Разберем этот вопрос на основе Tesla Model S. В первую очередь, определяемся, где наш электромобиль будет находиться без движения самое продолжительное время. В основном, это ночью возле дома: вы спите – машина заряжается. И днем возле работы: пока вы занимаетесь делами.
Model S можно заряжать, не ожидая полной разрядки батареи до нуля, в любой момент автомобиль можно подключить к розетке для зарядки или дозарядки. Производитель рекомендует оставлять батарею подключенной для зарядки все время, пока вы не ездите. Поскольку она не имеет эффекта памяти, то не будет излишка зарядки, если вы оставите ее подключенной на длительное время. Оставлять батарею на зарядке важно зимой на лютом морозе. Тогда будет возможность включить климат-контроль и прогреть салон и батарею автомобиля от сети, не растрачивая на это энергию самой батареи.
Словом, у нас есть два места, где удобно заряжать батарею. Можно ли “протянуть переноску” из квартиры? Теоретически – да. Практически – нет. Во-первых, это опасно при плохой погоде в дождь или снег, во-вторых, зарядка от обычной розетки идет очень медленно. Чтобы нормально заряжать батарею электромобиля, нужно будет установить трехфазную “красную” розетку на месте парковки рядом с домом или работой – это первоочередная задача, об этом стоит позаботиться еще до покупки электромобиля.
Вольты, амперы и киловатты
Для начала – немного базовой информации про электрический ток. Емкость батареи электромобиля измеряется в киловатт-часах. В нашем случае емкость батареи составляет 85 кВтч. Теоретически она может отдать мощность в 85 кВт в течение одного часа или 85 часов отдавать мощность в 1 кВт. Для зарядки батареи нужно провести обратный процесс – подавать на нее 85 кВт в течение часа или 85 часов подавать 1 кВт. В реальности из-за потерь зарядка не всегда идет с одинаковой скоростью и показателями, но общий принцип такой.
Для быстрой зарядки нам понадобится мощное зарядное устройство с высокой пропускной способностью.
В обычной бытовой розетке номинальное напряжение 220 В и максимальная сила тока не больше 16 А. Умножаем напряжение на силу тока и получаем максимальную мощность потребления в 3,5 кВт.
Второй вариант розеток – трехфазные розетки с межфазным напряжением 380 В и напряжением каждой фазы 220 В. Такая розетка имеет те же 16 А тока, что с учетом трех фаз дает нам 220 В х 16 А х 3 = 10,5 кВт.
Чтобы установить трехфазную розетку в доме, вам необходимо будет сделать проект, согласование, проложить кабели, установить розетки. В каждом отдельном случае будет варьироваться срок, стоимость, доступность электрической мощности. Потому, прежде чем задуматься о покупке электромобиля, вам обязательно нужно понять для себя, как вы решите вопрос с зарядкой.
Для зарядки батареи электромобиля переменный ток сети превратится в постоянный при помощи зарядного оборудования, установленного внутри автомобиля. Базово в Tesla Model S установлено одно зарядное устройство мощностью 11 кВт, а дополнительно можно установить второе и получить мощность зарядки в 22 кВт.
В комплекте с машиной поставляется Mobile Connector – умный соединительный кабель. Для европейского рынка в комплекте есть два адаптера: один для обычной розетки и второй – для трехфазной.
В автомобиле располагается разъем зарядки Mennekes Type 2, главным преимуществом которого является возможность работать как с постоянным, так и с переменным током, в одно- или трехфазной сети. Также он существенно безопаснее обычных разъемов, поскольку процесс зарядки начинается лишь после того, как автомобиль с кабелем “договорятся” между собой про тип электрического тока и мощность зарядки.
Первая зарядка.
Когда мы разобрались с розетками и кабелями, можно приступать к зарядке. Открываем багажник, достаем Mobile Connector, вставляем в розетку. Индикатор загорается зеленым – все готов к зарядке. С противоположной стороны кабеля находится ручка с кнопкой и разъемом Type 2. Нажимаем кнопку на ручке, в задней фаре с водительской стороны открывается лючок, вставляем в него разъем, в фаре начинают мигать зеленым три светодиода – идет зарядка!
В салоне Tesla Model S на экране показывается напряжение сети, тип и сила тока. В процессе зарядки ток постепенно увеличивается, при этом идет контроль напряжения. Как только будет выявлено падение напряжения при увеличении мощности или его колебании, сила тока будет ограничена. Сработает защита от перегрузки сети. При зарядке от трехфазной розетки, на максимальных для этого типа розетки 16 А, зарядка будет идти на мощности 11 кВт. Полная зарядка от такой розетки будет длиться около 8 часов.
