Особенности зарядки электромобиля
При заправке обычного автомобиля главное правило — выбрать проверенную АЗС, чтобы заправляться качественным топливом. Остальное — мелочи: определиться с сортом нужного топлива и не пролить его при заправке. При современном заправочном оборудовании это совсем несложно.
С электромобилями всё иначе. Вопросы чистоты рук и качества топлива отпадают. С условной «сортностью» определиться чуть сложнее: для зарядки электромобиля подходят разные источники электроэнергии — бытовые и специализированные. Но разобраться с ними, на самом деле, не так уж сложно. Как и с совместимостью разъёмов источника и электромобиля. А вот на вопрос, где зарядить машину, пока ещё трудно ответить даже тем, кто живёт в мегаполисах. Электрозарядных станций (ЭЗС) на российских дорогах почти нет, в городах они тоже встречаются нечасто, доступ к ним бывает ограничен, а системы активации зарядки и оплаты нередко совершенно непонятны.
И если недостаток точек для зарядки — это проблема государственного масштаба, серьёзно сдерживающая распространение электромобилей, то на остальные вопросы мы готовы дать ответы. И начнём, как обычно, с основ.
Как заряжается электромобиль
Чтобы зарядить батарею, недостаточно просто соединить её проводами с источником электричества. Для каждого устройства необходимы свои напряжение, ток зарядки и время, по истечении которого процесс нужно прервать. Проще говоря, любой аккумулятор заряжается в определённом режиме (или режимах). По уровню сложности и эффективности их можно разделить на четыре типа.
Mode 1 — это прямое соединение с бытовой электросетью без контроля параметров в этой цепи. В нём не прописаны жёстко нормы на заземление и уровень защиты от внешних воздействий, а сеть и устройство не обмениваются данными. По этим причинам для зарядки электромобилей такой режим не подходит и не используется. В некоторых странах прямое подключение запрещено даже для куда менее мощных потребителей.
Mode 2 — базовый полуавтоматический режим, применимый для зарядки электромобиля от сетей переменного тока (АС). Обмен информацией о допустимых режимах в нём тоже не используется, но в кабельном соединении есть электронное устройство защиты сети от перегрузки, которое может при необходимости снижать ток зарядки. По такому принципу реализованы зарядные системы, идущие в комплекте к электромобилю. Те, что предназначены для включения в бытовые однофазные розетки, обеспечивают мощность зарядки не выше 3,5 кВт, а подключающиеся к промышленным трёхфазным сетям — до 7-11 кВт.
При такой мощности процесс наполнения батареи ёмкостью 70-90 кВтч идёт медленно и может занимать целые сутки. Среди владельцев электрокаров устройства этого типа получили клички «бабушка» (за медлительность) или «кирпич» (по узнаваемому прямоугольному контрольному блоку, размещённому прямо на зарядном кабеле).
Mode 3 — это безопасный режим зарядки переменным током от электрической сети через специальный кабель с информационной шиной. Перед тем, как начать зарядку, терминал и электромобиль инициализируют проверку всех соединений и утечек в изоляции, договариваются о допустимых режимах, и только после этого пускается зарядный ток. Это обеспечивает полную безопасность процесса даже в самых неблагоприятных погодных условиях. В процессе зарядки электроника электромобиля может управлять током, выдаваемым электрической сетью.
Теоретически мощность зарядки по Mode 3 может достигать 43 кВт, хотя большинство станций спроектированы на 22 кВт. Поэтому такая зарядка также считается «медленной» — на полный заряд, например, кроссовера Jaguar i-Pace уйдет больше 4 часов. Электромобиль, в свою очередь, может устанавливать собственные лимиты на принимаемую мощность для оптимизации процесса зарядки, что еще больше затянет процесс. Переменный ток нельзя подавать сразу к батарее электромобиля — сначала он проходит через инвертор электромобиля, где выпрямляется, стабилизируется и регулируется. Ограничения на этом этапе предотвращают перегрев бортовой электроники и сохраняют ресурс батареи.
Mode 4 — это продвинутый защищенный режим зарядки постоянным током (DC). Здесь используется специальный кабель, машина и зарядная станция обмениваются информацией о допустимых токах и напряжении, а зарядка начинается только после полной проверки всех систем. Также исключаются потери на преобразование, поэтому уже выпрямленный ток от внешней станции заряжает батарею практически напрямую.
Самые «слабые» DC-станции обеспечивают, как правило, мощность 43-50 кВт. Но в сетях скоростных зарядок, работающих в Mode 4, уже встречаются терминалы мощностью 100, 150, 250 и даже 320 кВт (например, сеть Porsche Turbo Charging), которые способны наполнить батарею мощного электрокара всего за час. Сеть таких станций на дорогах в перспективе должна полностью решить проблему дальних путешествий на электромобилях. Ведь на них можно пополнить запас хода на пару сотен километров всего за несколько минут, в течение которых водитель может немного размяться и выпить кофе. Однако, при всех своих преимуществах, терминалы постоянного тока намного сложнее и на порядок дороже, чем АС-станции.