигналом используется для определения состояния батареи, и центральная система обработки данных решает, сколько энергии должно подаваться на бортовое зарядное устройство. Мы обсудим это позже.
Блок питания состоит из преобразователя AC / DC , который принимает сеть переменного тока и преобразует ее в 15 В постоянного тока с помощью схемы переключения. Эти 15 В затем подаются на регулятор, который состоит из преобразователя постоянного / постоянного тока , который использует три разных понижающих регулятора для регулирования 12 В, 5 В и 3,3 В, которые используются для питания датчиков, дисплеев и контроллеров в зарядном устройстве. Система измерения состоит из цепей измерения V / I , которые используются для измерения переменного тока и переменного напряжения.На приведенной выше блок-схеме трансформатор тока (CT) используется для измерения входного тока, но также можно использовать шунтирующий или магнитный метод. Напряжение измеряется с обеих сторон реле, чтобы узнать, открыто или закрыто реле. Поскольку подсистема измерения имеет дело с переменным напряжением и током, она цифрово изолирована от подсистемы обработки хоста.
Подсистема обработки хоста состоит из основного микроконтроллера, который получает информацию от пилотной связи и на основе информации запускает реле, используя схемы драйвера реле.Он также контролирует ток и напряжение, используя значения, предоставляемые подсистемой измерения, и при необходимости принимает корректирующие меры. Этот контроллер также будет иметь дисплей, EEPROM и RTC для предоставления пользователю полезной информации, такой как время зарядки, текущий статус и т. Д.
Связь с пилотным проводом в EVSE (зарядное устройство переменного тока)В зарядных устройствах переменного тока скорость зарядки, то есть требуемый входной ток, фактически определяется самим электромобилем. Не всем электромобилям требуется одинаковое количество входного зарядного тока, и, следовательно, зарядное устройство переменного тока должно взаимодействовать с электромобилем, чтобы узнать требуемый входной ток и выполнить квитирование до того, как зарядка действительно может начаться, эта связь называется Pilot Wire связью .
Обычно в зарядных устройствах переменного тока используется кабель J1772, который имеет две точки на зарядном устройстве, кроме линий электропередач. Эти две сигнальные линии помогают зарядному устройству обмениваться данными с электромобилем через сигналы ШИМ +/- 12 В. По умолчанию сигнальные контакты на выходе EVSE + 12В, при подключении к электромобилю это будет уменьшено до 9В из-за нагрузочного резистора, присутствующего в электромобиле, это сигнализирует EVSE о том, что разъем был подключен к электромобилю. После этого EVSE отправит ШИМ-сигнал величиной 12 В и значением рабочего цикла, соответствующим максимальному току, который он может выдать.Если электромобиль в порядке с этим значением тока, он выполняет квитирование, изменяя сопротивление нагрузки и понижая напряжение ШИМ до 6 В, после чего начинается зарядка.
Приведенный выше график иллюстрирует обмен данными между EV и EVSE. Как вы можете видеть изначально, когда EVSE не подключен к выходу EVSE 12 В, как только он подключается, он падает до 9 В и запускается сигнал ШИМ. В данном случае рабочий цикл сигнала ШИМ составляет 50%. означает, что доступный входной ток составляет 30 А (максимальная мощность 60 А).Если бортовые зарядные устройства электромобилей могут работать с этим током, тогда электромобиль сигнализирует о рукопожатии, изменяя сопротивление нагрузки, и теперь сигнал ШИМ падает до 6 В. Зарядка начинается с этого момента и будет продолжаться до тех пор, пока сигнал ШИМ колеблется между 6 В и -12 В. Электромобиль снова изменит сопротивление нагрузки, когда процесс зарядки будет завершен, чтобы подать сигнал зарядному устройству на отключение.
Зарядная станция постоянного тока EVSE — Зарядные устройства 3-го уровняЗарядные станции третьего уровня более сложны, чем уровни 1 и 2, поскольку преобразование постоянного / постоянного тока для аккумуляторной батареи должно выполняться самим EVSE.Поскольку EVSE постоянного тока обходит бортовое зарядное устройство, он должен знать все жизненно важные параметры аккумуляторной батареи, чтобы безопасно заряжать ее, поэтому между EVSE и BMS электромобиля должен быть установлен CAN или PLC (Power Line Communication). Зарядное устройство уровня 3 обычно использует разъем для зарядного устройства CHAdeMO, но другие разъемы, такие как комбинированный разъем для зарядки J1772 и разъем Tesla, также адаптируются различными производителями, эти зарядные устройства могут подавать до 200 А непосредственно на аккумулятор, чтобы зарядить электромобиль менее чем за 30 минут. .Типичная упрощенная блок-схема подсистемы зарядной станции постоянного тока показана ниже.
