Töltéstechnika elektromos autókhoz Hogyan lehet feltölteni az áramot AUTÓMOTOR ÉS SPORT
Az elektromos autók sikere kevésbé függ a modellektől, mint a töltéstechnikától és az infrastruktúrától. Sok elkülönített megoldás és eltérő szabvány helyett egyre inkább az egységes technológia fejlődik. Megmagyarázzuk a különbségeket.
Egyszerűen csatlakoztassa az otthoni csatlakozóaljzathoz, és „töltse fel” az elektromos autót: a legtöbb fogyasztó ezt szeretné. De a valóság másképp néz ki. Valójában az érdekelt feleknek intenzíven kell foglalkozniuk a különféle gyártók és modellek töltési technológiájával vásárlás előtt a helyes döntés meghozatala érdekében. Mivel a töltési szabványok és a rendszerkövetelmények nagyon eltérnek.
Az autókban az úgynevezett vezetőképes töltés belátható időn belül megmarad - az akkumulátor töltése kábellel. Kutatást folytatnak olyan induktív megoldásokról, amelyek lehetővé teszik az áramellátást érintés nélkül, de ez a technológia jelenleg még nem versenyképes. A BMW 530e „vezeték nélküli töltése” 3200 euróba kerül, és legfeljebb 3,2 kW-mal tölthető. Ezenkívül a töltőállomást néhány centiméteres pontossággal kell megközelíteni.
Kérjük, várjon: Az elektromos autók utántöltési folyamata percek alatt nem zajlik.
Jelenleg még messze van az a lehetőség, hogy egyszerűen betétet cserélnek betéti rendszer alapján. Az elektromos robogók esetében ennek minden bizonnyal van jövőbeli lehetősége, és néhány szolgáltató már megvalósítja - a város belsejében található akkumulátorok „automatáival”, amelyekkel egyszerűen ki lehet cserélni az üreseket. Ez a koncepció azonban jelenleg nem gazdaságilag életképes az autók számára - bár a kínai e-autógyártó Nio nemrégiben bemutatott egy új koncepciót. De minden elemre szabványosított akkumulátorok nélkül ennek kevés a jövője.
A kábel továbbra is rögzítve van - de melyik csatlakozó?
Tehát ez elhagyja a töltőkábelt - és a választott kínokat. Fontos különbséget tenni az áram típusa (váltakozó áram, váltóáram és egyenáram, egyenáram) között, valamint a töltőeszköz potenciális teljesítménye és a csatlakozó standard között.
Váltakozó áramú töltés esetén a járműbe telepített töltési technológia dönti el, hogy milyen gyorsan tud "tankolni".
A "nagy áram" otthon segít
Különösen a háztulajdonosok támaszkodhatnak egy másik változatra, amelyet a nagyvárosok bérlői többnyire megtagadnak: az úgynevezett wallbox. Itt a villanyszerelő egy speciális töltőeszközt telepít a többfázisú 400 V-os csatlakozással - a köznyelvben "áramáram" vagy "nagyfeszültségű áram" néven ismert változat, amely például konyhai tűzhelyek csatlakoztatására is használható. Egy ilyen fali doboz töltőteljesítménye legfeljebb 44 kW (11 vagy 22 kW azonban általános), ezért alkalmas egy erőteljes elektromos autó viszonylag gyors „feltöltésére” is. A tipikus elektromos autó fogyasztása 15–20 kWh/100 kilométer, így 100–150 kilométer/óra hatótávolságot lehetne feltölteni. A nagyobb kapacitású akkumulátorok teljes feltöltése azonban több órát vesz igénybe, és ideális esetben egyik napról a másikra. Ezenkívül a 22 kW-os fali doboz telepítése az áramszolgáltató jóváhagyásától függ, ezért általában 11 kW-os csatlakozásokat valósítanak meg.
Aki nem akar wallboxot telepíteni, akkor hozzáférhet a vidéki és kereskedelmi területeken gyakran kapható háromfázisú CEE 400V aljzatokhoz is, amelyek biztosítéktól függően akár 16 kW-ig (16 vagy 32 amper) is elérhetők. Például a Renault egy mobil töltőállomást kínál, amely ilyen CEE aljzatokhoz csatlakoztatható. Megfelelő töltőkábelek állnak rendelkezésre a szabadkereskedelemben a töltéstechnika megfelelő szolgáltatóitól is.
Számos nyilvános töltőállomás nem gyors töltésre szolgál
A jövőben azonban a nagy töltőkapacitású, nyilvánosan hozzáférhető töltőpontok játszják a legfontosabb szerepet az elektromos autók ellátásában. Jelenleg széles körben elterjedtek azok a 11 és 22 kW teljesítményű töltőállomások, amelyek váltakozó áramú, 2-es típusú csatlakozásokkal rendelkeznek, más néven "Mennekes dugók" (a Mennekes fejlesztő cég nevét viselik). Ez a csatlakozási típus az egész EU-ra kiterjedő szabvány, de távolsági útvonalakon nem alkalmas néhány perc alatt történő gyors töltésre. Az ilyen oszlopok viszont ideálisak az akkumulátor rövid idejű felfrissítésére, például vásárláskor, ezért a szupermarketek egyre inkább a megfelelő oszlopokat teszik elérhetővé parkolóikban.
