Ładowanie AC / DC

Najważniejszą rzeczą dla każdego pojazdu jest jego napęd i paliwo. Samochody elektryczne są napędzane prądem elektrycznym, więc najwięcej pytań budzi sposób ich ładowania. W tym obszarze istnieje wiele mitów i niejasności, które wyjaśnimy w tym artykule. Skupimy się na następujących kwestiach: jakie są rodzaje stacji ładowania? Jaka jest między nimi różnica? I jak szybko ładuje się samochód elektryczny?

Prądy elektryczne

Najpierw trochę niezbędnej teorii. Prąd elektryczny może występować w dwóch formach:

• Prąd zmienny (AC)
• Prąd stały (DC)

Prąd przemienny (AC) jest przesyłany przez linie energetyczne, a w standardowym gniazdku elektrycznym w większości części Europy jest 230V i 50Hz lub 380V – 3 fazowy gniazdo.
Prąd przemienny może być przesyłany bez większych strat i na większe odległości niż w przypadku prądu stałego.
Jednak większość nowoczesnej elektroniki opiera się na układach scalonych i bateriach, które do działania potrzebują prądu stałego (DC). Energia jest przechowywana w bateriach za pomocą energii chemicznej, która odbywa się tylko w jednym kierunku.

Dlatego urządzenie zależne od baterii może być ładowane tylko za pomocą ładowarki, która konwertuje prąd zmienny z gniazdka elektrycznego na prąd stały. Typowym przykładem takiego urządzenia, które konwertuje prąd zmienny na prąd stały, jest ładowarka do laptopa lub ładowarka do telefonu komórkowego. Taki sam system jest potrzebny w samochodzie elektrycznym.

Ładowanie prądem zmiennym (AC)

Podczas ładowania samochodu elektrycznego prądem zmiennym wykorzystywany jest ładowarka wbudowana w samochodzie (zwana również ładowarką pokładową), który zajmuje się konwersją prądu z gniazdka na prąd akumulatora. Odbiera zatem prąd zmienny (AC) i przekształca go w prąd stały (DC), który jest następnie przesyłany do akumulatora samochodu.

Kluczowym parametrem przy wyborze samochodu elektrycznego jest pojemność tej pokładowej (wbudowanej) ładowarki, ponieważ prędkość ładowania samochodu zależy od tego, jak szybko ten system pokładowy może odbierać prąd przemienny ze źródła, a także od tego, ile faz jest w stanie wykorzystać. Zazwyczaj wbudowany ładowarki pokładowe mają moc od 3,6 kW do nawet 22 kW. Z reguły najczęściej spotykana ładowarka pokładowa ma moc 11 kW.

Stacja ładowania AC

Podczas ładowania za pomocą stacji AC sieć elektryczna jest podłączona do ładowarki pokładowej.

Główną funkcją stacji AC jest pośredniczenie w niezbędnej komunikacji z systemem sterowania pojazdu oraz zapewnienie bezpieczeństwa pojazdu i załogi. Ponadto ładowarka informuje pojazd, jaki maksymalny prąd może pobierać w danym momencie, w zależności od obciążenia sieci. W ten sposób stacja ładowania AC reguluje ładowanie zgodnie z aktualnymi możliwościami domu lub punktu ładowania, dzięki czemu sieć nie jest przeciążona.

Główną zaletą stacji AC jest ich przystępna cena. Są one 7x-10x tańsze niż stacje ładowania DC. Ich kolejną zaletą jest to, że są znacznie bardziej rozpowszechnione ze względu na niższą cenę. Jednocześnie są one znacznie mniejsze, a ich instalacja jest prostsza, szybsza i tańsza. Dzięki swoim właściwościom stacje ładowania AC nadają się również do instalacji w domu i ładowania nocnego.

Ładowanie prądem stałym (DC)

Ładowanie prądem stałym (DC) lub tak zwane szybkie ładowanie odbywa się za pomocą stacji ładowania DC, która może zmienić prąd przemienny (AC) na prąd stały (DC), a następnie „omija” pokładową ładowarkę samochodu elektrycznego i wysyła ten prąd stały za pośrednictwem systemu zarządzania baterią (BMS) do akumulatora, zgodnie z instrukcjami systemu kontroli ładowania pojazdu.

Ładowanie nie jest zatem ograniczone mocą ładowarki pokładowej, dzięki czemu może być znacznie szybsze.

Stacja ładowania DC

Stacja ładowania DC jest technologicznie znacznie bardziej złożona i wielokrotnie droższa niż stacja ładowania AC, a ponadto wymaga potężnego źródła mocy. Ponadto stacja ładowania DC musi być w stanie komunikować się z samochodem zamiast z ładowarką pokładową, aby móc dostosować parametry mocy wyjściowej w zależności od stanu i możliwości akumulatora.

Podsumowanie

Ze względu na fakt, że mamy dwa rodzaje prądu (AC i DC), istnieją również dwie strategie ładowania samochodu elektrycznego.

Możliwe jest użycie stacji ładowania AC, w której ładowarka pokładowa zajmuje się konwersją. Ta opcja jest wolniejsza, ale tańsza i łagodniejsza. Ładowarki AC mają moc wyjściową do 22 kW, a czas potrzebny do pełnego naładowania zależy tylko od mocy ładowarki pokładowej, z reguły maksymalnie 11 kW

Możliwe jest również korzystanie ze stacji DC, gdzie ładowanie jest droższe, ale odbywa się w ciągu kilkunastu do kilkudziesięciu. Zwykle ich moc wyjściowa wynosi od 50 kW do 150 kW, ale oczekuje się, że w przyszłości wzrośnie. Moc super szybkich ładowarek wynosi powyżej 150 kW. Obie znajdują się w pobliżu głównych tras i powinny być używane tylko na dłuższych trasach.

Aby nieco skomplikować sytuację, istnieją różne rodzaje złączy ładowania, których przegląd przedstawiamy tutaj. Sytuacja jednak ewoluuje i pojawiają się międzynarodowe standardy i adaptery, więc w przyszłości nie będzie to dużo większy problem niż różne typy gniazdek na świecie.