Система здесь чрезмерно упрощена за счет удаления систем, которые мы обсуждали ранее в системе зарядки переменного тока. Зарядное устройство уровня 3 всегда работает от трехфазного источника переменного тока , поэтому преобразователь переменного / постоянного тока должен принимать трехфазное питание и преобразовывать его в постоянный ток 40 В или выше. Это постоянное напряжение затем будет повышено до более высокого уровня (350-700 В) в соответствии с требованиями аккумуляторной батареи.Выходное напряжение и ток будут определяться BMS EV , которые затем будут переданы в EVSE через связь CAN / PLC. Большинство этих зарядных устройств уровня 3 будет размещено на зарядных станциях для общественного доступа, и, следовательно, устройство человеко-машинного интерфейса (HMI) станет обязательным. Некоторые EVSE также будут иметь беспроводные функции, такие как NFC, Bluetooth, функции шлюза онлайн-платежей и т. Д., Чтобы облегчить общедоступное использование.
Технологическая проблема связана с подсистемами преобразователя переменного / постоянного тока и преобразователя постоянного / постоянного тока модуля.Поскольку зарядное устройство потребляет большой ток от сети, требуется надлежащая система коррекции коэффициента мощности . Кроме того, преобразователи работают с очень сильным током, а силовые электронные переключатели внутри них, такие как MOSFET и IGBT, не могут работать как единое целое. Следовательно, обычно блоки преобразователя делятся на небольшие блоки, которые затем объединяются параллельно для обеспечения высокого тока.
Достижения в EVSEМало кто утверждает, что электромобили не являются полностью экологичными, если они питаются от электроэнергии, вырабатываемой на невозобновляемых электростанциях, таких как угольные, ядерные и т. Д.Хорошо, что EVSE на солнечных батареях постепенно набирают популярность. Из-за размера, эффективности и веса солнечной панели невозможно использовать электромобили напрямую от солнечной энергии. Но EVSE, с другой стороны, может потреблять энергию от солнечной панели вместо сети. Обратной стороной является огромная начальная стоимость и низкая эффективность, поскольку солнечная энергия должна храниться в батареях, а затем снова передаваться на электромобили. Кроме того, эффективность солнечной панели очень низкая (44,5% — это самый высокий показатель на сегодняшний день), и ее технология все еще требует разработки, чтобы сделать ее доступным обновлением.
Еще одним заметным достижением является система Vehicle to Grid (V2G) . При этом аккумулятор в электромобиле может выступать в качестве источника питания для бытовой техники. Современные электромобили поставляются с огромным аккумулятором емкостью до 100 кВт / ч или более, что делает их легким портативным электростанцией. Таким образом, с правильным инвертором мощность этих аккумуляторных блоков может подаваться в сеть в часы пиковой нагрузки. Затем эти электромобили можно доставить на станции, работающие на солнечной энергии, чтобы снова зарядить их, создав полностью зеленую экосистему.
Установка зарядной станции для электромобилей в ИндииПоскольку электромобили становятся быстро популярными в Индии, мы уже можем заметить, что многие установки EVSE появляются в крупных городах Индии. Поскольку правила все еще стандартизированы для Индии, следующие общие проблемы при создании EVSE в Индии.
1. Низкая скорость зарядки для индийских электромобилей: Электромобили в Индии все еще не готовы к зарядным устройствам уровня 3 или Super, поскольку их аккумуляторные блоки не поддерживают быструю зарядку.Скорость зарядки аккумулятора зависит от его рейтинга C. Индийские электромобили по-прежнему имеют очень низкий рейтинг C, поэтому для большинства электромобилей даже зарядное устройство 2-го уровня не требуется. Это снизит спрос на публичный EVSE
.2. Проблема с перепродажей электроэнергии: Согласно нормам, прямая перепродажа электроэнергии запрещена. Только DISCOM имеет право продавать электроэнергию. Однако под давлением ISGF зарядные станции могут рассматриваться как ожидание этого в будущем.
3.Слабые распределительные трансформаторы: Большинство распределительных трансформаторов (DT) в Индии уже перегружены. EVSE будет потреблять большую мощность из сети, что делает его серьезной проблемой. Следовательно, полное ОУ в этой области должно быть заменено на более высокие рейтинги. Это будет серьезной проблемой, поскольку в городе начнет появляться новая EVSE. Вы можете прочитать этот технический документ от ISGF, чтобы узнать больше о настройке зарядной станции для электромобилей в Индии.
Автомобильное зарядное устройство USBс использованием LM7805 IC
Схема автомобильного зарядного устройства USB представляет собой преобразователь постоянного тока, который преобразует напряжение аккумуляторной батареи 12 В в стабильное напряжение 5 В.Эта схема используется для подачи питания от автомобильного прикуривателя на компактный гаджет, который требует 5 вольт. Регулярно выгодно иметь возможность заряжать мобильные телефоны и множество различных гаджетов, которые могут использовать кабели к USB-разъемам для зарядки.
В некоторых случаях автомобили или транспортные средства не имеют USB-подключения, или это может быть набор устройств, которые следует заряжать с помощью зарядного устройства USB во время движения в автомобиле.
Это проект автомобильного зарядного устройства USB, сделанный своими руками.Схема чрезвычайно проста в сборке, используя всего три компонента. Ядром схемы является микросхема LM78M05, которая представляет собой микросхему стабилизатора положительного напряжения 5 В. Эта ИС имеет множество функций, таких как защита от тепловой перегрузки, защита от короткого замыкания, защита безопасных зон и т. Д.