Fontos azonban megjegyezni azt is, hogy az adott e-autók töltői milyen erővel működnek. Annak érdekében, hogy a hálózati váltakozó áram (AC) átalakuljon a vontató akkumulátorhoz szükséges egyenárammá (DC), az elektromos autókba megfelelő töltőket helyeznek el. Teljesítményük azonban gyártónként változó, és korántsem minden jelenlegi modell képes háromfázisú töltésre egy 2-es típusú töltőállomáson, amelynek teljes teljesítménye 22 kW. Például a jelenlegi Nissan Leaf mindössze 6,6 kW maximális töltőteljesítményt tesz lehetővé a 2-es típusú csatlakozásnál, míg az új Kia eNiro 7,2 kW-ra korlátozza a váltakozó áramú töltést.
A Volkswagen csoport új ötlettel lépett a nyilvánosság elé a 2018/2019-es év fordulóján. A wolfsburgi székhelyű vállalat olyan mobil gyorstöltő állomások rendszerét tervezi, amelyek könnyen felállíthatók a megfelelő állványterületeken, és töltési áramukat használt jármű akkumulátorokban tárolhatják. Alternatív megoldásként vezetékes kapcsolat is lehetséges legyen. Ha az oszlop "üres", akkor a VW tervezésében egyszerűen kicserélik egy újra. Olyan rendszer, amely nem különbözik a mobil WC-blokktól. Ezt az „e-járművek energiabankját” nemcsak a rögzített parkolóhelyeken kell használni, hanem például a nagy események parkolóiban is. 2019 közepén a VW több oszloppal próbaüzembe lép Wolfsburgban, majd 2020-ban országszerte használatba veszi.
A gyors töltéshez erős oszlopokra van szükség
A legtöbb ázsiai autógyártó a 2010-ben bevezetett egyenáramú CHAdeMO rendszert használta a gyors töltéshez, ami különösen fontos a terepjáróknál, de ez nem valószínű, hogy Európa-szerte létrejön. Fontos itt megjegyezni, hogy a CHAdeMO rendszerrel felszerelt járművek a gyakorlatban elsősorban a 2-es típusú csatlakozón keresztül tölthetők. A jövőben azonban tervezik az új CCS töltőállomások CHAdeMO csatlakozással történő felszerelését, de ez nem garantált.
A Porsche Taycan lesz az első szériaautó a német piacon, amely akár 350 kW teljesítményű töltőteljesítményt is képes kezelni.
Az EU-ban a belátható időn belül egy másik rendszer, a "Kombinált Töltési Rendszer" (CCS) fog érvényesülni. Ez a szabvány, amelyről az amerikai és az európai gyártók megállapodtak, lehetővé teszi a töltést a 2-es típusú kapcsolaton keresztül, valamint az egyenáramú gyorstöltést saját csatlakozótípusával és kommunikációs protokolljával. Németországban a 2016-ban hatályba lépett töltőállomásról szóló rendelet szerint minden új, azóta kiépített, nyilvánosan hozzáférhető töltőpontnak rendelkeznie kell mind 2-es, mind pedig CCS csatlakozással - ez kvázi szabványossá tette a CCS-t. Legutóbb a Hyundai/Kia a CCS szabványt választotta a csoport új elektromos autóival is.
Valójában elsősorban a gyors töltőállomások teszik lehetővé az e-autók széleskörű használatát. Ha elegendő hatótávolságot biztosít néhány száz kilométeres vezetésre 15–20 percen belül, sok szkeptikus autóvevőt is meg fog győzni. Annak a ténynek, hogy a töltési idő gyakran az akkumulátor kapacitásának akár 80 százaléka is szerepel, egyszerű oka van: ettől a töltési szinttől kezdve a jármű elektronikája általában fojtja a töltési teljesítményt az akkumulátor védelme érdekében. A fennmaradó 20 százalék ezért lényegesen hosszabb töltési időt igényel.
Nem minden akkumulátor tud gyorsan feltöltődni
De még itt is a vevőnek előre meg kell tudnia, hogy az általa választott jármű hogyan reagál a gyors töltésre. Ragasztó pont itt az akkumulátor hűtése. Mivel a gyors töltés alatti hőfejlődés lényegesen nagyobb, mint a szokásos állomásoknál, a vontató akkumulátor hatékony hűtésére van szükség. Hogy ezt mennyire fontosnak mutatja az új Nissan Leaf, ahol az ismételt gyors töltés hosszabb távolságokon biztonsági okokból a töltőáram csökkenéséhez vezet, hogy ne hevítse túl a (léghűtéses) akkumulátort.
Az Ionity-t számos autógyártó alapította, és állítólag egy páneurópai gyorstöltő hálózatot telepít.
