Электромобиль заряжается от дизельного генератора

Электромобиль заряжается от дизельного генератора

Какой генератор подходит для электромобиля: зачем нужен, виды, принцип работы

Электромобили отлично подходят для коротких поездок. Беспокойство возникает, когда нужно отправиться на таком транспортном средстве (ТС) в дальнюю поездку. Производители электромобилей стали разрабатывать ТС с генераторами, устанавливая их в багажник, придумали также трейлер на двух колёсах, в котором находится портативный бензиновый двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Такие устройства могут заряжать автомобильные аккумуляторы на ходу, что устраняет необходимость в длительных остановках на станциях подзарядки.

• Есть ли генератор в электромобиле?
• Видео: Как работает электромобиль?
• Зачем электрокару ДВС?
• Зарядка от бензогенератора
• Воздушный генератор

Есть ли генератор в электромобиле?

Аккумуляторы в электрических автомобилях не совпадают с типичными аккумуляторами ДВС. Аккумуляторы для электромобилей приводят в действие всё, что есть в автомобиле, а главное — электродвигатель. Почти во всех электромобилях используются литий-ионные батареи. Они более эффективны, чем другие аккумуляторы. Литий-ионные батареи более дорогие в производстве, чем никель-металлогидридные или свинцово-кислотные.

Электрическое ТС использует большой блок тяговых батарей для зарядки электродвигателя, и они должны быть подключены к зарядной станции или настенной розетке для зарядки. Поскольку работа автомобиля происходит за счёт электричества, он не выпускает выхлопных газов и не содержит типичных компонентов жидкого топлива, таких как топливный насос, топливопровод или топливный бак.

Знаете ли вы? В 1900 г. на Всемирной выставке в Париже показан полностью электрический Lohner-Porsche Semper Vivus. В то время это была настоящая сенсация от выдающегося конструктора Фердинанда Порше, который работал над четырёхколёсным шедевром вместе с австрийской фирмой.

В автомобиле с электроприводом вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электричество для питания автомобильных систем. Порт зарядки обеспечивает автомобилю подключение к внешнему источнику питания для зарядки тягового аккумулятора. Преобразователь постоянного тока преобразует питание постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в питание постоянного тока низкого напряжения, которое необходимо для работы автомобильных систем и зарядки вспомогательной батареи.

Тяговый аккумулятор приводит в движение колеса автомобиля. В некоторых моделях используются моторы-генераторы, которые выполняют функции привода и регенерации. Бортовое зарядное устройство выполняет функцию приёма поступающего электричества переменного тока, которое подаётся через зарядный порт, и преобразует его в постоянный ток для зарядки тягового аккумулятора.

Оно контролирует характеристики батареи:

• напряжение;
• ток;
• температуру и состояние заряда, во время подзарядки батареи.

Знаете ли вы? Продажи электромобилей выросли на 81% с 2017 по 2018 гг., и к 2025 г., как полагают эксперты, положат конец «правлению» двигателя внутреннего сгорания.

Контроллер силовой электроники управляет потоком электроэнергии, поступающей от тягового аккумулятора. Этот блок управляет скоростью электрического тягового двигателя и крутящим моментом, который производит.

Тепловая система (охлаждение) поддерживает оптимальный диапазон рабочих температур двигателя, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов. Блок тяговых батарей служит накопителем электроэнергии для использования электрическим тяговым двигателем. Функция трансмиссии (электрической) заключается в передаче механической энергии от электрического тягового двигателя для привода колёс.

Видео: Как работает электромобиль?

Зачем электрокару ДВС?

У некоторых электрокаров-гибридов (Chevrolet Volt, Tesla Model S, Toyota Prius Prime и др.) установлен ДВС-генератор и электродвигатель. Подобные модели принято называть электрическим автомобилем с увеличенным запасом хода. К «чистому» варианту электромобилей они не относятся, т. к. у электрокаров нет выхлопной трубы и бензобака, а под капотом вместо огромного двигателя находится только электродвигатель и его контроллер.

Важно! Гибридный автомобиль, благодаря комбинации ДВС и системы электропривода аккумулятора, способен увеличить экономию топлива и уменьшить выбросы.

Гибридный электромобиль имеет ДВС и топливный бак традиционных ТС, а также аккумуляторную батарею и электродвигатель. Обычно он работает путём сбора и повторного использования энергии двигателя, работающего на бензине, который в противном случае был бы бесполезным в стандартных ТС.

Классический пример подзаряжаемого гибрида с внушительной батареей за задним сиденьем.

Основной принцип работы электроавтомобиля с ДВС заключается в том, что генератор, получая энергию от бензинового двигателя, подает её на аккумулятор и электродвигатель. Другими словами, это устройство, преобразующее топливо в электрическую энергию для аккумулятора и двигателя.

Большинство гибридных моделей используют коробку передач, существующую в стандартных бензиновых автомобилях. Однако сейчас автопроизводители пытаются разработать нечто новое для гибридных версий. В некоторых автомобилях, к примеру в Toyota Prius, используются новые трансмиссии, отличающиеся от тех, что находятся в обычных автомобилях. Трансмиссия работает за счёт механической энергии, которую либо бензиновый генератор, либо аккумулятор подаёт через электродвигатель.

Во время сильного ускорения бензиновый двигатель и электродвигатель работают сообща для увеличения мощности на колеса. Совместные усилия возможны только благодаря трансмиссии с разделением мощности, которая объединяет крутящий момент. В то же время бензиновый мотор питает генератор. Электродвигатель использует электричество от батареи и генератора по мере необходимости.

