С каждым годом темпы развития электротранспорта в мире продолжают расти. Так, в первом квартале 2025 года продажи электромобилей и гибридов выросли на 29% по сравнению с аналогичным периодом 2024-го года. Появляются новые модели, разрабатываются новые типы аккумуляторов, растет запас хода, улучшаются эксплуатационные характеристики. В ближайшие 10 лет прогнозируется дальнейший рост мировых продаж электромобилей, который может составить от 20 до 60%. В данном направлении безусловным лидером является Китай. Его доля на мировом рынке составляет 25%. Растет и количество электротранспорта в России. В 2024 году число зарегистрированных за год электромобилей выросло на треть и достигло 59,6 тысяч единиц. Основными факторами, сдерживающими темпы роста данного вида транспорта, являются развитие инфраструктуры и сервисного обслуживая. Однако, думаю, многие уже заметили, что на улицах городов стали появляться зарядные станции для электромобилей и их число неуклонно растет. Многие застройщики жилья на этапе проектирования, закладывают инфраструктуру для зарядки электротранспорта. Такая тенденция со временем будет лишь набирать обороты. Поэтому сегодня важно иметь хотя бы базовое представление о том, какие бывают зарядные станции для электромобилей, как они устроены, как классифицируются, и какие стандарты зарядки они поддерживают. Об этом мы и начнем говорить в этой статье, которая, скорее всего, станет частью цикла статей, посвященных зарядным станциям для электромобилей.
Существуют два базовых стандарта, определяющие классификацию зарядных станций, общие требования, требования безопасности и т.д.:
1. IEC 61851 - международный стандарт для систем токопроводящей зарядки электромобилей. Его российский аналог - ГОСТ Р МЭК 61851-1-2013.
2. IEC 62196 – международный стандарт, разработанный Международной электротехнической комиссией (МЭК) для зарядки электромобилей. Этот стандарт определяет требования к вилкам, разъёмам и штепсельным розеткам, используемым для зарядки электромобилей. Российские аналоги этого стандарта - ГОСТ Р МЭК 62196-1-2013 и ГОСТ Р МЭК 62196-2-2013.
В данных стандартах приняты следующие основные сокращения, обозначающие электромобиль и зарядную станцию:
1. Электромобиль – обозначается как EV (electric vehicle), или ЭТ (электротранспорт);
2. Зарядная станция - обозначается как EVSE (EV supply equipment), или ОИПЭТ (оборудование источника питания электротранспорта).
В соответствии с ГОСТ Р МЭК 61851-1-2013 есть четыре вида зарядки ЭТ:
1. Зарядка вида 1 (Mode 1) - соединение ЭТ с сетью питания переменного тока с использованием со стороны питания стандартизованных штепсельных розеток на ток не более 16 А и напряжение не более 250 В переменного однофазного, или 480 В переменного трехфазного тока, а также силовых проводников и проводников защитного заземления.
Говоря простым языком, это зарядка электромобиля от однофазной, или трехфазной стандартной розетки с использованием УЗО. Зарядка вида 1 практически не применяется из-за низких параметров безопасности.
2. Зарядка вида 2 (Mode 2) - соединение ЭТ с сетью питания переменного тока не более 32 А и не более 250 В переменного однофазного, или 480 В переменного трехфазного тока с использованием стандартизованных однофазных или трехфазных штепсельных розеток, а также силовых проводников и проводников защитного заземления совместно с функцией контрольного управления и системой персональной защиты от поражения электротоком (УДТ) между ЭТ и вилкой или в качестве части встроенного кабельного блока управления.
Это зарядка электромобиля от стандартной однофазной, или трехфазной розетки с использованием зарядного кабеля, оснащенного встроенным устройством управления (IC-CPD), которое включает в себя функции, связанные с управлением и безопасностью (ограничение тока зарядки). Простыми словами - зарядка с помощью маленькой зарядной станции, с одной стороны которой кабель со стандартной сетевой вилкой, а с другой - кабель для подключения к электромобилю.
3. Зарядка вида 3 (Mode 3) - соединение ЭТ с сетью питания переменного тока с применением специализированного ОИПЭТ, в котором функция контрольного управления распространяется на оборудование управления в ОИПЭТ, постоянно соединенное с сетью питания переменного тока.
Имеется в виду зарядка электромобиля от стационарной станции переменного тока, установленной, например, на парковке.
4. Зарядка вида 4 (Mode 4) - соединение ЭТ с сетью питания переменного тока с применением внебортового зарядного устройства, в котором функция контрольного управления распространяется на оборудование, постоянно соединенное с сетью питания переменного тока.