Оборудование Компоненты Принципиальная схема Работа цепиСхема может быть эффективно связана с гнездом для сигар в автомобиле и преобразовывать 12 вольт постоянного тока в 5 вольт постоянного тока и заряжать многочисленные USB-устройства.Выходной ток схемы составляет 500 мА, чего достаточно для зарядки любого USB-гаджета. Схема в основном представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный и может также использоваться для питания многочисленных устройств постоянного тока от 5 до 6 вольт от аккумуляторной батареи транспортного средства. Существуют также другие сопоставимые схемы, которые вы можете использовать для запуска любых устройств на 5 В или 9 В от автомобильного аккумулятора, например, преобразователь 12 В в 5 В и преобразователь 12 В в 9 В с током выхода 1000 мА.
Меры предосторожности с- Важно проверить и подтвердить подключения 5-вольтового выходного напряжения цепи с помощью мультиметра.
- Перед подключением любого USB-устройства для зарядки убедитесь, что схема работает нормально, без ошибок пайки или подключения и дает выход 5 В постоянного тока.
По своей основной структуре автомобильное зарядное устройство USB используется для зарядки большой группы устройств, от сотовых телефонов и планшетов до аккумуляторов и даже некоторых моделей камер.
Зарядка дома | Министерство энергетики
Поскольку бытовая зарядка удобна и недорога, водители большинства подключаемых к электросети электромобилей (также известных как электромобили или электромобили) заряжают более 80% своей зарядки дома.Зарядка в доме на одну семью, обычно в гараже, позволяет использовать низкие и стабильные тарифы на электроэнергию в жилых домах. Стоимость эксплуатации вашего автомобиля в течение года может быть меньше, чем стоимость использования кондиционера. Зарядка в многоквартирном жилом комплексе, таком как кондоминиум или квартира, возможна, но может быть сложной и более похожей на общественную зарядку.
Расходы на оплату дома
Расходы на топливо для электромобилей ниже, чем для обычных автомобилей. На основе среднего показателя по стране — 12.6 центов / кВт · ч, полная зарядка полностью электрического автомобиля с пробегом в 100 миль и разряженной батареей будет стоить примерно столько же, как эксплуатация среднего центрального кондиционера в течение шести часов. Поскольку подключаемые к сети гибридные электромобили имеют меньшие батареи, каждая отдельная зарядка стоит еще меньше. По оценкам General Motors, годовое потребление энергии Chevy Volt составляет 2520 кВтч, что меньше, чем требуется для обычного водонагревателя. Для сравнения, за последние десять лет обычные розничные цены на бензин в США колебались от уровня ниже 1 доллара.От 50 до более чем 4 долларов, что сокращает годовой семейный бюджет на целых 1500 долларов на средний легковой автомобиль. Если вы заряжаете в основном ночью, а ваша коммунальная компания предлагает специальные тарифы в непиковый период, ваши расходы могут быть еще ниже. Узнайте, предлагает ли ваша коммунальная компания какие-либо особые стимулы для владельцев электромобилей.
Оборудование для зарядки дома
Домашняя зарядка может использовать либо относительно простое оборудование для подзарядки электромобилей уровня 1 (EVSE), либо немного более сложное EVSE уровня 2. Зарядка с помощью EVSE уровня 2 выполняется быстрее и может быть более удобной, но требует специального оборудования, установка которого обходится дороже, чем уровень 1.Для обоих типов EVSE вы должны надежно хранить шнур зарядки, чтобы он не был поврежден, периодически проверяйте доступные части EVSE на предмет износа и содержите систему в чистоте.
Перед покупкой оборудования и электрических услуг вам следует проконсультироваться с руководством производителя электромобиля для получения информации о необходимом зарядном оборудовании и ознакомиться со спецификациями. В общем, перед установкой EVSE или модификацией вашей электрической системы проконсультируйтесь с вашим коммунальным предприятием и надежным подрядчиком по электрике и получите оценку затрат.
EVSE уровня 1
EVSE уровня 1 обеспечивает зарядку через вилку переменного тока 120 В (В). Уровень 1 добавляет от 2 до 5 миль к транспортному средству за час зарядки, что делает его подходящим для подключаемых гибридных электромобилей и, в зависимости от ваших обстоятельств, даже для некоторых полностью электрических транспортных средств.
Зарядка с помощью уровня 1 EVSE не требует никакого специального оборудования, кроме розетки, но требует выделенной ответвленной цепи. Перед включением электромобиля в розетку убедитесь, что цепь не питает другие приборы, такие как холодильники или лампы.Что касается разъема, почти все электромобили поставляются с портативным шнуром EVSE уровня 1, который имеет стандартную бытовую вилку с тремя контактами на одном конце для розетки и стандартный разъем J1772 для транспортного средства.
