Το σύστημα χρέωσης παρέχει το ενεργειακό εφοδιασμό για τη λειτουργία των ηλεκτρικών οχημάτων, η οποία είναι ένα σημαντικό βασικό σύστημα υποστήριξης για τα ηλεκτρικά οχήματα και μια σημαντική σύνδεση στο στάδιο της εμπορευματοποίησης και της εκβιομηχάνισης των ηλεκτρικών οχημάτων. Με τη γρήγορη ανάπτυξη της ηλεκτρικής βιομηχανίας οχημάτων, η τεχνολογία χρέωσης έχει γίνει ένας από τους παράγοντες κλειδί που περιορίζουν την ανάπτυξη της βιομηχανίας, και οι ευφυείς και γρήγορες μέθοδοι χρέωσης έχουν γίνει η τάση ανάπτυξης της ηλεκτρικής τεχνολογίας χρέωσης οχημάτων.

Υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι να ταξινομηθούν οι ηλεκτρικές συσκευές χρέωσης οχημάτων. Γενικά, μπορεί να διαιρεθεί σε επί του σκάφους συσκευές χρέωσης και off-board συσκευές χρέωσης. Σύμφωνα με τους διαφορετικούς τρόπους της ενεργειακής αντικατάστασης κατά φόρτιση της ηλεκτρικής μπαταρίας οχημάτων, τη συσκευή φόρτισης μπορεί να διαιρεθεί σε τύπο επαφών και τύπο επαγωγής. Τα ηλεκτρικά οχήματα μπορούν να διαιρεθούν σε αργή φόρτιση, γρήγορα φόρτιση, μπαταρία που ανταλλάσσουν, ασύρματος που φορτίζουν, κινητός φορτίζοντας και άλλος μέθοδος σύμφωνα με τις διαφορετικές μεθόδους φόρτισης. Σε αυτό το άρθρο, θα εισαγάγουμε τους διαφορετικούς ηλεκτρικούς τρόπους χρέωσης οχημάτων που διευκρινίζονται από τη διεθνή ηλεκτροτεχνική Επιτροπή (IEC).

Τα διεθνή πρότυπα αναπτύσσονται για να ικανοποιήσουν τις ανάγκες της ηλεκτρικής αγοράς οχημάτων. Η σφαιρική υιοθέτηση των ηλεκτρικών οχημάτων εξαρτάται από τα καθιερωμένα διεθνή πρότυπα που εξετάζουν την ασφάλεια, την αξιοπιστία, και τη διαλειτουργικότητα στην ηλεκτρική αγορά οχημάτων.

Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε τη διαφορετική EV χρεώνοντας τους τρόπους που διευκρινίζονται από τη διεθνή ηλεκτροτεχνική Επιτροπή (IEC). Αυτοί οι τρόποι διευκρινίζονται στο IEC 61851 τα τυποποιημένα εξετάζοντας αγώγιμα συστήματα χρέωσης για τα ηλεκτρικά οχήματα. Τα πρότυπα περιγράφουν τέσσερις διαφορετικούς τρόπους χρέωσης - τρόπος 1, τρόπος 2, τρόπος 3 και τρόπος 4.

Το IEC έχει αναπτύξει επίσης άλλα πρότυπα για την ηλεκτρική τεχνολογία χρέωσης οχημάτων. Παραδείγματος χάριν, το IEC 62196 συζητά τα βουλώματα, τις υποδοχές, τους συνδετήρες οχημάτων και τους κολπίσκους οχημάτων, ενώ το IEC 61980 συζητά τα ασύρματα συστήματα μεταφοράς δύναμης (WPT) για τα ηλεκτρικά οχήματα.

Διαφορετικοί τύποι συνδέσεων καλωδίων

Το IEC 61851-1 περιγράφει τρεις διαφορετικές μεθόδους σύνδεσης, όπως φαίνεται στον ακόλουθο αριθμό:

Το καλώδιο υπόθεσης Α συνδέεται μόνιμα με το ηλεκτρικό όχημα, αλλά το EVSE είναι αποσπάσιμο στο σταθμό χρέωσης (επίσης αποκαλούμενο EVSE - ηλεκτρικός εξοπλισμός ανεφοδιασμού οχημάτων). Η υπόθεση Β διευκρινίζει ένα καλώδιο που είναι αποσπάσιμο και στις άκρες, και η υπόθεση Γ είναι ένα καλώδιο που είναι μόνιμα συνδεμένο με το EVSE.