Скорость зарядки от обычной розетки будет в четыре раза медленнее, чем у трехфазной розетки, поскольку максимальная мощность в данном случае всего 3 кВт. А полная зарядка займет больше 33 часов. Кроме того, обычная розетка обязательно должна иметь заземление, иначе Mobile Connector моргнет четыре раза красным диодом, сигнализируя про отсутствие заземления, без которого процесс зарядки не начнется. Очень часто при монтажных работах или в старых электросетях можно встретить незаземленные или “зануленные” розетки.
Так что наличие розетки в стене еще не гарантирует возможность от нее зарядиться.
Если хотите заряжаться дома быстрее, чем это позволяет трехфазная розетка, нужно установить дополнительное зарядное оборудование High Power Wall Connector(HPWC). Или дополнительно установить в автомобиль второе зарядное устройство, к уже установленному ранее. В этом случае максимальная мощность зарядки будет 22 кВт, что позволить зарядить автомобиль полностью за 4 часа.
Впрочем, самая большая проблема с зарядкой на 22 кВт – это выделение соответствующей мощности. Если нет возможности получить в месте зарядки 22 кВт, дополнительное зарядное устройство в машину не будет смысла и заказывать. Чаще всего в дороге зарядка будет от обычной розетки (обязательное условие – наличие заземления) или трехфазной розетки. Даже если вдруг найдете розетку с мощностью 22 кВт, то 4 часа – для зарядки днем слишком много, а при зарядке ночью разница в 4 или 8 часов не будет иметь значения.
Как это ни странно, но в городе электрозаправки владельцу электромобиля не нужны. Запас хода составляет 300-350 км. Зимой в худшем случае он опускается до 200 км. Если у вас есть трехфазная розетка или HPWC, вечером вы ставите автомобиль на зарядку, а утром у вас всегда будет “полный бак”. В случае с обычной розеткой полной зарядки может и не получиться. Особенно зимой. Потому лучшая электрозаправка – это трехфазная розетка у вас дома.
Можно ли нормально эксплуатировать электромобиль, если у вас нет гаража или места на парковке? Без особых проблем, за исключением трех моментов – нужно найти и договориться, где ставить свой электромобиль на зарядку, долго ждать завершения зарядки, протирать кабель от пыли и грязи, прежде чем положить его назад в багажник.
Какие расходы
Расход энергии в электромобилях измеряется в ватт-часах на километр. С учетом того, что зарядное устройство не имеет КПД 100, а батарея в нормальном режиме, чтобы продолжить срок службы и иметь возможность пользоваться рекуперативным торможением, заряжается только до 90%, то полная зарядка батареи на 85 кВтч потребует около 100 кВтч. Если взять реальный, пессимистический запас хода в 300 км, то на каждые 100 км пробега расходуется около 30 кВтч.
В пересчете на деньги по тарифу на электроэнергию для физлиц, каждые 100 км обойдутся примерно в 18,90 грн.
О чем нужно помнить
- зарядка от обычной розетки требует настоящего заземления и длится больше суток
- для нормальной эксплуатации нужна трехфазная розетка в гараже или на стоянке, которая позволит зарядиться полностью за ночь (8 часов)
- второстепенное зарядное устройство в автомобиле и HPWC особой роли не играют, лучше купить второй Mobile Connector и использовать его как стационарный
- без постоянного места с электророзеткой пользоваться электромобилем очень неудобно
- без быстрых электрозаправок мощностью от 50 кВт и выше на трассах далекие поездки проблематичны.
Все зависит от того, как много вы ездите. В среднем, на одном заряде можно проехать до 160 км. Некоторые новые модели смогут стать отличным подспорьем даже в дальних поездках более 426 км (Tesla), но большинство электрокаров все-таки не готовы к таким марш-броскам.
Владельцы Nissan Leaf отвечают на вопрос о протяженности езды на одном заряде: «В теплые месяцы он в районе 125-136 км без включенного положения Eco», - сказал один водитель, добавив, что - «Теперь, когда похолодало, я заметил, что расстояние стало увеличиваться до 144 км».
Если вы планируете двигаться на электромобиле только по маршруту дом-работа - заряжать аккумулятор вам придется раз в несколько дней. А вот в случае более интенсивных перемещений - зарядка может понадобиться ежедневно (или еженощно).
От чего зависит скорость зарядки батареи?