EVSE уровня 2
EVSE уровня 2 обеспечивает зарядку через вилку 240 В переменного тока. Уровень 2 увеличивает запас хода автомобиля от 10 до 60 миль за час зарядки, что делает его подходящим для всех электромобилей.
Использование EVSE уровня 2 требует от водителей установки специального зарядного оборудования, а также наличия специальной электрической цепи от 20 до 100 ампер.К счастью, в большинстве домов уже есть напряжение 240 В для таких приборов, как сушилки для одежды и электрические плиты. Цена EVSE для жилых помещений уровня 2 варьируется, но обычно составляет от 500 до 2000 долларов до установки и государственных или коммунальных льгот. Узнайте, предлагает ли ваш штат или коммунальное предприятие стимулы для EVSE.
В домах с адекватным электроснабжением установка обычно является относительно недорогой. Однако он может быть значительным, если требуется модернизация электрооборудования. Поскольку установка EVSE должна соответствовать местным, государственным и национальным нормам и правилам, обязательно работайте с лицензированным подрядчиком по электрике.Помимо Национального противопожарного кодекса, ваши местные строительные, пожарные, экологические и электрические инспекционные и разрешительные органы могут также потребовать разрешения. Во многих регионах установщики должны представить план установки на месте в разрешительный орган для утверждения перед установкой. Ваш подрядчик должен знать соответствующие нормы и стандарты и должен проконсультироваться с местным отделом планирования перед установкой EVSE. В общем, перед установкой EVSE или модификацией вашей электрической системы проконсультируйтесь с вашим коммунальным предприятием и надежным подрядчиком по электрике и получите оценку затрат.
Риски безопасности при установке и использовании домашнего EVSE очень низкие, как и риски, связанные с другими крупными приборами, такими как сушилки для одежды. Жилые EVSE, как правило, устанавливаются в гаражах, но домовладельцы также могут приобрести EVSE для наружного применения, способного выдерживать погодные условия и другие виды нагрузок. Шнуры EVSE сконструированы таким образом, чтобы выдерживать некоторые злоупотребления — даже если их наезжает машина, — и поток энергии через шнур прерывается, когда автомобиль не заряжается.
Настенный блок EVSE должен быть защищен от контакта с автомобилем, например, с помощью упора для колес.Настенный блок EVSE также следует располагать таким образом, чтобы свести к минимуму опасность споткнуться о шнур питания. Как правило, это означает, что шнур не должен попадать в места для прогулок, а настенный блок должен располагаться как можно ближе к электрической розетке автомобиля. Другой вариант — установить подвесную опору, которая удерживает шнур от пола.
Доступно разнообразное оборудование для EVSE уровня 2: от простых моделей со стандартными функциями безопасности и индикаторами состояния до более продвинутых продуктов с улучшенными дисплеями, таймерами зарядки, подключениями для смартфонов и клавиатурами.Существует ряд опций для бытовой инфраструктуры зарядки, и производитель вашего электромобиля должен быть в состоянии порекомендовать, какой EVSE уровня 2 может лучше всего работать с вашим автомобилем. Независимо от того, какой продукт вы выберете, ваш EVSE должен быть сертифицирован для использования электромобилей в признанной на национальном уровне испытательной лаборатории (например, Underwriters Laboratory). Дополнительную информацию о доступном EVSE для жилых помещений см. На веб-странице Plug-In America’s Accessory Tracker.
Зарядка в многоквартирных домах
Зарядные станции для электромобилей для многоквартирных домов, таких как кондоминиумы или квартиры, предоставляют владельцам уникальный способ привлечь и удержать жителей и способствовать созданию экологически устойчивого сообщества.Однако как владельцы зданий, так и водители электромобилей сталкиваются с уникальными соображениями при установке зарядных станций, начиная от парковки и доступа к электроснабжению до выставления счетов и юридических проблем. Узнайте, как работать с владельцем здания, чтобы установить станцию, из Руководства по совместной работе над подключаемыми электрическими транспортными средствами для жителей многоквартирных домов. Центр данных по альтернативному топливу также может поделиться передовым опытом и тематическими исследованиями с владельцами многоквартирных домов.
Быстрые зарядные устройства для электромобилей представляют некоторые упущенные проблемы с защитой цепей
Первые серийные электромобили (электромобили) появились в конце 2010 года с выпуском Nissan Leaf, который остается самым продаваемым в мире автомобилем с возможностью проезда на автомагистралях. полностью электрический автомобиль.В США продажи электромобилей набирают обороты: в 2017 году продажи выросли на 25% по сравнению с 2016 годом 1 . Тем не менее, электромобили по-прежнему превосходят по количеству примерно 300: 1 автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Маловероятно, что электромобили станут полностью популярными до тех пор, пока не появится общенациональная сеть зарядных станций, которые смогут заряжать автомобиль достаточно быстро, чтобы вернуть путешественников в путь за считанные минуты, а не часы.