Τρόπος 1 χρέωσης

Σε αυτόν τον τρόπο, το ηλεκτρικό αυτοκίνητο συνδέεται άμεσα με μια οικιακή έξοδο. Το μέγιστο ρεύμα αυτού του τρόπου είναι 16A, ο μονοφασικός δεν υπερβαίνει 250V, και ο τριφασικός δεν υπερβαίνει 480V.

Ο τρόπος 1 είναι ο απλούστερος τρόπος χρέωσης και δεν υποστηρίζει οποιαδήποτε επικοινωνία μεταξύ της EV και του σημείου χρέωσης. Αυτό το πρότυπο χρέωσης είναι απαγορευμένο ή περιορισμένο σε πολλές χώρες.

Τρόπος 2 χρέωσης

Οι οικιακές έξοδοι όχι πάντα παρέχουν τη δύναμη στα πραγματικά πρότυπα. Επιπλέον, τα δοχεία και τα βουλώματα που σχεδιάζονται για τις εσωτερικές εφαρμογές μπορούν να μην αντισταθούν το συνεχές ρεύμα στις μέγιστες εκτιμήσεις.

Γίαυτό σύνδεση μια υποδοχή της EV για τις εκτεταμένες χρονικές περιόδους χωρίς τους ελέγχους και χαρακτηριστικά γνωρίσματα ασφάλειας αυξάνει τον κίνδυνο ηλεκτροπληξίας. Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι εμπειρογνώμονες ανέπτυξαν τον τρόπο 2 χρέωσης, ο οποίος χρησιμοποιεί έναν ειδικό τύπο χρέωσης του καλωδίου και είναι εξοπλισμένος με μια συσκευή ελέγχου και προστασίας -καλωδίων (κύκλωμα-CPD).

Το κύκλωμα-CPD εκτελεί τις απαραίτητες λειτουργίες ελέγχου και ασφάλειας. Το μέγιστο ρεύμα αυτού του τρόπου είναι 32A, η μέγιστη τάση δεν υπερβαίνει 250V για μονοφασικό και 480v για τριφασικό. Ο τρόπος 2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τις εσωτερικές και βιομηχανικές υποδοχές.

Η λειτουργία ασφάλειας αυτού του τρόπου μπορεί να ανιχνεύσει και να ελέγξει την προστατευτική γη. Ο τρόπος 2 επίσης υποστηρίζει overcurrent και την προστασία overtemperature. Επιπλέον, EVSE μπορεί να μεταστρέψει τις λειτουργίες ανιχνεύοντας τη σύνδεση στη EV και αναλύοντας την απαίτηση δύναμης χρέωσής του.

Ο τρόπος 2 χρέωσης και το ενισχυτικό καλώδιο παρουσιάζονται στον αριθμό κατωτέρω:

Ενώ ο τρόπος 2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τις ιδιωτικές δαπάνες, η δημόσια χρήση είναι επίσης περιορισμένη σε πολλές χώρες.

Τρόπος 3 χρέωσης

Αυτό το πρότυπο χρησιμοποιεί ένα αφιερωμένο EVSE και έναν εν πλω φορτιστή της EV. Το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος από το σταθμό φόρτισης εφαρμόζεται στα εν πλω στοιχεία κυκλώματος για να φορτίσει την μπαταρία. Ο πολλαπλάσιοι έλεγχος και η προστασία λειτουργούν για να εξασφαλίσουν δημόσια ασφάλεια. Αυτοί περιλαμβάνουν την επαλήθευση της προστατευτικής γης και της σύνδεσης μεταξύ του EVSE και της EV.

Επιπλέον, αυτός ο τρόπος ρυθμίζει το ρεύμα χρέωσης στη μέγιστη τρέχουσα ικανότητα της συνέλευσης καλωδίων. Αυτός ο τρόπος χρέωσης έχει ένα μέγιστο ρεύμα 250A και μπορεί να διαμορφωθεί με ένα δίκτυο φάσης 250V 1 ή φάσης 480V 3. Υποστηρίζει επίσης έναν τρόπο λειτουργίας συμβατό με τον τρόπο 2, στον οποίο το μέγιστο ρεύμα και για μονοφασικός και τριφασικός περιορίζεται λιγότερο από σε 32A.

Οποιεσδήποτε από τις τρεις πιθανές συνδέσεις (υπόθεση Α, υπόθεση Β, και υπόθεση Γ) μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτόν τον τρόπο. Το σενάριο Β και το σενάριο Γ παρουσιάζονται κατωτέρω.

Δείτε πώς αυτό το σχέδιο καθορίζει την επικοινωνία μεταξύ του σταθμού χρέωσης και του ηλεκτρικού οχήματος. Το πειραματικό κύκλωμα ελέγχου του τρόπου 3 παρουσιάζεται στον αριθμό κατωτέρω.

