Xe điện trên

Khi thế giới đang chuẩn bị mở ra một cuộc cách mạng xe điện, tốc độ thích ứng vẫn còn chậm. Xe điện (EV) mặc dù là một phương thức giao thông xanh hơn, êm ái hơn và rẻ hơn nhưng dường như vẫn chưa trở nên thực tế. Lý do là hai từ, Chi phí và Hệ sinh thái. Hiện tại xe EV có giá ngang bằng với xe chạy xăng khiến nó trở thành lựa chọn ít quan trọng hơn cho người mua, sự tiến bộ trong công nghệ pin và các chương trình của chính phủ dự kiến ​​sẽ làm giảm giá thành của EV trong tương lai.

Phần thứ hai sẽ là, không có hệ sinh thái thích hợp để người mua sử dụng Xe điện mà không gặp nhiều rắc rối. Với “Hệ sinh thái”, tôi đang đề cập đến các trạm sạc để sạc xe điện của bạn khi bạn hết pin. Hãy tưởng tượng sử dụng một chiếc xe chạy xăng khi bạn không có trạm xăng trong thị trấn và nơi duy nhất bạn có thể đổ xăng là ở nhà, thêm vào đó bạn sẽ cần tối thiểu 6-8 giờ để sạc một chiếc EV điển hình. Nhiều công ty như Tesla, EVgo, điểm sạc, v.v. đã thừa nhận vấn đề này bằng cách thiết lập các trạm sạc trên khắp đất nước. Với những quốc gia như Hà Lan, những người đã hứa từ bỏ động cơ xăng vào năm 2035, chắc chắn rằng những con đường trong tương lai sẽ được thay thế bằng xe điện thay vì động cơ đốt trong và rất nhiều trạm sạc xe điện sẽ mọc lên xung quanh chúng ta.

Nhưng, trạm sạc EV hoạt động như thế nào? Một trạm sạc có thể sạc tất cả các loại Xe điện không? Các loại bộ sạc xe điện là gì? Những giao thức nào được tuân theo cho bộ sạc EV? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về câu trả lời cho tất cả những câu hỏi này và cũng hiểu những gì cấu thành Trạm sạc xe điện và các hệ thống phụ đằng sau nó. Trước khi đi sâu hơn, bạn nên đọc về các loại pin được sử dụng trong Xe điện và cách hệ thống quản lý Pin hoạt động bên trong Xe điện.

Thiết bị cung cấp xe điện (EVSE)

Các thiết bị cấu thành Trạm sạc xe điện được gọi chung là Thiết bị cung cấp xe điện (EVSE). Thuật ngữ này phổ biến hơn, và nó không dùng để chỉ các trạm sạc. Một số người còn gọi nó là ECS, viết tắt của Trạm sạc điện.

EVSE được thiết kế và chế tạo để sạc một bộ pin bằng cách sử dụng lưới điện cho Cung cấp điện; những bộ pin này có thể có trong Xe điện (EV) hoặc trong Xe điện cắm điện (PEV). Nguồn, đầu nối và giao thức cho các EVSE này sẽ khác nhau dựa trên thiết kế của nó mà chúng ta sẽ thảo luận trong bài viết này.

Bộ sạc trên bo mạch và trạm sạc

Trước khi bước vào trạm sạc, điều quan trọng là phải hiểu những gì có bên trong EV và bộ sạc sẽ được kết nối với bộ phận nào. Hầu hết các xe điện hiện nay đều đi kèm với bộ sạc On-Board (OBC) và nhà sản xuất cũng cung cấp bộ sạc cùng với xe. Khách hàng có thể sử dụng những bộ sạc này cùng với bộ sạc trên bo mạch để sạc xe điện từ ổ cắm điện trong nhà của mình ngay sau khi họ nhận nó về nhà. Nhưng những bộ sạc này rất cơ bản và không đi kèm với bất kỳ tính năng nâng cao nào và do đó, thông thường sẽ mất khoảng 8 giờ để sạc một chiếc EV điển hình.

Các loại trạm sạc EV (EVSE)

Trạm sạc có thể được phân loại rộng rãi thành hai loại, Trạm sạc AC và Trạm sạc DC.

Một AC sạc ga như tên của nó cung cấp dưới hình thức điện AC lưới với EV sau đó được chuyển đổi sang DC sử dụng bộ sạc On-board để sạc xe. Những bộ sạc này còn được gọi là Bộ sạc Cấp 1 và Cấp 2 được sử dụng ở những nơi dân cư và thương mại. Ưu điểm của trạm sạc AC là bộ sạc trên bo mạch sẽ điều chỉnh điện áp và dòng điện theo yêu cầu cho EV do đó không bắt buộc trạm sạc phải giao tiếp với EV. Những bất lợilà công suất đầu ra thấp làm tăng thời gian sạc. Một hệ thống sạc AC điển hình được hiển thị trong hình dưới đây. Như chúng ta có thể thấy AC từ lưới được cung cấp trực tiếp cho OBC thông qua EVSE, OBC sau đó chuyển nó thành DC và sạc pin thông qua BMS. Dây Pilot được sử dụng để cảm nhận loại bộ sạc được kết nối với EV và đặt dòng điện đầu vào cần thiết cho OBC. Chúng ta sẽ thảo luận thêm về điều này sau.