Рекомендуем для прочтения:

• Лучшие бюджетные электромобили
• Как выбрать электромобиль и ТОП лучших электромобилей в России
• Двигатели для электромобиля: как устроены и принцип их работы
• Транспортный налог на электромобиль: размер, как рассчитать

Зарядка от бензогенератора

Портативный генератор, работающий на бензине, действительно может заряжать электромобиль. Его используют в чрезвычайной ситуации, допустим, в качестве резервного источника питания на случай перебоев в подаче электроэнергии.

Автомобилисты отмечают этот способ зарядки не очень удобным из-за сильного шума мотора. Только, если бензогенератор располагается в двухколёсном прицепе, шумовой эффект снижается. Управляется такое устройство легко, с помощью мобильного приложения.

Важно! Если заряд аккумулятора сохранился ниже 95%, автомобиль будет «вытягивать» из преобразователя максимум, и поэтому будет всё время работать не на штатной, а на пиковой мощности.

Воздушный генератор

С помощью ветрогенератора крупные концерны по производству электромашин пытаются решить разные задачи:

• Минимизировать затраты энергии на охлаждение или обогрев салона.
• Увеличить продолжительности езды без дополнительной зарядки.
• Обеспечить минимальные затраты на питание бортовых энергопотребителей.

Принцип работы ветрогенератора таков, что воздушный поток генерируется автомобилем, когда он начинает двигаться, т. е. встречный поток воздуха вращает ветроколесо, а оно вырабатывает электроэнергию, которая поступает в автомобильную аккумуляторную кислотную батарею (АКБ). Энергия, которая вырабатывается, зависит от скорости автомобиля.

Если сделать расчёт мощности, генерируемой ветром, то станет понятно, что значительное количество электроэнергии (около 3,26 кВт) восстанавливается для аккумуляторов, когда автомобиль движется со скоростью 120 км/ч.

Портативный генератор — полезное устройство, которое может пригодиться в качестве резервного источника питания на случай истощения заряда в электромобиле и невозможности подзарядиться привычным способом.

Зарядка Tesla дизель-генератором оказалась экологичнее езды на дизельной машине

Joseph Thornton / Flickr

Австралийская ассоциация электротранспорта и клуб владельцев электромобилей Tesla Западной Австралии провели необычный эксперимент, решив оценить экологичность электрических автомобилей. Как пишет Electrec, для эксперимента они зарядили электромобиль Tesla Model S P85D с помощью дизельного генератора. Затем электромобиль выполнил сравнительный заезд с дизельным автомобилем Volvo V40. «Потребление» топлива электрическим автомобилем Tesla оказалось меньше расхода горючего дизельным Volvo.

Многие разработчики электрических машин уверены, что этот вид транспорта позволит улучшить экологическую обстановку в мире благодаря отсутствию выбросов вредных веществ, которые характерны для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. При этом некоторые эксперты полагают, что экологические преимущества электромобилей являются фикцией. Для зарядки таких машин используется электричество, большая часть которого вырабатывается тепловыми электростанциями, сжигающими уголь или другой вид топлива.

Предполагается, что массовый переход на электротранспорт потенциально может нанести больший вред экологической обстановке, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания. В частности, специалисты полагают, что увеличение количества электромобилей приведет к повышению нагрузки на электростанции, а это вызовет увеличение объемов выбросов вредных веществ, включая сажу, углекислый газ и серные соединения. Кроме того, противники электротранспорта считают, что литий-ионные аккумуляторы, используемые в электромобилях, совсем не экологичны в производстве, а после утилизации они могут отравлять почву.

Во время эскперимента австралийцы залили полный бак дизельного генератора мощностью 30 киловольт-ампер. Затем с его помощью заряд аккумуляторов электромобиля Tesla Model S P85D пополнили на 18 киловатт-часов, после чего измерили количество топлива, израсходованного генератором. Затем экспериментаторы заполнили бак автомобиля Volvo V40 с дизельным двигателем D4 объемом два литра. После этого автомобили проехали по одному и тому же маршруту с одинаковой скоростью.

В общей сложности машины на одинаковой скорости проехали 104,6 километра. По окончании заезда исследователи измерили, сколько топлива на такой путь потратил дизельный автомобиль. Получилось 4,8 литра. После пересчета топлива, потраченного на зарядку Tesla, исследователи получили 4,46 литра. При этом снаряженная масса Volvo V40 составила 1,5 тонны, а Tesla Model S P85D — 2,2 тонны. Экспериментаторы также отметили, что ради опыта для электромобиля Tesla было сделано исключение — обычно машина заряжается от домашней солнечной электростанции.

В ноябре прошлого года бельгийская исследовательская организация Transport & Environment опубликовала доклад об экологичности электромобилей. Исследователи пришли к выводу, что электромобили, даже если они получают электроэнергию для подзарядки аккумуляторов от самых загрязняющих окружающую среду угольных электростанций, все равно наносят вреда окружающей среде меньше, чем обычные автомобили с дизельными двигателями.

Исследователи изучили данные о выбросах электростанций в нескольких странах Евросоюза, на производстве электромобилей и их элементов, а также данные о выбросах автомобилей с дизельными двигателями. Именно дизельные двигатели из всех двигателей внутреннего сгорания на автомобилях считаются наименее экологичными из-за выбросов сажи и серных и свинцовых соединений.