Ανάλογα με την κατάσταση των διακοπτών S1, S2 και S3, τα διαφορετικά επίπεδα τάσης θα εμφανιστούν στις «πειραματικές επαφές». «Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντιπροσωπεύσει τις διαφορετικές φάσεις χρέωσης. Ένα ηλεκτρικό όχημα μπορεί να αρχίσει έναν κύκλο χρέωσης ως εξής:

Πρίν συνδέουν στο καλώδιο χρέωσης, οι διακόπτες S2 και S3 είναι αποσυνδεμένοι και S1 συνδέεται με μια παροχή ΣΥΝΕΧΟΎΣ ηλεκτρικού ρεύματος 12v. Σε αυτήν την περίπτωση, το EVSE μετρά το συνεχές ρεύμα 12v στην πειραματική επαφή (το EVSE συνειδητοποιεί ότι η EV δεν συνδέεται).

Αφότου συνδέεται το καλώδιο χρέωσης με τη EV και το EVSE, ο ελεγκτής από την πλευρά της EV μπορεί να ανοίξει S3, μειώνοντας την τάση στην επαφή του οδηγού σε περίπου 9v. Δηλώστε EVSE ότι το καλώδιο συνδέεται και με τη EV και με EVSE. Επιπλέον, ένα ΣΥΝΕΧΕΣ 9v σήμα στην πειραματική σύνδεση θα πει τη EV ότι το EVSE δεν είναι έτοιμο.

Όταν το EVSE είναι έτοιμο να χρεώσει τη EV, συνδέει S1 με τον ταλαντωτή. Το σήμα PWM στην πειραματική επαφή λέει τη EV ότι η ηλεκτρική παροχή ηλεκτρικού ρεύματος οχημάτων είναι έτοιμη.

Η EV ανοίγει έπειτα S2, παράγοντας για 6v στην πειραματική επαφή, η οποία δείχνει ότι είναι έτοιμο επίσης. Η τάση που παράγεται σε αυτό το στάδιο εξαρτάται από την αξία αντιστατών R3. Η αξία αυτού του αντιστάτη διευκρινίζει εάν ο εξαερισμός απαιτείται για αυτήν την περιοχή χρέωσης. R3 = 1,3 kΩ, η τάση επαφών του οδηγού είναι 6 V. Αυτό είναι ισοδύναμο με μια περιοχή χρέωσης που δεν απαιτεί την κυκλοφορία αέρα. Αν απαιτείται, R3 = 270Ω και μια τάση αφής 3 V.

Τα S2 μπορούν να κλειθούν όταν χρεώνει το όχημα ή θέλει να σταματήσει για οποιοδήποτε λόγο. Αυτό θα αλλάξει το θετικό επίπεδο τάσης του PWM σε 9v και θα ενημερώσει EVSE ότι η EV δεν είναι έτοιμη να επαναφορτίσει.

Τρόπος 4 χρέωσης

Αυτό είναι ο μόνος τρόπος χρέωσης που περιλαμβάνει έναν εξωτερικό φορτιστή με μια ΣΥΝΕΧΗ παραγωγή. Η ΣΥΝΕΧΗΣ δύναμη παραδίδεται άμεσα στην μπαταρία, και ο επί του σκάφους φορτιστής παρακάμπτεται. Αυτός ο τρόπος μπορεί να παρέχει στο συνεχές ρεύμα 600v ένα μέγιστο ρεύμα 400A. Τα υψηλής ισχύος επίπεδα που περιλαμβάνονται σε αυτόν τον τρόπο απαιτούν τα πιό υψηλά επίπεδα επικοινωνίας και ακριβέστερων ιδιοτήτων ασφαλείας.

Ο τρόπος 4 μόνο επιτρέπει τη σύνδεση στην υπόθεση Γ, με το καλώδιο χρέωσης που συνδέεται μόνιμα με το σταθμό χρέωσης.

Δύο νέες μέθοδοι χρέωσης

Ασύρματη χρέωση

Ο ασύρματος τρόπος χρέωσης δεν πρέπει να μεταδώσει την ενέργεια μέσω των καλωδίων, και χρησιμοποιεί την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, τη σύζευξη ηλεκτρικών πεδίων, τη μαγνητική αντήχηση και τα ραδιο κύματα για να μεταδώσει την ενέργεια. Για να χρησιμοποιήσετε τον ασύρματο τρόπο χρέωσης, πρέπει αρχικά να εγκαταστήσετε έναν επαγωγικό φορτιστή αυτοκινήτων στο αυτοκίνητο. Δεν υπάρχει καμία μηχανική σύνδεση μεταξύ της δύναμης που λαμβάνει το μέρος και το μέρος παροχής ηλεκτρικού ρεύματος του οχήματος, αλλά η σύνδεση μεταξύ της δύναμης που λαμβάνει το σώμα και το σώμα παροχής ηλεκτρικού ρεύματος πρέπει για να είναι ακριβέστερη.