Инфраструктура зарядки, необходимая для того, чтобы эти автомобили оставались на дороге, также начала неуклонно расти.Маркетологи из Navigant Research прогнозируют, что глобальные продажи устройств быстрой зарядки постоянного тока вырастут с 19 000 единиц в 2017 году до более чем 70 000 в 2026 году. 2 . Системы зарядки постоянным током обеспечивают гораздо более быструю зарядку, чем системы зарядки переменного тока, которые по своей природе ограничены по мощности в зависимости от возможностей зарядного устройства, установленного внутри транспортного средства (т. Е. Бортового зарядного устройства).
Зарядные станции для электромобилей, известные в Северной Америке как оборудование для снабжения электромобилей (EVSE) или просто как зарядные станции, зарядные посты или зарядные станции в других местах, должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать годы суровых условий окружающей среды, таких как жара, холод, дождь. , снег и даже эффекты от ударов молнии поблизости.Кроме того, они должны обеспечивать безопасность водителей электромобилей, которые держат в руках разъем, способный выдерживать напряжение 1000 В постоянного тока или более. Это означает, что зарядная станция должна быть защищена от сверхтоков, перенапряжений, перегрева и замыканий на землю 3 . Более того, индустрия зарядной инфраструктуры пытается понять это новое приложение, поэтому существует несколько подходов к проектированию и нет единого набора стандартов, которыми они руководствовались бы. В этой статье представлен обзор механизмов, доступных для защиты пользователей, транспортных средств, населения и устройств быстрой зарядки постоянного тока.
Введение в системы быстрой зарядки постоянным током
Чтобы обеспечить контекст для обсуждения систем быстрой зарядки постоянным током, может быть полезно описать различные подходы к зарядке переменным током, которые им предшествовали.
Первый подход, обычно предназначенный для использования в жилых помещениях, обеспечивает однофазную зарядку 120 В переменного тока (США) / 230 В переменного тока (ЕС) с выходной мощностью от 1,4 кВт до 1,9 кВт. В зависимости от емкости аккумулятора автомобиля и уровня его разряда полная перезарядка может занять от 12 до 18 часов.Второй подход, часто используемый на общественных парковках, обеспечивает одно- или трехфазную зарядку 240 В переменного тока (США) / 400 В переменного тока (ЕС) с выходной мощностью от 4 кВт до 19,2 кВт. Время зарядки составляет от двух до шести часов. Третий подход, поддерживаемый несколькими европейскими производителями автомобилей, предусматривает быструю зарядку трехфазным переменным током на уровнях мощности до 43 кВт. Все три подхода используют бортовое зарядное устройство автомобиля (преобразователь переменного тока в постоянный) для зарядки аккумуляторной батареи автомобиля.
В отличие от этих подходов, системы быстрой зарядки постоянного тока предназначены для обхода бортовой системы зарядки транспортного средства и прямого подключения к его аккумуляторной системе.Зарядные устройства постоянного тока могут обеспечивать выходную мощность постоянного тока до 400 кВт (обычно от 400 до 1000 В постоянного тока), преобразуя трехфазную мощность переменного тока, поступающую из электрической сети, в мощность постоянного тока с использованием высокоэффективных силовых полупроводниковых устройств. Эта высокая выходная мощность позволяет заряжать полностью разряженные аккумуляторы большинства автомобилей до 80% от их полного заряда за 30 минут или меньше. Разработчики зарядных систем по всему миру стремятся еще больше сократить время зарядки, чтобы зарядка занимала примерно столько же времени, сколько заправка бензобака традиционного автомобиля.
Изолирующий трансформатор внутри EVSE отделяет мощность переменного тока на входной стороне от выходной мощности постоянного тока. После подключения разъема EVSE к транспортному средству EVSE выполняет автоматическую проверку безопасности изоляции цепи и проверяет возможные короткие замыкания между зарядным устройством и контакторами транспортного средства. Как только энергия начинает поступать в аккумулятор, если в транспортном средстве возникает неисправность, линии связи в разъеме сигнализируют EVSE о размыкании контакта для прекращения вывода постоянного тока и отображении ошибки на дисплее.
В EVSE питание проходит несколько ступеней преобразования, каждая из которых требует какой-либо защиты цепи:
Вход переменного тока: для этого требуется защита от перегрузки по току и перенапряжения, обнаружение остаточного тока или замыкания на землю, а также одна или несколько ступеней фильтрация электромагнитных помех (EMI).
Выпрямление переменного тока в постоянное: этот каскад преобразует положительные и отрицательные циклы входной мощности переменного тока только в положительное напряжение.
Коррекция коэффициента мощности (PFC): иногда включаемая в каскад выпрямителя, этот каскад компенсирует компоненты, накапливающие энергию (конденсаторы, катушки индуктивности и т. Д.), Используемые в преобразователе мощности, чтобы минимизировать количество реактивной мощности (или не полезная мощность) в максимально возможной степени.
Преобразование постоянного тока в постоянный: на этом каскаде используются высокоэффективные полупроводники для эффективного регулирования напряжения постоянного тока до оптимальных значений для зарядки.
Выход постоянного тока: Эта ступень требует защиты от перегрузки по току, перенапряжения, защиты от замыканий на землю и фильтрации.
Защита от перегрузки по току для быстрого зарядного устройства постоянного тока.