Малая скорость зарядки литий-ионной батареи обусловлена тем, что тяговый аккумулятор электромобиля использует постоянный ток, в нашей электрической сети ток переменный. Для зарядки от сети используется бортовое зарядное устройство электромобиля, которое преобразует переменный ток в постоянный.
Мощность бортового зарядного устройства определяет скорость зарядки электромобиля.
Потому нет однозначного ответа на вопрос о скорости зарядки, данные разнятся в зависимости от авто.
- Батарея Nissan Leaf заряжается за ночь (8 часов) от 220/240-вольтовой зарядной установки Nissan.
- Литий-ионный аккумулятор Tesla тоже заряжается от 240В, но с помощью High Power Wall Connector (HPWC) процесс занимает 3,5 часа.
Оптимизируем время работы машины от заряда до заряда
Вы можете не бояться того, что оставив машину на два-три месяца в гараже, обнаружите ее с севшей батареей. Литий-ионные аккумуляторы (как правило, используются именно они) разряжаются со скоростью всего 3% в месяц. Этого нельзя сказать о свинцовых батареях - их темп несколько больше, так что проведывать автомобиль придется раз в 2-3 недели.
Виды и способы зарядки электромобилей
Есть четыре основных режима зарядки электрокара:
- Зарядка от бытовой сети. На данный момент она практически перестала применяться в современных электрокарах. И это понятно - уровень безопасности при таком режиме ниже среднего.
- Зарядка от бытовой сети с помощью переменного тока. Различие от первого варианта - использование защиты внутри штатного кабеля. Кабель приобретается вместе с серийным электрокаром.
- Одно- или трехфазной зарядки. При этом режиме используется особый разъем. В случае, если речь идет об однофазных разъемах, то используется SAE J1772. А если о трехфазных, то о Mennekes. С его помощью вы будете уверены в безопасности во время зарядки электрокара. К тому же, этот режим позволяет полностью контролировать процесс зарядки переменным током. Важно до начала зарядки уточнить, какая фактическая мощность доступна. Если речь идет о заправочных станциях, то на них есть специальные наклейки.
- Режим, предполагающий зарядку с помощью быстрого тока. На данный момент существует всего два типа подобных станций для зарядок электрокара: CHAdeMO (еще называют System A или Yazaki) и CCS (System C). Все это — специальные комплексы для быстрой зарядки электрокаров постоянным током.
Так, например, электромобиль зарядится на 80% всего за полчаса. А вот, если вы захотите зарядить его до 100%, понадобится намного больше времени, так как дольше всего идет именно балансировка отдельных аккумуляторов.
Стоимость зарядки электромобиля
В среднем во время зарядки электрокар использует 8-15 кВт. То есть согласно действующим тарифам на электроэнергию - одна зарядка обойдется вам в 70 грн (10 часов заряда от розетки в 220В).
Если вы не планируете заряжать электрокар от бытовой розетки - можно использовать другой способ.
Рассчитать стоимость зарядки отталкиваясь от расхода. Там, где у обычных автомобилей расход измеряется как литр на километр - тут все считается в киловатт-часах на километр. Получается, что полный заряд аккумулятора требует около 80 киловатт-часов. Учитывая, что пробег на полной батарее может быть до 160 километров, нехитрыми арифметическими действиями получаем - 20 кВтч на 100 км. То есть около 9 грн на сегодняшний день.
С каждым днем все больше людей задаются вопросом покупки электромобилей и правильно, экологически чистый транспорт входит в моду. Многих отпугивает время зарядки электромобилей и запас хода и пока первое больше или равно, по времени, второму широкую аудиторию электромобили не охватят. Прогресс в свою очередь не стоит на месте и он ведет к уменьшению времени зарядки и увеличению запаса хода. Мы подробно рассмотрим возможности и перспективы инфраструктуры электромобилей на сегодняшний день.
- Как заряжать электромобиль.
- Где заряжать электромобиль.
Как заряжать электромобиль.
С первого взгляда может показаться, что тут все просто, как с телефоном или ноутбуком. Подключаешь один конец в электромобиль, ну а другой в сеть, но электромобили привередливые к электросетям.
Автопроизводители пекутся о безопасности и сохранности батарей, по этому зарядка не начнется без заземления. Также обязательно нужно использовать поставленный производителем устройство согласования, как раз такой, как у ноутбука, в простонародии «кирпич».
«Кирпич» — блок питания электромобиля Он как раз и следит за мощностью электричества, поступающего в батарею.