Υπό τον όρο των περιορισμών της ωριμότητας τεχνολογίας και του βασικού εξοπλισμού, οι ηλεκτρικοί εμπειρογνώμονες θεωρούν ότι η ασύρματη τεχνολογία χρέωσης δεν μπορεί να παραχθεί μαζικά προς το παρόν. Η τεχνολογία επικρατούσας ασύρματη χρέωσης στη βιομηχανία χρησιμοποιεί κυρίως την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και τη μαγνητική αντήχηση για να μεταφέρει την ηλεκτρική ενέργεια, αλλά η μέθοδος μαγνητικής αντήχησης έχει την υψηλότερη αποδοτικότητα χρέωσης και τη χαμηλότερη ηλεκτρομαγνητική ένταση ακτινοβολίας, η οποία είναι μικρότερη από αυτός των κινητών τηλεφωνημάτων. Οι σπείρες δεν πρέπει να ευθυγραμμιστούν τέλεια, το οποίο είναι πέρα από την προσιτότητα της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Η μελλοντική προοπτική εφαρμογής του ασύρματου τρόπου χρέωσης είναι ανυπολόγιστη. Στο μέλλον, θα είναι σε θέση να χρεώσει περπατώντας. Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να προέλθει από το σύστημα παροχής ηλεκτρικού ρεύματος του οδικού πεζοδρομίου, ή από την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια κυμάτων που παραλαμβάνεται με το αυτοκίνητο.

Κινητή χρέωση

Η ιδανική κατάσταση για τις μπαταρίες της EV φορτίζει ενώ το αυτοκίνητο είναι κρουαζιέρας στο δρόμο, αποκαλούμενη κινητή φόρτιση (MAC). Κατά αυτόν τον τρόπο, οι ηλεκτρικοί χρήστες οχημάτων δεν ειναι απαραίτητο να ψάξουν για τους σταθμούς χρέωσης, να σταθμεύσουν τα οχήματά τους και να ξοδεψουν τη χρονική χρέωση. Το σύστημα της MAC θάβεται στο πλαίσιο ενός τμήματος του δρόμου, δηλαδή η περιοχή χρέωσης, και δεν απαιτεί το πρόσθετο διάστημα.

Και η επαφή και τα επαγωγικά συστήματα της MAC μπορούν να εφαρμοστούν. Για το σύστημα της MAC επαφή-τύπων, μια αψίδα επαφών πρέπει να εγκατασταθεί στο κατώτατο σημείο του σώματος οχημάτων, και η αψίδα επαφών μπορεί να λάβει στιγμιαίο υψηλής τάσης με την επαφή του στοιχείου χρέωσης που ενσωματώνεται στην οδική επιφάνεια. Όταν το ηλεκτρικό όχημα ταξιδεύει μέσω της περιοχής της MAC, η διαδικασία χρέωσής της είναι χρέωση σφυγμού. Για τα επαγωγικά συστήματα της MAC, οι επί του σκάφους αψίδες επαφών αντικαθίστανται από τις επαγωγικές σπείρες, και τα στοιχεία χρέωσης που ενσωματώνονται στην οδική επιφάνεια αντικαθίστανται από υψηλής τάσης windings που παράγουν τα ισχυρά μαγνητικά πεδία. Προφανώς, λόγω της επιρροής των παραγόντων όπως η μηχανική απώλεια και η θέση εγκαταστάσεων της αψίδας επαφών, ο τύπος MAC επαφών δεν είναι πολύ ελκυστικός στους ανθρώπους.

συμπερασματικά

Εν περιλήψει, τα πρότυπα IEC 61851 εξετάζουν ηλεκτρικά τα αγώγιμα συστήματα χρέωσης για τα ηλεκτρικά οχήματα. Αυτά τα πρότυπα περιγράφουν τέσσερις διαφορετικούς τρόπους χρέωσης.

Οι πρώτοι τρεις τρόποι προβλέπουν την εξουσία εναλλασσόμενου ρεύματος στον εν πλω φορτιστή της EV εντούτοις, ο τρόπος 4 παραδίδει τη ΣΥΝΕΧΗ δύναμη άμεσα στην μπαταρία και παρακάμπτει τον εν πλω φορτιστή. Ο τρόπος 3 υιοθετεί ποικίλες λειτουργίες ελέγχου και προστασίας, απευθυνόμενος στη δημόσια ασφάλεια.