Перегрузка по току — это любой ток, который превышает номинальный ток проводов, оборудования или устройств в условиях их использования. Термин «перегрузка по току» включает как перегрузки, так и короткие замыкания. В США требования к защите от сверхтоков для зарядных станций электромобилей основаны на требованиях NEC ® и UL. В большинстве других частей мира они продиктованы серией стандартов IEC 61851 или производными от этих стандартов.
Все электрические системы, включая зарядные устройства постоянного тока, в конечном итоге будут испытывать некоторый уровень перегрузки по току. Если не устранить вовремя, даже умеренные сверхтоки могут быстро перегреть компоненты системы, повредить изоляцию, проводники и оборудование; большие сверхтоки могут даже расплавить проводники и испарить изоляцию. Очень высокие сверхтоки создают магнитные силы, способные изгибать и скручивать шины, а неконтролируемые сверхтоки могут повредить зарядные устройства, что приведет к пожарам, ядовитым испарениям и взрывам, которые могут ранить или убить любого, кто находится поблизости.
Защита от перегрузки по току на стороне входа переменного тока
Промышленные предохранители (рис. 1) являются рекомендуемым устройством защиты от перегрузки по току для стороны входа переменного тока зарядного устройства. Чтобы выбрать правильные предохранители для этого применения, необходимо принять во внимание множество факторов.Номинальный ток — Переменный ток (выраженный в амперах), который предохранитель может выдерживать непрерывно при определенных условиях. К номинальному току предохранителя применяется ряд факторов снижения номинальных характеристик в зависимости от температуры окружающей среды, ожидаемого срока службы и других факторов.Как правило, эти факторы снижения номинальных характеристик полезны при аналитическом определении силы тока, который предохранитель может выдерживать без ложного размыкания.
Номинальное напряжение — Максимальное напряжение переменного тока, при котором предохранитель рассчитан на работу. Номинальное напряжение предохранителя должно быть равным или превышать напряжение цепи, в которой будут установлены предохранители.
Номинальное значение прерывания — Наивысший доступный симметричный среднеквадратичный переменный ток, который требуется предохранителем для безопасного отключения при номинальном напряжении в стандартных условиях испытаний.Предохранитель должен отключать все сверхтоки до его отключающей способности без повреждений. Доступны стандартные силовые предохранители с номинальным током отключения от 10 000 до 300 000 ампер.
Тип защиты и характеристики предохранителя — Время-токовые характеристики определяют, насколько быстро предохранитель реагирует на перегрузки по току. Все предохранители обладают обратнозависимыми временными характеристиками; то есть время размыкания предохранителя уменьшается с увеличением величины перегрузки по току. При правильном выборе предохранители обеспечивают защиту компонентов системы как от перегрузки, так и от короткого замыкания.
Ограничение тока — Токоограничивающий предохранитель предназначен для размыкания и устранения неисправности менее чем за 180 электрических градусов или, другими словами, в течение первой половины электрического цикла (0,00833 секунды).
Физический размер — Размер предохранителя, предназначенного для конкретного применения, является еще одним важным фактором при выборе. Несмотря на то, что почти всегда предпочтительнее уменьшить требования к пространству, где это возможно, необходимо принимать во внимание другие соображения: имеет ли наименьший предохранитель наиболее желательные характеристики для EVSE? Предоставляет ли EVSE достаточно места для обслуживания? Хорошо ли согласуются ли рассматриваемые небольшие предохранители с другими устройствами защиты от сверхтоков EVSE?
Индикация — Предохранители с функциями индикации предлагают простой способ определить, какой предохранитель в системе сработал, что сокращает время простоя, повышает безопасность и помогает уменьшить головную боль и задержки при ведении домашнего хозяйства или устранении неисправностей.
Максимальная токовая защита выходной стороны
Учитывая высокий уровень мощности постоянного тока, подаваемой на аккумулятор транспортного средства, предел погрешности для правильной зарядки очень мал. Наиболее часто упускаемый из виду аспект этой защиты от перегрузки по току — это защита дорогостоящих силовых полупроводниковых устройств, таких как полевые МОП-транзисторы, тиристоры и IGBT, используемые в преобразователях мощности (инверторы, выпрямители и т. Д.). Эти устройства обычно изготавливаются из кремния или карбида кремния и имеют низкую термостойкость.На них могут сильно повлиять электрические, механические, термические нагрузки и нагрузки окружающей среды, которым они подвергаются во время работы, что может привести к их преждевременному выходу из строя. Когда эти силовые полупроводники выходят из строя, они могут вызвать катастрофические условия, такие как разрыв корпуса, пожар и взрыв.