В итоге, все не так сложно, подключаем к заземленной розетке блок питания и заряжаемся.
Будьте готовы потратить около 8 часов на зарядку электромобиля от бытовой электросети
Вообще все просто, станции зарядки уже запитаны и заземлены как надо, приехал воткнул штекер и ждешь.
Но и это еще не все, со слов Илона Маска, они планируют развернуть сеть СТО для электромобилей, где будет возможность заменить батарею на заряженную и продолжить движение, потратив не больше 5 минут. Но не хочется отдавать свою батарею взамен непонятной и возможно подпорченной, наверняка будет контроль входящих батарей и система оценки, то есть вы получите батарею аналогичную вашей.
Сколько заряжать электромобиль.
Время которое вам придется потратить на зарядку своего электромобиля высчитывается чисто математически. У нас есть объем батареи (возьмем ) 16кВт*ч, то есть что бы её зарядить нам нужно потратить 16 часов подавая ток мощностью 1 кВт, либо 1 час мощностью 16 кВт. Дальше нам нужно узнать сколько Ватт дает электросеть используя формулу:
Ватт=Ампер*Вольт
В обычной розетке 220 вольт, а проводка и предохранители рассчитаны выдавать силу тока в 16 ампер (Сила тока может отличаться) как раз за этим и следит блок питания описанный выше. По сути можно брать и больший ампераж, но в этом случае «выбьет пробки». Получается, что блок питания и регулирует время зарядки батареи электромобиля.
220*16=3520 Ватт = 3,5 кВт
16 кВт/3,5 кВт = 4,5 часа время зарядки батареи объемом 16 кВт*ч. Номинально это так, но на деле времени потратится немного больше из-за сопротивления проводников. Разница около 5%.
На самом блоке написана сила тока и в большинстве случаев они питаются от трех фаз и тут в расчет нужно брать 380 вольт. Считаем по формуле приведенной выше и вычитаем 5%.
Где заряжать электромобиль.
Электромобиль можно зарядить от обычной бытовой сети и на станциях зарядки электромобилей. Полная , все зависит от доступности инфраструктуры в вашем регионе или районе. Последнее время крупные торговые центры выделяют специальные места на парковке для электромобилей, со станцией зарядки.
Вы можете поставить электромобиль на зарядку и отправиться за покупками или сходить в кино, удобно. Можете установить станцию зарядки у себя в гараже, что обойдется вам от 150 000 до 1 000 000 руб. тут уже нужно выбирать от потребностей.
С каждым днем количество зарядных станций увеличивается, и автопроизводители активно в этом участвуют.
Разработан стандарт зарядных станций для электромобилей, и они начали появляться в США и Европе. Рассмотрим важный вопрос: как, сколько по времени и, в особенности, где заряжать автомобильный аккумулятор современного электромобиля на примере США и Европы?
Как заряжать электромобиль: устройство аккумулятора
Как и для большинства технических вопросов ответ зависит от многих параметров. Автомобильные аккумуляторы, будь то никель-металл-гидридные или литий-ионные, состоят из множества ячеек с большой емкостью. Парадокс, однако, в том, что автомобили с большей мощностью стоят дороже, более тяжелые, нагреваются сильнее, и заряд их аккумуляторов занимает больше времени.
Срок службы батареи также зависит от того, насколько «глубоко» аккумулятор заряжается и разряжается. Например, Toyota Prius позволяет батарее заряжаться только до 80% от полной емкости, так как заряд выше этой цифры может привести к перегреву (тепловой пробой) и чрезмерному газообразованию, в результате чего уменьшается срок службы батареи. Все это означает, что важную роль играет модель вашего автомобиля и ее особенности.
Сколько заряжать электромобиль по времени
Другим важным фактором, ответственным за скорость зарядки, является тип зарядной системы. Стандартные розетки в большинстве американских гаражей 120 вольт при 20 амперах тока. Умножив эти значения, мы получим ватты, или энергию в единицу времени. При этом полный заряд батареи может занять ночь (примерно 8 часов). Типичные европейские розетки производят около 230 вольт и 16 ампер, что, возможно сократит время на пару часов.
Для автовладельцев, которые ездят на далекие расстояния и не имеют возможности ждать по 8 часов каждой зарядки, есть пара вариантов. В США зарядные станции оборудованы толстыми силовыми кабелями и стандартными разъемами, которые рассчитаны на 240 вольт на 70 ампер. Это позволит полностью зарядить автомобиль через за час-два. В Европе технические характеристики станций обеспечивают 400 вольт на 63 ампер. В таком случае время ожидания измеряется считанными минутами! Впрочем, здесь существует опасность повреждения батареи.