По итогам анализа исследователи пришли к выводу, что за весь период своего существования, начиная производством и заканчивая утилизацией, электромобили в Польше, стране с наибольшей в Евросоюзе долей тепловых электростанций, все равно будут давать почти на 25 процентов меньше вредных выбросов. Согласно расчетам исследователей, за весь свой жизненный цикл дизельный автомобиль выбрасывает в среднем 206,1 грамма углекислого газа на километр пути. Для сравнения, выбросы электромобиля в Польше за этот же период составят 159,1 грамма на километр.

Зарядка электромобиля от генератора как правильно заряжать?

Ответ на вопрос может ли генератор зарядить батарею вашего электромобиля – ДА!

Но есть ряд предостережений.

В этом статье мы разберемся в том, что вам нужно знать об использовании генератора для зарядки электромобиля.

1. Как заряжать электромобиль от генератора?
2. Каким генератором можно заряжать батарею электромобиля?
3. Портативные генераторы с синусоидальным выходом
4. Советы при зарядке электроавтомобиля от генератора

Многие портативные генераторы не подойдут для зарядки, и есть несколько вещей, которые вы обязательно должны знать, прежде чем использовать генератор в этой ситуации.

Бензиновый генератор Honda для зарядки электромобиля

На первый взгляд, идея использования генератора для зарядки электромобиля звучит нелепо. В конце концов, смысл владения электромобилем, подобным Tesla или Nissan Leaf, заключается в том, что вы хотите избежать использования дорогостоящего топлива, верно?

Почему тогда вы будете заинтересованы в использовании генератора в качестве источника зарядки?

Подумайте, зачем вам вообще использовать генератор?

Все верно — портативный генератор пригодится в качестве резервного источника питания на случай непредвиденной разрядки вашей батареи в пути и при отключения электроэнергии у вас в доме.

Это также полезный инструмент для ситуаций, когда нет удобного источника питания. Обе эти причины были бы одинаково могут заставить зарядить ваш электромобиль от генератора.

Если отключится электричество у вас в доме, вы вероятно, сможете обойтись без автомобиля. Но что делать если вы путешествуете в отдаленном районе где поблизости нет никаких розеток, и вы не хотите вызывать эвакуатор. Генератор не может быть первоисточником для зарядки вашего электромобиля, но есть определенные ситуации, когда вы можете использовать его.

Каким генератором можно заряжать батарею электромобиля?

Официальные инструкции по зарядке электромобиля «Tesla» говорят, что не следует использовать портативный генератор.

Тем не менее, это может быть эффективным вариантом в случае непредвиденной ситуации.

Не все портативные генераторы будут работать для зарядки электромобиля. Есть несколько важных вещей:

Система зарядки электромобиля может определить, когда выходной сигнал не является чистой синусоидальной волной, и он не позволит заряжать батарею. Это важно, потому что всплеск может привести к повреждению батареи.

Например в автомобиле «Тесла» встроена функция безопасности которая не позволяет зарядку, если мощность не стабильна.

Теоретически, все инверторы будут предлагать чистую синусоидальную волну, но в действительности это не всегда так.

Некоторые инверторы имеют модифицированную синусоидальную, часто прямоугольную или модифицированно-прямоугольную волну. Ваш электромобиль может рассматривать это как грязную или нестабильную энергию и не даст вам зарядиться. Вам нужен только чистый синусоидальный выход.

Как правило, более дешевые силовые преобразователи будут иметь модифицированную синусоидальную волну, а не чистую.

Портативные генераторы с синусоидальным выходом

Некоторыми примерами инверторных генераторов, которые имеют чистый синусоидальный выход, являются модели Champion 9200 Вт / 11500 Вт, Generac iQ2000 и Honda EU2200i и EU7000iAT1 .

Другая важная вещь, которую необходимо знать при выяснении того, подходит ли конкретный генератор, заключается в том, что защитная функция батареи электромобиля требует чтобы генератор был заземлен. Во многих случаях корпус генератора будет выступать в качестве достаточного заземляющего элемента. Например модели Champion и Generac считаются правильно заземленными для зарядки электромобиля.

В некоторых случаях, система зарядки электромобиля будет чувствовать, что генератор не имеет истинного заземления и не будет заряжаться.

Для генераторов Honda это определенно так. Чтобы исправить это, вам понадобится специальный переходник, который соединяет заземление и нейтраль с резистором. Вы также можете просто использовать медный провод для соединения земли и плавающей нейтрали.

Для некоторых генераторов вы действительно можете заземлить генератор, вбивая металлический стержень в землю и подключая его.

Использование генератора, который обеспечивает мощность, менее 1500 Вт не поможет вам продвинуться далеко вперед в зарядки батареи.

После того, как вы определили, что ваш генератор является инверторным , который обеспечивает чистую и стабильную энергию с чистой синусоидальной волной и что он имеет достаточное заземление, вы должны точно знать, как заряжать ваш электромобиль.

Самая важная вещь, которую нужно знать, это то, что вы всегда должны начинать с минимально возможной скорости зарядки, а затем медленно настраивать до 28-30 ампер.

Это просто облегчит работу двигателя и предотвратит перегрузку.

По умолчанию например батарея автомобиля «Tesla» будет пытаться получить напряжение 40 А / 240 В или 10000 Вт от розетки NEMA 14-50, поэтому важно уменьшить ток, прежде чем пытаться подключить генератор. Другие электромобили, такие как Chevy Volt и Nissan Leaf, например, также могут быть заряжены таким же способом в крайних случаях.

Те же предостережения относительно чистой энергии синусоидального инвертора, возможной необходимости заземления и регулировки силы тока будут по-прежнему применяться.