Рис. 2. Наиболее распространенными типами быстродействующих предохранителей для зарядных станций постоянного тока для электромобилей являются (l-r) круглый корпус, квадратный корпус и цилиндрический или наконечник.Высокоскоростные предохранители (также известные как предохранители выпрямителя, сверхбыстродействующие предохранители, сверхбыстродействующие предохранители и полупроводниковые предохранители) обеспечивают уровень защиты, который требуется этим чувствительным силовым полупроводниковым устройствам, чтобы выдерживать эти суровые условия.Они классифицируются по размерам, монтажу и происхождению. Наиболее распространенными стилями являются традиционный для Северной Америки круглый корпус, квадратный корпус и цилиндрический корпус или наконечник (рис. 2). Быстродействующие предохранители обладают характеристиками короткого замыкания, необходимыми для защиты полупроводниковых устройств, включая пропускание малой энергии (l2t), низкие пиковые токи (lPEAK), низкое напряжение дуги и высокое рассеивание тепла. Они содержат один или несколько чувствительных к току элементов из серебра, посеребренной меди, меди и т. Д., Каждый из которых имеет уменьшенное поперечное сечение в одной или нескольких точках, что обеспечивает измеряемое сопротивление в каждом элементе.Сопротивление каждого элемента и количество элементов, используемых в каждом предохранителе, обычно определяют номинальный ток предохранителя.
Защита устройств преобразования мощности
Рисунок 3. Типовая схема трехфазного преобразователя мощности.На рисунке 3 представлена типичная система быстрого зарядного устройства постоянного тока, состоящая из нескольких строительных блоков, включая, помимо прочего, входную защиту, входную фильтрацию, выпрямитель, коррекцию коэффициента мощности, шину постоянного или промежуточного звена, преобразователь постоянного / постоянного тока и выход. защита.
Несмотря на то, что требования к защите различаются в зависимости от местоположения, основное назначение предохранителей в этой цепи состоит в том, чтобы обеспечить постоянное непрерывное действие номинального тока нагрузки и любого допустимого тока перегрузки. В то же время плавкие предохранители выбираются так, чтобы исключить любое короткое замыкание по току, вызванное перегрузкой или коротким замыканием, с минимальной пропускаемой энергией, чтобы защитить силовые полупроводниковые устройства, подключенные к цепи.
Рисунок 4. Расположение быстродействующих предохранителей в выпрямителях.Расположение быстродействующего предохранителя в цепи выпрямителя зависит от размера системы при рассмотрении номинальной мощности. На рисунке 4 показано типичное расположение быстродействующих предохранителей в цепи выпрямителя.
Для устройств с меньшей номинальной мощностью быстродействующие предохранители обычно находятся только на стороне сети переменного тока в схеме с одним предохранителем на фазу. В более крупных энергосистемах быстродействующие предохранители обычно располагаются как на стороне линии переменного тока, так и индивидуально последовательно с каждым силовым полупроводниковым устройством на каждом плече выпрямительной цепи.
Быстродействующие предохранители используются в цепях инвертора для предотвращения состояний межфазного короткого замыкания, которые могут возникать разными способами, при этом пропуски зажигания транзисторов являются одной из основных причин. В зависимости от номинальной мощности цепи инвертора расположение и количество быстродействующих предохранителей, используемых в цепи, различаются. Для приложений с низким энергопотреблением быстродействующие предохранители обычно устанавливаются только на шину постоянного тока (по одному на положительный и отрицательный полюсы). Для цепей инвертора большей мощности можно использовать предохранители как на стороне шины постоянного тока, так и индивидуально ближе (последовательно) к каждому транзистору.
Защита от перенапряжения при быстрой зарядке постоянного тока
Перед подачей питания на аккумулятор электромобиля большинство станций быстрой зарядки постоянного тока обмениваются данными с автомобилем, чтобы определить, сколько заряда осталось в аккумуляторе, чтобы определить, сколько энергии необходимо обеспечить. Блоки управления связываются между электромобилем и зарядным устройством, а также с водителем через дисплей на зарядном устройстве.
Поскольку зарядные устройства обычно располагаются на открытом воздухе, они подвержены скачкам напряжения, от которых они должны быть защищены, чтобы гарантировать правильную работу.Электрические скачки являются результатом внезапного выброса энергии, которая была ранее сохранена или вызвана другими способами, такими как тяжелые индуктивные нагрузки или удары молнии. Эта энергия передается на EVSE по линиям электропитания. Повторяющиеся переходные процессы часто вызваны переключением реактивных компонентов цепи. С другой стороны, случайные переходные процессы часто вызываются молнией и электростатическим разрядом, которые обычно возникают непредсказуемо и могут потребовать тщательного мониторинга для точного измерения, особенно если они индуцируются на уровне печатной платы.
Наиболее подходящий тип подавителя переходных процессов зависит от предполагаемого применения; некоторые приложения требуют использования как первичных, так и вторичных устройств защиты. Функция подавителя переходных процессов заключается в ограничении максимального мгновенного напряжения, которое может возникнуть на защищаемых нагрузках. Выбор зависит от различных факторов, но в конечном итоге сводится к компромиссу между стоимостью подавителя и необходимым уровнем защиты.