Một DC sạc Trạm nhận dạng điện AC lưới và cải nó để điện áp DC và sử dụng nó sạc pin trực tiếp bằng cách bằng cách đi qua On-board sạc (OBS). Các bộ sạc này thường tạo ra điện áp cao lên đến 600V và dòng điện lên đến 400A cho phép sạc EV trong vòng chưa đầy 30 phút so với 8-16 giờ trên bộ sạc AC. Chúng còn được gọi là bộ sạc Cấp 3 và thường được gọi là Bộ sạc nhanh DC (DCFC) hoặc Bộ sạc siêu cấp. Ưu điểm của loại sạc này là thời gian sạc nhanh trong khi nhược điểm là kỹ thuật phức tạpnơi nó cần giao tiếp với EV để sạc hiệu quả và an toàn. Hệ thống sạc DC điển hình được hiển thị bên dưới, như bạn có thể thấy EVSE cung cấp DC trực tiếp cho Bộ pin bỏ qua OBS. EVSE được sắp xếp trong các ngăn xếp để cung cấp dòng điện cao. Một ngăn xếp đơn lẻ sẽ không thể cung cấp dòng điện cao do hạn chế của công tắc nguồn.

Thông thường, bộ sạc Cấp 1 được dành cho mục đích sử dụng dân dụng, đây là những bộ sạc do nhà sản xuất cung cấp cùng với EV có thể được sử dụng để sạc EV thông qua các ổ cắm điện tiêu chuẩn trong nhà. Vì vậy, chúng hoạt động trên nguồn cung cấp AC một pha và có thể xuất ra ở bất kỳ đâu từ 12A đến 16A và mất khoảng 17 giờ để sạc một EV 24kWH. Một bộ sạc Cấp 1 có không nhiều vai trò trong các trạm sạc.

Các bộ sạc Cấp 2 được cung cấp như một bản cập nhật cho cấp 1 sạc nó, hoặc có thể được cài đặt trong nhà, theo yêu cầu đặc biệt được cung cấp nhà có cung cấp điện giai đoạn phân chia hoặc có thể được sử dụng trong các trạm sạc công cộng / thương mại là tốt. Những bộ sạc này có thể cung cấp dòng điện đầu ra lên đến 80A do điện áp đầu vào cao và có thể sạc một EV trong 8 giờ. Bộ sạc Cấp 3 hoặc Bộ sạc Super chỉ dành cho các trạm sạc công cộng. Chúng yêu cầu đầu vào AC nhiều pha từ lưới điện và tiêu thụ hơn 240 kW, gần gấp 10 lần so với một thiết bị Điều hòa không khí thông thường trong nhà của chúng tôi. Vì vậy những bộ sạc này cần có sự cho phép đặc biệt của lưới điện để hoạt động.

Bộ sạc Cấp 2 và Cấp 3 được coi là hiệu quả hơn so với Bộ sạc Cấp 1 vì quá trình chuyển đổi AC / DC và DC / DC diễn ra trong chính EVSE. Do kích thước khổng lồ và độ phức tạp của bộ sạc Cấp 2 và Cấp 3, chúng không thể được tích hợp bên trong EV vì nó sẽ làm tăng trọng lượng và giảm hiệu quả của EV.

Loại trạm sạc	Mức sạc	Điện áp cung cấp AC và dòng điện	Nguồn sạc	Thời gian để sạc một bộ pin 24kWH
Trạm sạc AC	Tầng 1 - Khu dân cư	Một pha - 120 / 230V và ~ 12 đến 16A	~ 1,44 kW đến ~ 1,92kW	~ 17 giờ
Trạm sạc AC	Cấp độ 2 - Thương mại	Chia pha - 208 / 240V và ~ 15 đến 80A	~ 3,1 kW đến ~ 19,2 kW	~ 8 giờ
Trạm sạc DC	Mức 3 - Bộ tăng áp	Một pha - 300 / 600V và ~ 400A	~ 120 kW đến ~ 240 kW	~ 30 phút

Các loại kết nối sạc EV

Cũng giống như người châu Âu hoạt động ở 220V 50Hz và người Mỹ hoạt động ở 110V 60Hz, EVs cũng có các loại đầu nối sạc khác nhau dựa trên hình thức sản xuất của nó. Điều này đã dẫn đến sự nhầm lẫn giữa các nhà sản xuất ESVE vì chúng không thể được phổ biến một cách dễ dàng cho tất cả các EV. Các phân loại chính của Đầu nối cho bộ sạc AC và bộ sạc DC được đưa ra dưới đây.