Советы при зарядке электроавтомобиля от генератора

Зарядка электромобиля с помощью портативного генератора займет много времени. Конечно, когда вы заряжаетесь в чрезвычайной ситуации, вы не сможете заряжать автомобиль полностью.

С генератором 4000 Вт для полной зарядки автомобиля потребуется более 24 часов. Также вам потребуется несколько газовых баллонов или канистра бензина.

Некоторые люди задаются вопросом о том, можете ли вы установить портативный генератор в автомобиль, чтобы расширить его запас хода.

Хотя это может звучать как заманчивая идея, на самом деле это небезопасно.

Вы не можете заряжать его во время вождения без каких-либо серьезных (и аннулирующих гарантию) последствий. Это определенно не рекомендуется.

Очень важно отметить, что генератор нуждается в регулярном обслуживании. Если вы не выполняете это регулярное обслуживание, то генератор может не запустится, когда вам это нужно. Если это единственное использование, которое вы видите для генератора, имейте в виду, что вам нужно будет регулярно обслуживать его, даже если вы не будете его использовать.

Generac iQ2000 — лучшая рекомендация для этого использования, так как он предлагает синусоидальную волну, имеет встроенное заземление и является относительно доступным.

Если у вас нету тети… возьмите Гену с собой!

(«Песенка электромобилевода» Музыка Таривердиев Микаэл, Автор слов неизвестен)

Если у вас есть розетка
На сотню миль вам начхать
Но если горит «черепашка»
То вам и не, то вам и не, можно и не доехать
Не доехать…

(Припев)
Оркестр гремит басами
Трубач выдувает медь
Думайте сами решайте сами
Иметь или не иметь,
Иметь или не иметь…

Если вы вдруг встали в пробке
И вам не поможет сосед
На улице холод и печка
Всю батарейку, всю батарейку, все батарейку сосет
Жууууть как сосет…

Если у вас нету тети
Возьмите Гену с собой
Он до толкает до сети
Если вам сильно, если вам очень, если вам надо домой…
К розетке родной.

Оркестр гремит басами
Трубач выдувает медь,
Думайте сами, решайте сами
Иметь или не иметь,
Иметь или не иметь?!

Владельцам электромобилей как никому известна проблема небольшого запаса хода, и зависимость от внешнего источника энергии. Не проблема, если под рукой есть источник 220 В с 16 А. Но возить с собой генератор не менее 4 кВт с приличными габаритами и весом не менее 50 кг не совсем удобно. Владельцам электромобилей с зарядкой на 10 А достаточно источника мощностью 2,5 кВт. Уже попроще, но…
А если у вас менее мощный генератор или вообще нет ничего с собой, кроме бортовой АКБ и автомобильного инвертора?! Возможно ли зарядить электромобиль во внештатной ситуации, когда это крайне необходимо?!
Имея на вооружении небольшие инверторные генераторы 1,6 кВт Kipor 2000 IG и 3,0 кВт Hammerflex GNR3500i, а также инвертор на борту электромобиля 2,5 кВт, постараюсь разрешить эту проблему. Ну и конечно продолжив тему зарядки активированного электромобиля, наша затея может пригодится.
По курсу физики, кто помнит, полная мощность есть производная от напряжения и силы тока S=UI. Используя этот принцип возможно регулировать мощность потребления того или иного прибора. Российская бытовая сеть должна иметь напряжение 220 В. Должна… но в силу тех или иных причин, не всегда это напряжение выдерживается поставщиками. Напомню на кабеле японской зарядки у требуемой сети при подключении ЗУ Миявки прописаны 20 А и 250 В. Фактически же ЗУ работает и при 200 В и при 100 В (США и Япония).
Управление ЗУ устроено так, что возможно регулирование мощности при постоянном напряжении (U) за счет низкочастотного импульса +-12в на разъеме зарядного пистолета. По такому принципу зарядка Миявок поставляемых на рынок России принудительно занижена до 10 А. Причина проста, большинство проводок в жилых секторах РФ рассчитано на 16 А, а проводка во многих домах настолько ветхая, что и 10 А для нее много. Кроме того в Японии машина заряжается от сети 100-127 В при 16 А, что очень близко по мощности 220 В при 10 А. Очень возможно, что именно при этих токах достигается оптимальная зарядка MMC I-Miev.
Если у вас есть возможности и средства, можно приобрести кабель со ступенчатым изменением мощности за счет регулировки силы тока. Правда стоимость такого кабеля, особенно после последних событий, близка к стоимости автомобиля.
Но есть второй способ, это изменение мощности напряжением при помощи бюджетного трансформатора.
Лабораторный автоматический трансформатор (ЛАТР), в отличие от простого автотрансформатора, имеет подвижный токосъёмный контакт на обмотке, что позволяет плавно изменять число витков, включенных во вторичную цепь, а следовательно, и выходное напряжение практически от нуля до максимального значения. Регулирование напряжения ЛАТРом осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации.
Вопрос остается один! Как к этому изменению отнесется бортовое ЗУ нашей Миявки?
Для решения проблемы с зарядкой 16 А более слабыми источниками, а также для ускорения зарядки за счет достижения номинального напряжения для ЗУ до 250 В от бытовой сети, был приобретен ЛАТР Uniel U-TDGC2-5.
Тесты буду проводить при следующих параметрах:

Тест №1 сеть 220 В (быстрая зарядка от бытовой сети)
Номинальное напряжение около 240 В

Тест №2 сеть 220 В (полная зарядка от бытовой сети)
Напряжение около 110 В

Тест №3 инверторный бензогенератор 3,0 кВт Hammerflex GNR3500i
Напряжение около 185 В