Рис. 5. Варисторы, подобные этому варистору серии iTMOV от Littelfuse, имеют встроенный термически активируемый элемент, предназначенный для открытия в случае перегрева.Когда он используется для защиты чувствительных цепей, период времени, который требуется подавителю переходных процессов для начала работы, чрезвычайно важен. Если подавитель действует медленно и в системе появляется быстрорастущий переходной всплеск, напряжение на защищаемой нагрузке может вырасти до опасного уровня до того, как сработает подавление. В системе зарядки постоянного тока используется металлооксидный варистор (MOV) или Мощный диод подавителя переходных процессов (TVS) обычно является лучшим типом устройства подавления. Также можно использовать другие типы защитных устройств, такие как газоразрядные трубки, защитные тиристоры и многослойные варисторы (MLV) или комбинации устройств подавления.
Варисторы (рис. 5) — это зависящие от напряжения нелинейные устройства с электрическими характеристиками, сходными с электрическими характеристиками встречных стабилитронов. Они состоят в основном из оксида цинка с небольшими добавками оксидов других металлов, таких как висмут, кобальт, марганец и другие. MOV спекается во время производства в керамический полупроводник с кристаллической микроструктурой, которая позволяет ему рассеивать очень высокие уровни переходной энергии по всей массе устройства. Поэтому MOV обычно используются для подавления переходных процессов, вызванных молнией, и других переходных процессов с высокой энергией.
TVS-диоды используются для защиты полупроводниковых компонентов от высоковольтных переходных процессов. Их p-n-переходы имеют большую площадь поперечного сечения, чем у обычных диодов, что позволяет им проводить большие токи на землю без повреждений.
Защита от замыкания на землю
Рис. 6. Реле замыкания на землю постоянного тока, такие как Littelfuse SE-601, обнаруживают ток утечки постоянного тока и указывают на неисправную шину. Для устройств быстрой зарядки постоянного токатребуется защита от замыканий на землю как на входе, так и на выходе.Замыкание на землю — это случайный контакт между проводником под напряжением и землей или корпусом оборудования. Обратный путь тока короткого замыкания проходит через систему заземления и любое оборудование или людей, которые становятся частью этой системы. Замыкания на землю часто являются результатом пробоя изоляции и представляют собой тип электрического повреждения, который чаще всего является источником поражения электрическим током. Влажная и пыльная среда, например вокруг зарядной станции на открытом воздухе, требует особой тщательности при проектировании и техническом обслуживании, чтобы свести к минимуму риск замыкания на землю.
Рис. 7. Трансформаторы тока часто используются вместе с устройствами защиты от замыканий на землю.Изолирующий трансформатор внутри зарядного устройства отделяет входную мощность переменного тока от выходной мощности постоянного тока; следовательно, выходная сторона не заземлена. Вместо этого на выходной стороне установлен монитор замыкания на землю, который обнаруживает любую утечку на землю и немедленно отключает питание. Монитор замыкания на землю используется путем установки модуля заземления между двумя шинами для установления нейтральной точки.Реле защиты от замыканий на землю (рис. 6) использует эту нейтральную точку в качестве опорной для обнаружения замыканий на землю низкого уровня.
Хотя существует много типов устройств защиты от замыканий на землю для использования в заземленных или незаземленных системах и в различных приложениях, их обычно можно упростить до нескольких различных методов работы. Трансформаторы тока (ТТ) обычно используются вместе с устройством защиты от замыканий на землю на основе переменного тока. ТТ (рис. 7) обнаруживает ток утечки, протекающий за пределами намеченных проводников; если он выходит за пределы допусков, установленных на защитном устройстве, устройство сработает, чтобы предотвратить повреждение системы.
Стандарт IEC 60364-7-722 требует, чтобы каждая точка подключения на входе зарядной станции была оборудована устройством защитного отключения (УЗО) с номинальным остаточным током ≤30 мА. Сторона выхода нуждается в защите в случае постоянного тока повреждения ≥6 мА. Эту защиту можно обеспечить с помощью УЗО типа B, установленного отдельно с каждой стороны установки.
Заключение
Чтобы выдерживать суровые условия окружающей среды в долгосрочной перспективе, обеспечивая безопасность водителей электромобилей и населения, зарядные станции постоянного тока завтрашнего дня должны быть защищены от сверхтоков, перенапряжений, перегрева и замыканий на землю.Даже по мере развития новых конструкций этих станций потребность в защите останется постоянной. Чтобы не отставать от новых подходов к защите, проектировщики должны постоянно переобучаться в вариантах защиты цепей.
Эта статья написана Тимом Пателем, менеджером по развитию бизнеса в области зарядки электромобилей компании Littelfuse, Inc. (Чикаго, Иллинойс). Для получения дополнительной информации посетите здесь .
Ссылки
- https://arstechnica.com/cars/2018/01/2017-was-the-best-year-ever-for-electric-vehicle-sales-in-the-us/
- https: // www.navigantresearch.com/news-and-views/global-sales-of-dc-fast-chargers-for-electric-vehicles-are-expected-to-reach-70000-in-2026
- «Замыкания на землю» известны как «Замыкания на землю» в некоторых странах.
Tech Briefs Magazine
Эта статья впервые появилась в апрельском выпуске журнала Tech Briefs за апрель 2019 года.
Читать статьи в этом выпуске здесь.