Ổ cắm sạc AC cho xe điện:

Trong số ba loại ổ cắm sạc AC phổ biến nhất là ổ cắm JSAE1772 phổ biến ở Bắc Mỹ. Như bạn có thể thấy Đầu cắm / đầu nối có nhiều kết nối, ba chân rộng dành cho Pha, Trung tính và Nối đất trong khi hai chân nhỏ được sử dụng để giao tiếp giữa Bộ sạc và EV (Giao diện thí điểm), chúng ta sẽ thảo luận thêm về điều này sau. Mennekes hoặc VDE-AR-E được sử dụng ở Châu Âu cho hệ thống sạc AC ba pha và do đó có thể tạo ra công suất cao lên đến 44kW. Le-Grand cũng là một ổ cắm tương tự với cửa chớp an toàn để ngăn các mảnh vỡ lọt vào ổ sạc. Theo tiêu chuẩn kỹ thuật, chỉ có các ổ cắm HSAE 1772 và VDE-AR-E được đề xuất sử dụng trong tất cả các bộ sạc AC trong tương lai.

Ổ cắm sạc DC cho xe điện:

Bên cạnh bộ sạc DC, chúng tôi có ổ cắm sạc CHAdeMO, đây là loại ổ cắm phổ biến nhất. Nó được giới thiệu bởi Nhật Bản và nhanh chóng được Pháp và Hàn Quốc chuyển thể. Ngày nay hầu hết các xe điện như Nissan Leaf, Kia, v.v. đều có các loại ổ cắm này. Ổ cắm có hai chân rộng cho đường ray nguồn DC và chân giao tiếp cho giao thức CAN. Như chúng ta đã biết, bộ sạc DC Cấp 3 không sử dụng bộ sạc trên bo mạch và do đó phải tự cung cấp điện áp và dòng điện cần thiết cho bộ pin của EV. Điều này được thực hiện bằng cách thiết lập một liên kết truyền thông (Liên kết thí điểm) thông qua giao thức Mạng vùng điều khiển (CAN) với BMS của bộ pin. Sau đó BMS hướng dẫn Bộ sạc bắt đầu quá trình sạc, giám sát nó và sau đó yêu cầu bộ sạc ngừng sạc.

Xe Tesla có loại bộ sạc riêng được gọi là bộ sạc siêu cấp và do đó có loại đầu nối riêng như hình trên. Nhưng họ có bán một bộ chuyển đổi có thể chuyển đổi cổng của họ thành bộ sạc CHAdeMO hoặc CSS. Bộ sạc CDD là một ổ cắm sạc phổ biến khác, kết hợp cả hai loại bộ sạc AC và DC. Như bạn có thể thấy trong hình, bộ sạc được chia thành hai đoạn để hỗ trợ cả DC và AC. Nó có thể hỗ trợ CAN và Power Line Communication (PLC) và được sử dụng rộng rãi trong Ô tô Châu Âu như Audi, BMW, Ford, GM, Porsche, v.v. Nó có thể hỗ trợ đầu ra DC tối đa 400kW và đầu ra AC 43kW.

Trạm sạc AC EVSE - Bộ sạc cấp 1 và cấp 2

Trạm sạc Cấp 1 và Cấp 2 chỉ cần cung cấp nguồn AC cho bộ sạc trên xe trong Xe điện, sau đó sẽ đảm nhận quá trình sạc; cái này có thể nhìn vào cái nhìn đầu tiên. Nhưng họ chịu trách nhiệm chứng minh đúng lượng Điện từ Lưới theo yêu cầu của Bộ pin EV bằng cách giao tiếp với nó qua dây Pilot. Các hệ thống con có trong một trạm sạc AC điển hình được trình bày trong tài liệu Đào tạo TI được hiển thị bên dưới.

Bộ sạc Cấp 1 có dòng ra tối đa là 16A do các hạn chế của ổ cắm điện gia đình, trong khi bộ sạc Cấp 2 có thể cung cấp tối đa 80A khi hoạt động ở nguồn điện Ba Pha. Cả bộ sạc AC Cấp 1 và Cấp 2 thường sử dụng đầu nối phích cắm tiêu chuẩn SAEJ1772.

Như bạn có thể thấy Đường nguồn AC (L1 và L2) được kết nối với đầu nối J1772 thông qua Rơle. Rơ le này sẽ được đóng lại để bắt đầu quá trình sạc và mở ra khi quá trình sạc hoàn tất. Giao tiếp Tín hiệu thí điểm được sử dụng để phát hiện trạng thái pin và hệ thống xử lý máy chủ quyết định lượng điện sẽ được cung cấp cho bộ sạc trên bo mạch. Chúng ta sẽ thảo luận