W samochodach elektrycznych energia do jazdy zgromadzona jest w akumulatorach, tworzących pakiet. Pakiet gromadzi pewną nominalną energię, a jednostką tej energii jest kWh (kilowatogodzina). Z fizyki wiemy, że energia to moc dostarczana przez określony czas, stąd 1 kWh to odpowiednik mocy 1 kW, dostarczanej przez 1 h. Wiele lat obserwacji dowodzi, że nowi entuzjaści EV od czasu do czasu mylą jednostki mocy (kW) i energii (kWh). W tym miejscu należy także zdać sobie sprawę, że energię możemy uzupełnić w krótszym lub dłuższym czasie, w zależności od mocy ładowania. W uproszczeniu, im większa moc, tym szybciej naładujemy akumulatory.

Teoretyczny czas ładowania pakietu akumulatorów zadaną mocą 

W praktyce nie można zwiększać mocy ładowania bez ograniczeń – maksymalna dopuszczalna wartość zależy od typu akumulatorów, ich temperatury oraz stanu naładowania. Dlatego niekiedy, gdy ogniwa są wychłodzone zimą albo stan naładowania przekracza na przykład 80%, auto ładuje się dużo niższą mocą, niż mogłoby, biorąc pod uwagę wyłącznie moc zasilania.

Ładowarka pokładowa oraz zewnętrzna/szybka

Akumulatory zawsze ładowane są prądem stałym (DC), podczas gdy powszechnie stosowane zasilanie w sieci elektrycznej ma przebieg przemienny (AC), w wariancie 1- lub 3-fazowym. Z tego też powodu w autach elektrycznych znajduje się ładowarka pokładowa, czyli nieco bardziej zaawansowany prostownik, który zamienia prąd przemienny na prąd stały.

Ładowarka może być przystosowana do zasilania wyłącznie jednofazowego lub zarówno jedno, jak i trójfazowego. Z uwagi na cenę, masę i rozmiar, na ogół w samochodach stosuje się ładowarki pokładowe jednofazowe o mocy kilku kW lub rzadziej kilkunastu kW.

W Europie powoli rozpowszechniają się też ładowarki pokładowe trójfazowe, zwykle o mocach rzędu 11 kW lub 22 kW (moc ładowania z jednej fazy jest trzykrotnie niższa). Coraz częściej spotykane są pojazdy elektryczne przystosowane dodatkowo do ładowania akumulatorów z ładowarki zewnętrznej, która dostarcza do pojazdu i akumulatorów bezpośrednio prąd stały. Najczęściej są to tzw. szybkie ładowarki o mocach od kilkudziesięciu kW wzwyż, aby umożliwić uzupełnianie energii na trasie w kilkadziesiąt minut.

Standardy ładowania (Źródło: CharIN)

Porty ładowania w samochodach elektrycznych

Samochody elektryczne, w zależności od producenta i rynku na świecie, są wyposażane w różne porty ładowania, przez które są zasilane. Mnogość rozwiązań wynika z braku porozumienia pomiędzy producentami oraz specyfiki sieci elektroenergetycznej w poszczególnych krajach.
Naturalnie rodzi to brak kompatybilności pomiędzy niektórymi samochodami, a punktami ładowania.

Poszczególne złącza różnią się między innymi:

  • geometrią portów i wtyczek,
  • tym, czy port służy do ładowania AC i DC czy potrzebne są dwa osobne AC i DC,
  • protokołem komunikacyjnym pomiędzy pojazdem, a punktem ładowania,
  • parametrami elektrycznymi (napięciem, prą- dem, mocą).

W Europie powoli klaruje się sytuacja, w której nowe samochody elektryczne będą wyposażane w:

  • Port ładowania Typ 2, który w zależności od ładowarki pokładowej będzie mógł być wykorzystywany do ładowania 1- i 3-fazowego.
  • Port ładowania CCS Combo 2, który oprócz pełnej funkcjonalności poprzedniego Typ 2, posiada jeszcze segment stałoprądowy, dzięki czemu może przyjmować prąd stały z zewnętrznej ładowarki.
  • Port ładowania CHAdeMO – osobny port dedykowany do ładowania prądem stałym.

Na ogół będziemy w Europie spotykali samochody z Typ 2 lub CCS Combo 2 lub Typ 2 + CHAdeMO. Z różnych przyczyn w Europie będzie można się spotkać z innymi portami ładowania, które będą rodziły problemy z kompatybilnością (ograniczony dostęp do ładowania, konieczne przejściówki lub przeróbki).

Na nasze szczęście, Typ 2 wraz z rozszerzoną wersją CCS Combo 2 obejmie prawie cały świat, podczas gdy CHAdeMO jest stosowane globalnie od początku.

samochód elektryczny

Porty  ładowania – wyjątki

  • Typ 1 oraz CCS Combo 1

Samochody elektryczne jeszcze do niedawna były w Europie wyposażane w port ładowania Typ 1, służący jedynie do ładowania jednofazowego. Typ 1 jest stosowany w Ameryce Północnej, Japonii i Korei Południowej, stąd będzie on spotykany w autach importowanych (używanych) z USA oraz w niektórych starszych autach sprzedawanych w Europie.
W późniejszym okresie producenci w Europie rozpowszechnili Typ 2.
Osoby importujące samochody z USA w niektórych przypadkach natkną się także na CCS Combo 1, czyli port łączący Typ 1 (AC) z dwoma dodatkowymi wejściami dla prądu stałego (DC). Inną konfiguracją może być Typ 1 + CHAdeMO.

  • Tesla (Typ 2 do AC i DC)

Innym wyjątkiem są samochody marki Tesla, które w Europie posiadają port ładowania wyglądający jak Typ 2. Jest to port w pełni kompatybilny z Typem 2, ale dodatkowo umożliwia ładowanie prądem stałym z zewnętrznej ładowarki na specjalnych stacjach Tesli – tzw. Superładowarkach.

  • Tesla (dedykowany port do AC i DC)

Sprowadzając Teslę z Ameryki Północnej, można z kolei spotkać się z portem ładowania specjalnie zaprojektowanym przez Teslę, który służy do ładowania 1-fazowego lub prądem stałym.

  • Inne

Rzadko, ale zdarzają się samochody elektryczne z portami ładowania bardzo egzotycznymi lub stosowanymi kilkadziesiąt lat temu.

Adam Markiewicz SamochodyElektryczne.org


Cały artykuł „Ładowanie aut elektrycznych | Podstawy” w GLOBEnergia 1/2018.


 

Redakcja GLOBEnergia