Тест №4 инверторный бензогенератор 1,6 кВт Kipor 2000 IG
Напряжение около 100 В

Тест №5 инвертор на борту электромобиля 2,5 кВт
Напряжение около 85 В (ограничена мощностью АКБ 12 В)

Буксировка, генератор? Пытаемся зарядить электромобиль кустарным способом

Летом 2013 года в Беларусь въехал первый электромобиль Nissan Leaf. Сегодня в нашей стране более пяти десятков электрических машин и порядка 30 «открытых» мест, где можно их зарядить. Tesla перестала вызывать wow-эффект, на Nissan Leaf уже не тыкают пальцем, а на публичных зарядных станциях люди перестали парковать бензиновые машины. Даже у нас электрокары перестают быть чем-то экзотическим и превращаются в такую же реальность, как гибридные машины. Опросы показывают, что около 40% автомобилистов уже сегодня готовы пересесть на модель без ДВС, если бы на трассах и в городах была подходящая инфраструктура. Несмотря на то, что сегодняшняя сеть зарядок в Беларуси позволяет фактически свободно путешествовать по стране на электромобиле, остаться с разряженной батареей посреди поля шансы все же есть. В комментариях часто пишут, что владельцам EV-моделей не мешало бы возить с собой бензиновый генератор в багажнике. Иногда советуют каким-нибудь магическим образом «подсоединиться» к проводам, свисающим между столбами вдоль дороги. Порой в интернете рекомендуют просто отбуксировать электрокар, таким образом зарядив его. Сегодня мы проверим, как в белорусских реалиях возможно зарядить машину «завтрашнего дня».

Для эксперимента мы пригласили главного «тесловода» Беларуси — Артура, который владеет компанией Tesla-Cars и знает, наверное, всех владельцев электрокаров в нашей стране. «Подопытным кроликом» стала дорестайлинговая Model S 2014 года выпуска с задним приводом и аккумулятором на 85 кВт·ч. Каким же образом эту машину можно зарядить в Республике Беларусь? Сейчас узнаем.

Обычная бытовая розетка (28 часов)

Любой электромобиль можно заряжать от обычной бытовой розетки, торчащей из стены в вашей спальне. Этот факт греет душу всем мечтателям, которые надеются когда-нибудь обзавестись машиной с электромотором. Действительно, звучит обнадеживающе. Ведь обычных розеток полно — не пропадешь. Но на практике все не так просто. Во-первых, бытовая розетка должна быть обязательно заземлена. И во-вторых, она отдает мощность максимум 3 кВт. Другими словами, за один час батарея Tesla пополнится на 3 кВт. Получается, зарядка Tesla Model S 85 займет 28 с половиной часов.

Трехфазная розетка (8 часов)

Эта розетка иногда встречается в быту, но проще ее отыскать на СТО или мойках. Аппараты высокого давления работают как раз от трехфазной красной розетки. Здесь уже мощность вырастает до 10,5 кВт, что позволяет зарядить 85-киловаттную батарею с нуля до 100% примерно за восемь часов. Этого вполне достаточно для «жизни» — можно оставлять машину заряжаться на ночь и утром уезжать на работу с «полным баком».

Станция переменного тока Type 2 (4 часа)

В отличие от двух верхних вариантов зарядки, устройство IEC 62196 Type 2 создавалось исключительно для электромобилей. Его называют «самой компактной зарядной станцией». По факту так и есть — Type 2 (или, как еще его называют, Mennekes) занимает места чуть больше, чем настенный телефон. Type 2 является общепринятым стандартом для европейских электромобилей. Максимальная мощность такой станции — 22 кВт — вдвое больше, чем у «красной» розетки. Зарядить Model S 85 от такого устройства можно за три с половиной — четыре часа. Станции Type 2 могут пополнять энергию в электромобилях с емкостью батарей от 3 до 120 кВт·ч, что подходит абсолютно для всех серийных моделей, включая топовые Tesla с 100-киловаттными батареями. Станция покупается отдельно.

Chademo (1,5 часа)

Это самая быстрая из доступных в РБ зарядных станций. Chademo «заправляет» машину постоянным током, поэтому быстрее вышеупомянутых. Благодаря АЗС «Белоруснефть», в нашей стране постоянно растет сеть быстрых зарядных станций Chademo. Такие зарядки уже есть по пути из Минска в Вильнюс, недавно открылась станция в Орше. Есть Chademo и в Минске (на заправке «А-100»). Максимальная мощность, которую способна выдавать такая зарядка, — 50 кВт.

Скриншот программы PlugShare. Оранжевые маркеры — самые быстрые в Беларуси зарядки Chademo

Чтобы заряжать Tesla, необходимо иметь специальный переходник. Японские электромобили изначально делались под данный стандарт. Для полной зарядки Model S потребуется примерно полтора часа. На данный момент заряжаться на АЗС можно бесплатно — ключ-карту необходимо попросить у оператора. На вильнюсской трассе на зарядках иногда образуются очереди. К концу года «Белоруснефть» обещает открыть еще около 10—15 станций Chademo на основных магистралях страны.

Зарядки CCS (1,5 часа)

На АЗС, как правило, рядом с Chademo есть еще одна зарядка постоянного тока — CCS (Combined Charging System). От такого устройства нельзя зарядить Tesla (нет таких переходников), зато CCS подходит для электромобилей BMW и Volkswagen. Мощность зарядки — чуть меньше, чем у Chademo, но батареи у подходящих моделей меньше «тесловских». Зарядка Volkswagen e-Golf займет примерно полтора часа.