Az ionitás mint közös vállalkozás
A gyors töltőállomások témája 2017 óta nyer lendületet: az Ionity céggel, a Ford, a Mercedes, a BMW és a Volkswagen Csoport közös vállalkozásával 2020-ig a nagy utak mentén megépül az EU egészére kiterjedő, 400 nagy teljesítményű töltőállomásból álló hálózat. . A cél az ilyen töltőállomások elérhetősége legfeljebb 120 kilométeres távolságban. A nagy teljesítményű töltőállomások (HPC) maximális töltőkapacitása 350 kW - a tervek szerint még akkor is, ha ilyen nagy töltési áramokat jelenleg nem tud megemészteni egy elektromos autó. Az Ionity 2020-ig be kívánja fejezni a bővítést; a töltőállomásokat többnyire a hagyományos benzinkutaknál építik fel az égésű járművek számára.
Ugyanakkor a gyártók is előre gondolkodnak. Például Berlinben a Porsche kísérleti projektként egy 800 voltos töltőállomást telepített, amely 20 perc alatt képes feltölteni a Porsche Taycant, mint első gyártmányú autót 800 V technológiával. Ugyanakkor a Porsche a BMW-vel együtt beruház a Fast Charge kutatási projektbe is, amely szintén nagyfeszültségű technológiával (920 voltig) működik, és 450 kW-os töltőteljesítményt kínál. A megfelelő e-töltőállomást 2018 decemberében állították üzembe az A8-as autópályán.
A Tesla már tovább van
Az amerikai Tesla gyártó modelljei különlegességek. E-autóinak európai verziói esetében a Tesla eredetileg a 2-es típusú Mennekes csatlakozó mellett döntött, amely lehetővé teszi a vontató akkumulátor töltését a megfelelő nyilvános váltóáramú töltőállomásokon és fali dobozokban. A Tesla Supercharger, a világ eddigi legsűrűbben elérhető töltőállomás-hálózata a nyilvános helyiségekben, a saját töltési protokolljával megegyező, 2-es típusú csatlakozót használja az egyenáramú töltéshez. Mint más gyorstöltő rendszereknél, ez megkerüli az autós töltőt, és a vontató akkumulátor közvetlenül a feltöltő állomásról töltődik meg.
Ezért (és a megfelelő kommunikációs protokollok miatt) más CCS vagy CHAdeMO rendszerrel rendelkező járművek számára nem lehetséges a Tesla feltöltőkkel történő tankolás. Másrészt a Tesla adaptert kínál ügyfeleinek, hogy lehetővé tegye az egyenáramú gyors töltést a CCS oszlopokon. Ezenkívül a Tesla 2018 végén bejelentette, hogy gyárilag CCS töltőcsatlakozóval szereli fel a Model 3 európai változatát.
Egyébként ilyen nagy töltési kapacitások mellett nem kell tartani az "áramütéstől": Ezt egy olyan töltési protokoll biztosítja, amellyel a töltőállomás és a jármű elektronikája kommunikál. A töltési folyamat csak akkor oldódik fel, ha a töltődugó megfelelően van bedugva a járműbe és reteszelve, és a jármű és a töltőállomás információkat cseréltek a különböző működési állapotokról.
Új technológia és ígéretek
Egy új töltőadapternek váltakozó árammal kell lerövidítenie a töltési időt
A detroiti motorshow-n 2019 elején egy kanadai start-up szenzációt okozott egy új típusú adapterrel, amely forradalmasítani kívánja az elektromos autók töltési idejét. A járműbe telepített technológiától függetlenül a GBatteries tíz perc alatt teljesen fel akar tölteni egy 60 kWh-os vontató akkumulátort, és mindössze öt perc alatt 200 kilométert szeretne tankolni. Ezt adapterrel és speciális szoftverrel kell lehetővé tenni a jármű technológiájának módosítása nélkül. Hogy pontosan hogyan lehet ez lehetséges - a GBatteries eddig hallgatott. Tisztán matematikai szempontból 360 kW-os töltőteljesítményre lenne szükség, ami a jelenlegi gyors töltőállomásoknál sem lehetséges.
A "Juice Phaser", amelyet a svájci Juice Technologies AG épített, reálisabb és a jövőben megvásárolható. A töltőadapter az elektromos autók tulajdonosainak szól, akik csak egyfázisúak, ezért nagyon lassan tölthetnek áramot a váltóáramú hálózaton. Ide tartozik például a Jaguar I-Pace, a Nissan Leaf, a Hyundai Ioniq és a Kona, a Kia Soul és az e-Niro, valamint az Opel Ampera-E. A Juice Phaser célja, hogy jelentősen lerövidítse az ilyen modellek tulajdonosainak töltési idejét. A készüléket közvetlenül a háztartási hálózatra vagy egy 16A háromfázisú aljzathoz csatlakoztatott csatlakozón keresztül csatlakoztatják, és 25 ampert ad egyfázisú töltéshez. A 3,7 kW helyett az áramlás már 5,8 kW, amely megfelel az előírt kiegyensúlyozatlan terhelési korlátozásoknak. Például a Phasernek képesnek kell lennie arra, hogy egy hagyományos töltőadapterrel 15 óra helyett kilenc óra alatt töltse fel az Opel Ampera-e 60 kWh-s akkumulátorát.