Владельцы частных домов также имеют возможность использовать соединения, предназначенные для такой техники, как кондиционеры. Кроме того, они могут купить дополнительное оборудование для зарядных станций. К сожалению, жители многоквартирных комплексов, не имеют таких преимуществ.
Ещё несколько десятилетий тому назад никто и подумать не мог о том, что когда-нибудь автомобили можно будет завести при помощи электричества. Сегодня же многим из нас уже посчастливилось на своём опыте оценить все : начиная от его экологичности и заканчивая дешевизной эксплуатации. Тем не менее у всех, кто только подумывает о приобретении такого средства передвижения так или иначе возникает проблема, касающаяся зарядки электромобиля. Всё дело в том, что количество точек для подзарядки аккумуляторных батарей в нашей стране оставляет желать лучшего. Однако способы зарядки, которые были бы доступны каждому, всё-таки есть.
Как обеспечить электромобиль энергией?
На сегодняшний день с электромотором разрабатывают и испытывают всё большее и большее количество всевозможных методов, которые позволят упростить владельцам электрокаров процедуру зарядки. Дело в том, что обычный автомобиль с электродвигателем способен проехать на полном заряде примерно 200 км. Исключением является только электрокар Tesla, способный преодолевать свыше 400 км на одном заряде. Именно поэтому крайне важно максимально увеличить время нахождения в пути своего четырёхколёсного друга.
На сегодняшний день наибольшую популярность имеют такие способы зарядки электромобиля, как:
- Зарядка от бытовой сети мощностью в 220 В. Преимущество этого варианта в том, что он доступен всем владельцам частных домов или гаражей. Достаточно просто загнать авто в гараж и включить аккумулятор в розетку. Время зарядки электромобиля в таком случае займёт 6–8 часов, что очень удобно для тех, кто использует авто для поездок на работу. После трудового дня оставляешь железного коня в стойле для подзарядки, наутро он снова бодр и готов ринуться в путь!
- Станции зарядки электромобиля, имеющие мощность напряжения до 400 В. В таких пунктах авто сможет восполнить энергетические ресурсы в гораздо меньший срок. Такой вариант выручит тех водителей, которые живут в квартирах и не имеют личного гаража.
Зарядка электромобиля при помощи чарджеров
Для тех, кто беспокоится о том, как заряжать электромобиль в сжатые сроки, сегодня изобрели специальные пункты - чарджеры. Внешне такое устройство представляет собой , оборудованную счётчиком электроэнергии, двумя розетками и индикатором. Именно последний элемент подскажет вам, сколько заряжать электромобиль, чтобы полностью восполнить израсходованную энергию. Сам процесс зарядки на таком пункте довольно прост и занимает в среднем полчаса. Всё, что вам необходимо сделать, это:
- Подключить автомобиль к одной из розеток чарджера.
- Нажать на «Старт».
- Подождать, пока индикатор чарджера покажет, что аккумулятор электромобиля полностью заряжен.
Существуют даже альтернативные варианты восполнения энергии при помощи замены в пунктах зарядки истощённой батареи на уже полностью заряженную. В таком случае вам потребуется провести на заправке всего 10 минут, которых вполне хватит для того, чтобы , включить в розетку, а на его место поставить тот, что успел зарядиться на пункте.
Для тех, кто ищет, где зарядить электромобиль, наверняка будет полезной информация о том, что в ближайшее время планируется создание сразу 2000 зарядочных пунктов. Их планируют установить в таких мегаполисах, как Санкт-Петербург и Москва. Кроме того, такие чарджеры появятся в Краснодаре, Самаре и Калуге. В столице нашей страны уже расположилось около 30 . Причём все они разделились на 3 группы по длительности восполнения энергоресурсов транспортного средства. Так, исходя из того, сколько нужно заряжать электромобиль, предложены варианты:
- с напряжением 220 В, где зарядка продлится от 8 до 10 часов;
- с мощностью напряжения 50 кВт, где достаточно будет 30 минут для полной зарядки;
- с напряжением 380 В и временем заряда 4–5 часов.
В дальнейшем возможно появление зарядных пунктов, работающих на энергии солнца, ветра. В некоторых странах уже идёт разработка парковочных мест чарджерами на основе солнечных батарей или ветровых генераторов. Примечательно то, что при таком раскладе зарядка окажется совершенно бесплатной.