Генератор (способ не работает)

Одна из самых популярных шуток про владельцев электромобилей — это то, что им необходимо возить с собой бензиновый генератор в багажнике. Конечно, никто этого не делает, но ради эксперимента мы решили проверить, возможно ли зарядить батарею Tesla с помощью генератора. Для того чтобы понять, будет ли заряжаться машина, необязательно подключать ее к источнику энергии — достаточно воткнуть в генератор идущий в комплекте с авто кабель Mobile Connector. Если лампочка на нем загорится зеленым — зарядка работает. Если красным — машина заряжаться не будет.

Первая попытка. Коннектор мгновенно «протестировал» ток и выдал красный сигнал. Что-то идет не так. От работающего генератора можно заряжать телефон, кипятить воду в электрочайнике или даже включать телевизор. Но 85-киловаттной батарее Tesla от этого ни холодно ни жарко. Попробовали заземлить. Итог не изменился — Mobile Connector помигал зеленым диодом, тестируя ток, и разбил все надежды шутников тусклой красной лампочкой. Возможно, какой-нибудь промышленный генератор размером с саму Tesla и подошел бы для зарядки электрокара, а бытовая модель, которую многие используют во время отдыха на природе, непригодна для восполнения энергии батарей электрокаров.

Буксировка (около часа!)

Пожалуй, самый интересный способ. Ни в одной инструкции по эксплуатации электромобиля не говорится о таком методе заряда батареи. Кто первый придумал буксировать разряженный электромобиль, сейчас сказать уже трудно. Вероятно, кто-то из русских или китайцев. Специальных режимов у Tesla на такой случай нет. Теоретически, если автомобиль принудительно толкать вперед в «драйве» и отпустить педаль газа, будет работать рекуперация. Словно машина едет с очень крутой горочки (покруче горнолыжного спуска в Логойске). Теория теорией, пора проверить это на практике!

Буксировать автомобиль массой более 2 тонн — дело непростое. Добавим сюда еще то, что машина будет не на «нейтралке», а в режиме D (иначе рекуперация не будет работать), и это даст дополнительную нагрузку. Обычная легковушка с такой задачей не справится. В интернете пишут, что большие тягачи с легкостью тягают Tesla и расход солярки при этом увеличивается незначительно. Известен случай, когда Model S прицепили к дизельному Nissan Patrol. Японский внедорожник даже не смог перейти на третью передачу. У нас в распоряжении была «боевая» машина Артура — Jeep Liberty 2003 года, которая заточена под внедорожные соревнования. Под капотом 3,7-литровый пожиратель бензина. Цепляем «севшую» Tesla, включаем на Jeep «понижайку» — поехали!

Для того чтобы помочь буксирующему автомобилю тронуться, нажимаем в Tesla на правую педаль. Когда «газ» полностью выжат, автомобиль легко катится словно на нейтральной передаче. По мере отпускания педали двигатель превращается в генератор, рекуперирующий энергию. Первые пять километров проехали со скоростью до 50 км/ч. Этого хватило, чтобы пополнить аккумулятор на 4 кВт·ч (или около 20 км). Это больше, чем если бы Tesla целый час заряжалась от бытовой розетки! Но на полную мощность рекуперация выходит примерно на 70—75 км/ч. Разгоняемся до 70 км/ч, и график рисует почти максимально возможный темп пополнения энергии. В таком режиме проехали еще пять километров. По итогу за 10 км мы зарядили батарею примерно на 40 км. Т. е. каждый километр буксировки добавляет аккумулятору энергии на четыре километра. По грубой оценке, для полной зарядки необходимо «протащить» Tesla примерно 80 км (или чуть более часа).

Правда, после 10-километровой «прогулки» под нагрузкой у Jeep перегрелась и задымилась «раздатка». Машина постоянно ехала на понижающей передаче, которая не рассчитана на такие скорости. Зато мы узнали, что буксировка является наиболее эффективным способом заряда Tesla. Она даже более эффективна, чем станция постоянного тока Chademo. Однако для подобных трюков лучше выбирать грузовой автомобиль. Даже мощные внедорожники подвергаются чрезмерной нагрузке во время буксировки «рекуперирующегося» электрокара.

Есть ли другие способы?

Есть. В Европе построена широкая сеть мощнейших зарядных станций Tesla Supercharger, которые сейчас являются наиболее быстрым способом заряда американского электрокара (40 минут). В Беларуси подобных устройств нет, зато есть в России и Польше. Кроме того, свою сеть быстрых зарядок постоянным током строит компания Porsche (пока станции есть только в Берлине). Практически у всех автомобильных дилеров в крупных европейских городах есть зарядки для «своих» электрокаров, так что, путешествуя на Volkswagen e-Golf, не мешало бы отметить в навигаторе крупные автоцентры VAG.

В интернете несколько лет назад появился видеоролик, демонстрирующий экзотический способ зарядки Tesla — от проводов между столбами. Артур считает, что это, скорее всего, фейк. Без трансформатора и дополнительных устройств невозможно подключить электрокар просто к двум проводам с высоким напряжением. Портативных зарядных устройств для электромобилей еще не изобрели и вряд ли изобретут, ведь по размерам такой Power Bank был бы сопоставим с автомобилем.

Зарядки для электромобилей: как это работает с точки зрения инженера и пользователя

Завтра стартует онлайн-митап про электромобили и силовую электронику — мы об этом уже рассказывали в новостях на Хабре. А сегодня мы погрузимся в эту тему и расскажем, чем мир электротранспорта может заинтересовать инженеров-разработчиков и руководителей проектов: узнаем, как работают зарядки для электрокаров, разберем их внутренности с точки зрения харда и софта, а в конце — посмотрим на прогнозы экспертов.