Под видом зарядки 4 подразумевается зарядка постоянным током от специализированных зарядных станций высокой мощности, преобразующих переменный ток в постоянный. Иногда их называют станциями быстрой зарядки, или Fast charge EV stations.
Когда вы приехали вечером домой и поставили электромобиль заряжаться, подключив его через зарядное устройство к сетевой розетке, то переменный ток из этой розетки поступает во, встроенный в ваш электромобиль, преобразователь переменного тока в постоянный (инвертор), а уже от него в батарею. Скорость зарядки напрямую связана с количеством энергии, которую мы можем передать из розетки в аккумуляторную батарею электромобиля, т.е. с мощностью. Существуют несколько факторов, ограничивающих мощность зарядки электромобиля применительно к видам зарядки 2 и 3:
1. Мощность встроенного, в автомобиль инвертора;
2. Ограничения по мощности, связанные с однофазным, или трехфазным подключением;
3. Максимально допустимая мощность домашней электросети;
4. Факторы, связанные с состоянием батареи электромобиля, настройками, погодными условиями.
Рассмотрим каждый пункт подробнее.
1. При выборе электромобиля, первым делом, вы должны обратить внимание на типы разъемов для зарядки и мощность встроенного инвертора. У многих электромобилей имеются два разъема, один из которых предназначен для зарядки переменным током, а другой – постоянным, хотя есть и универсальные разъемы.
Приведу простой пример: Nissan Leaf 1 (Первое поколение, батарея емкостью 24кВт·ч, комплектация G, или SL). Для зарядки переменным током (вид 2 и 3) используется разъем Type 1 (SAE J1772). Для зарядки постоянным током (вид 4) используется разъем CHAdeMO. Разъем Type 1 допускает только однофазное подключение. При однофазном подключении, мощность заряда не превышает 7кВт. Встроенный инвертор имеет мощность 6,6кВт, соответственно это и будет максимальная мощность, которую будет потреблять данный электромобиль при зарядке переменным током. Время зарядки при этом составит около 4-5ч. При использовании зарядки постоянным током (вид 4) через разъем CHAdeMO, мощность заряда составит не более 50кВт, а время заряда снизится до 30 минут.
2. Очевидно, что для уменьшения времени заряда, при использовании зарядных станций переменного тока (вид 2 и 3), необходимо применять трехфазное подключение, которое допускает максимальную мощность 22кВт. Трехфазное подключение поддерживают такие типы разъемов, как Type 2 и GB/T AC. Однако, далеко не все электромобили с этими типами разъемов допускают зарядку мощностью 22кВт. Часто, максимальная мощность при трехфазной зарядке, ограничивается цифрой 11кВт, что, опять-таки обусловлено мощностью встроенного инвертора.
3. Допустим, что вы проживаете в небольшом частном доме. У вас в доме однофазная сеть с максимальной мощностью нагрузки 7кВт. При этом есть стиральная машина, микроволновая печь, и еще ряд электроприборов. Для зарядки электромобиля вам нужны все эти 7кВт. Если вы подключите зарядное устройство к вашей сети переменного тока (вид зарядки 2), то при одновременном использовании других электроприборов, у вас произойдет перегрузка по току и сработает вводной автомат. Не забывайте еще о том, что эту мощность должна выдержать розетка, к которой вы подключаете зарядное устройство. Что делать?
Либо ограничить мощность зарядки в настройках электромобиля, либо использовать более совершенную зарядную станцию (вид зарядки 3), стационарно установленную в доме и имеющую режим балансировки мощности. Такие зарядные станции умеют регулировать мощность, потребляемую электромобилем при зарядке, в зависимости от того, сколько мощности потребляет электрооборудование вашего дома, и исключают перегрузку электросети. Таким образом вы получаете гибкую систему регулирования и распределения мощности, которая оптимизирует время зарядки вашей машины. В качестве примера можно привести зарядные станции Pandora, оснащенные всеми необходимыми функциями защиты и балансировки мощности.
4. Мощность, потребляемая электромобилем во время зарядки, может быть ниже заявленной из-за пониженной температуры окружающей среды, или из-за деградации аккумуляторной батареи. Особенно это касается старых моделей машин с ощутимым пробегом. Встречаются случаи, когда ограничение по мощности заряда установлено в настройках автомобиля, о чем владелец не знает.
Зарядить электромобиль быстро помогают зарядные станции постоянного тока высокой мощности (вид зарядки 4). Такие станции передают электрическую энергию в батарею электромобиля напрямую, минуя инвертор. Мощность современных городских зарядных станций постоянного тока достигает сотен киловатт. Более подробно о зарядных станциях постоянного тока, устройстве различных зарядных станций, мерах безопасности и прочем я расскажу в следующих статьях, посвященных этой тематике.