С появлением электромобилей двигатели внутреннего сгорания с сотнями движущихся частей уступают место электрическим трансмиссиям, в которых таких движущихся частей менее двадцати. Инновации на этом новом рынке зачастую касаются трех главных компонентов:

Зарядные станции и батареи.

Инженеры работают над тем, чтобы увеличить дальность хода авто, повысить его безопасность, срок службы и, конечно, надежность. Самые интересные трансформации сейчас происходят с зарядками и силовыми устройствами, поэтому на них мы и сфокусируемся на завтрашней встрече. Расскажем про силовые устройства нового поколения на основе карбида кремния (SiC), которые сейчас захватывают рынки электромобилей и растут на 27% в год. Узнаем, как развивается инфраструктура зарядных станций в России. А в рамках этой хабрастатьи давайте разберемся с тем, что из себя представляет система зарядных станций для авто.

На наши вопросы ответит Андрей Гольмак — один из лучших мировых специалистов в этой теме. Андрей закончил минский факультет радиофизики и электроники в БГУ, занимался embedded-разработкой, а потом переехал в Канаду и присоединился к небольшой компании, которая одной из первых в мире начала работать с зарядками для электромобилей. В итоге эта компания стала лидером канадского рынка и второй в США. Мы пообщались с Андреем по Zoom и делимся с вами тезисами:

— Что сейчас в целом происходит на рынке зарядок для авто?

— Тем, кто только начинает знакомиться с этой темой, может показаться, что зарядка для электромобиля — это что-то типа зарядки для телефона. На на самом деле это сложная экосистема.

Пока этот рынок незрелый. Если кто-то из компаний или инженеров хочет войти в эту отрасль, то сейчас — лучшее время. Меняется вся инфраструктура, сам автомобиль и зарядки, трансформируются поставщики электроэнергии и инфраструктура городов, рождаются интересные проекты. Эти изменения затронут всех в конечном итоге.

Сейчас на рынке зарядок сформировались три сегмента: домашний, частный и общественный. 60% зарядок сейчас составляет домашнее использование, когда пользователи устанавливают зарядку у себя дома, а если есть возможность — в паркинге своего многоквартирного дома.

Частные зарядки — это зарядные станции частных компаний. Например, банк устанавливает зарядки для своих сотрудников, у которых есть свои электромобили. Либо компании, которые доставляют товары Amazon: у них есть парк автомобилей, и они устанавливают для них сеть зарядок в разных городах.

Общественные зарядки доступны для всех, они располагаются в городах и вдоль автотрасс. В качестве аналогии можно привести сеть операторов мобильной связи: ты должен подписаться на определенный тариф, чтобы пользоваться услугами.

Зарядная станция для авто Nissan Leaf, представленная на автошоу в Загребе в 2018 году

— А чем отличаются эти три сегмента — домашний, частный и общественный?

— Начнем с домашнего сегмента, где с точки зрения железа оборудование может быть проще. Это так называемые зарядки второго уровня. Владельцу такой зарядки не нужно как-то специально распределять доступ к пистолету. Основная задача — зарядить свое авто, а статистика, которая потом приходит на смартфон, уже не так важна.

Но дело в том, что в Северной Америке стоимость электроэнергии может варьироваться в зависимости от времени суток — поставщики электричества пытаются компенсировать пиковые нагрузки утром и вечером за счет повышения тарифов. Поэтому сейчас домашние зарядки интегрируются в smart grid, систему управления электроэнергией. Домашние зарядки с такой функцией можно включать изначально на маленьком токе, а ночью, когда стоимость электроэнергии ниже, зарядка автоматически включается на полную мощность. На полную зарядку автомобиля уходит от 6 до 8 часов.

Интеграция со smart grid, конечно, усложняет простейший вариант зарядки: требуется подключение к серверу, а сам сервер подключается к поставщику электроэнергии — так контролируется максимальный ток на зарядках в разное время. Это занятная инженерная задача, но есть еще более интересные проекты: например, коммуникационный интерфейс vehicle to grid (ISO15118). Согласно этой концепции, авто может не только заряжаться, но и отдавать электричество — питать дом, когда электричество дорогое. Такой power bank на колесах. Более того, владелец такого устройства может продавать электроэнергию — возвращать ее в сеть и получать за это деньги.

— Что что из себя представляет зарядка с точки зрения железа, hardware-начинки?

— Есть три уровня зарядок. Зарядки первого уровня и правда похожи на зарядки для телефона: подключаем любой розетке на 110—120 вольт, 6—8 ампер.

Для второго уровня (наиболее распространенного) требуется 220—240 вольт с переменным током 30 ампер максимум. Автомобиль с такой зарядкой берет от 6 до 30 ампер.

Рассмотрим, что есть внутри зарядки для домашнего использования:

плата преобразователя энергии (GFCI), которая преобразует напряжение, в ней встроены разные типы защиты;

плата контроля коммуникации с автомобилем, зачастую в зарядках такого уровня используется аналоговый интерфейс (для коммуникации используется сигнал, который называется pilot signal);

коммуникационная плата, которая может иметь свой модемом с wi-fi или кабелем.

Зарядки для частного и публичного использования дополнительно содержат встроенную защиту для ограничения доступа и экраны для общения с пользователем. Также у них может быть контроллер для интеграции в систему управления зданием.

Зарядки третьего уровня для офисов и общественных мест — это такие большие «холодильники» вдоль автотрассы, в больших городах и на заправках. Они достаточно сложны технологически: 100—150 киловатт, сотни ампер, 480 вольт. Это устройства с постоянным током, так называемые DC-зарядки. На полную зарядку авто уходит от 10 до 30 минут максимум. Начинка у них аналогичная, есть графический интерфейс.

QC45 (Level 3) — станция зарядки по стандартам CHAdeMO и CCS. Подходит для электрокаров Nissan, Chevrolet, BMW, Ford, Tesla и др.

Отличительный компонент DC-зарядок — дополнительный power-модуль для преобразования тока и контроля. И когда речь идет о сотнях ампер, сам кабель зарядки довольно тяжелый, не всем хватает сил подключить его. Но Tesla, например, использует водяное охлаждение кабеля, поэтому он у них достаточно легкий.

С точки зрения коммуникации зарядки второго и третьего уровня схожи — в них используются те же модемы для подключения зарядки к серверу. Причем уже сейчас появляются новые задачи для компаний в этой сфере: модемы в старых моделях больше не могут поддерживать нужную скорость и количество данных, которое переносится от зарядки к серверу.

— А почему старых модемов для передачи данных уже недостаточно? За счет чего растет объем этих данных?

Возьмем в качестве примера общественные зарядки: в них может быть установлена простая почасовая оплата, а может быть динамическая, с учетом скидки в зависимости от потребленной электроэнергии, времени суток или рекламных акций конкретных автопроизводителей. Соответственно, возрастает и сложность коммуникации.

Еще один пример — проекты по профилактическому (предиктивному) обслуживанию, когда к зарядкам подключают искусственный интеллект, который по своим алгоритмам предсказывает необходимость обслуживания.

— Какие интерфейсы для передачи данных используются чаще всего и почему?

Используются два типа интерфейса: между зарядкой и модемом + между модемом и сервером. А сами модемы бывают встраиваемые и внешние.

Внешние модемы в основном используются для частных и общественных решений, когда нужно подключить много зарядок к одному модему.

Интерфейсы между зарядкой и модемом — зачастую wi-fi или ZigBee. ZigBee — наиболее эффективный, но пропускная способность у него такая же, как у wi-fi, и ее не всегда достаточно. Wi-fi проще, но не всегда удобен для установки в общественных местах (на улицах или в паркингах, где качество сигнала не всегда хорошее).

Интерфейс между модемом и сервером достаточно простой, это прямое подключение к интернету либо сотовая связь с сим-картой. Разработчики ушли от кабелей и ethernet, потому что зарядки устанавливаются на улице, где неудобно прокладывать кабель под землей — намного проще использовать симку, которая стала доступна по стоимости (несколько долларов в месяц для ИТ-решений).

— А теперь про инфраструктуру: чем отличается заправка для электромобилей от заправок для привычных авто с бензиновым двигателем?

Для зарядки электрокара можно использовать дополнительное приложение и указать в нем тип своего автомобиля. Такое приложение подскажет, как спланировать путь, где зарядиться и сколько это будет стоить. И каждый из этих сервисов — логистика, интеграция с платежами — это отдельные инженерные задачи.

На уровне B2C рынок развивается и предлагает свои плюшки: бонусные программы за использование определенных зарядок. С точки зрения В2В ситуация тоже интересная: если сравнить с мобильной связью, то тут есть возможность обмениваться данными у разных операторов (компаний-поставщиков).

Компактная зарядная станция Sputnik российской компании Portal Energy

— А когда уже сами автомобили будут общаться с зарядками?

Сегодня цифровое общение реализовано только на зарядках третьего уровня. Интерфейс между зарядкой и авто работает примерно так: электромобиль говорит «я готов заряжатся, мне нужно 15 ампер», а зарядка определяет максимальное количество тока, которое авто может потребить.

Тот же стандарт ISO15118 идет с функцией plug-in-charge, благодаря которой автомобиль сам авторизуется в системе, т.е. пользователю не обязательно проводить карточкой по зарядке, чтобы войти в свой аккаунт и получать электроэнергию.

Сейчас самая сложная коммуникация реализована на уровне «зарядка-сервер», а не между авто и зарядкой.

— А как вообще можно подключиться к подобным проектам по разработке инфраструктуры для электротранспорта?

Сложно предвидеть, что будет с этой индустрией через 5 лет. Сейчас можно экспериментировать с разными типами клиентов: работать с банками, с городами, с компаниями со своим парком электромобилей. Если сфокусироваться на решениях проблем клиентов, то ты автоматически будешь двигать индустрию в правильном направлении. А в сборе требований работает стандартная схема: продукт-менеджеры общаются с клиентами, записывают их проблемы, а потом вместе с инженерной командой приоритезируют и выбирают те, решение которых даст максимальный эффект не только в деньгах, но также в новых клиентах и партнерах.

За рамками нашего общения остался самый интересный вопрос для читателей Хабра: а как обстоят дела с инфраструктурой зарядок в России? Об этом мы и поговорим завтра на митапе. Свои вопросы на тему электротранспорта и силовой электроники можно оставлять прямо в комментариях. Мы адресуем их спикерам в прямом эфире, который будет открыт для всех зарегистрированных участников.

А пока поделимся обнадеживающим прогнозом, который несколько дней назад опубликовала британская консалтинговая фирма IDTechEx: в течение следующего десятилетия рынок электрокаров вырастет на 25% и продолжит рост во всех регионах мира в течение 20 лет как минимум. Так что для тех, кто хочет войти в эту отрасль сейчас — и правда лучшее время.

Источник: nevinka-info.ru