Быстрые зарядные станции (постоянного тока) и переходники к ним. Устройство и ценообразование.
Почему есть БЫСТРАЯ и МЕДЛЕННАЯ зарядка?
Электромобиль для движения использует накопленный в своей батареи постоянный ток (DC). А в наших электросетях используется переменный ток (AC). Собственно для зарядки электромобиля переменный ток должен сначала преобразоваться в постоянный (AC → DC). И тут у нас ровно два варианта.
Первый вариант - преобразование происходит в больших по размеру и мощных блоках инверторов в коммерческих зарядных станциях (довольно большого размера «шкафы» которые стоят на трассах и на улицах). В электромобиль подается уже постоянный ток фактически напрямую в его в батарею.
Второй вариант — преобразование происходит в более компактном (а значит и менее мощном) блоке преобразователя непосредственно в вашем электромобиле.
И даже если вы не понимаете понятие постоянного тока или переменного, это не важно. Тут главное понять что электромобилю нужно для принятия заряда сначала «специальным образом преобразовать ток» до нужных ему параметров. Либо он это делаем сам (ограничиваясь небольшими возможностями внутреннего преобразователя), либо электромобилю уже предоставляют уже преобразованный ток используя более мощные блоки инверторов быстрых зарядных станций. Вот и получается зарядка электромобиля от бытовой сети переменного тока более медленная, чем зарядка электромобиля от коммерческой станции постоянным током.
Кстати поэтому в электромобиле, как правило, два зарядных порта или один комбинированный - для постоянного и переменного тока.
А теперь схематически посмотрим на упрощенное устройство зарядки переменного тока (медленной) и постоянного тока (быстрой): 
Если посмотреть на эти схемы в упрощенном варианте мы видим лишь единственное отличие - у зарядных устройств постоянного тока появляются блоки преобразования переменного тока нашей электросети в постоянный, который нужен батареи электромобиля.
А в остальном мы видим все тот же размыкатель контактов у обоих видов ЗУ + контроллер управления. Вот только это вроде бы небольшое различие сильно влияет на габариты и вес двух типов зарядных устройств, сложность исполнения и конечно же их стоимость.
К примеру блок преобразователь переменного тока в постоянный зарядной станции - это самая дорогая ее часть. Ниже один из вариантов исполнения:
В процессе преобразования происходит значительное выделение тепла, поэтому требуется постоянное охлаждение. По этой же причине быстрые зарядные станции сильно шумят (вентиляторы). Это надо учитывать при их приобретении (на улице как правило с этим нет проблем, а в помещении это может стать очень неприятным фактором - возможно даже критическим).
Так же в быстрых зарядных станциях используется значительно толстые кабели:
Причем у сверх быстрых зарядных станций (повышенной мощности) уже появляется принудительные линии охлаждения, но на данный момент это все еще редкое явление.
Теперь становится понятно почему быстрые зарядные устройства постоянного тока стоят в десятки раз дороже чем медленные переменного тока.
Вспомним о различных стандартах которые сложились с развитием рынка электромобилей:
Мы уже говорили что при разнице зарядных пистолетов ЗУ переменного тока, к счастью у них один общий протокол обмена данными зарядки и электромобиля. А вот с зарядными устройствами переменного тока вышло не так хорошо - у каждого типа свой уникальный протокол обмена данными.
Снова привожу часть другой нашей статьи для понимания вопроса:
Инженеры и мировое сообщество пробует договориться о едином стандарте зарядного порта, но реальность такова что уже созданно несколько вариантов и от них никуда уже не деться. Например компания Tesla отдала в открытый доступ чертежи и спецификации своего зарядного порта, а так же разрешила на своих станциях зарядных заряжать другие электромобили. Они по "скромному" назвали свой вариант зарядного пистолета и порта "американский стандарт". Что будет в будущем мне не известно, давайте разбираться с тем что есть уже сейчас.
И снова начнем с простого, ниже будут представлены зарядные порты которые работают в однофазном режиме и принимают переменный ток от обычной сети:
| Type I (Япония и США) | Type II (Европа) | GB/T (Китай) | Tesla (США) |
|
|
|
|
|
И не смотря на все это разнообразие все эти порты работают по одинаковому простому протоколу передачи данных, а значит легко изготовить переходник с одно порта на другой - нужно всего лишь "перенаправить" контакты. И это очень хорошая новость. Ниже пример переходника с TYPE1 на Tesla:
Переходник может быть выполнен и в виде кабеля, но суть ведь таже:
А вот c быстрыми портами постоянного тока все намного сложнее - а причина простая, у каждого стандарта свой весьма сложный протокол обмена данными.
Итак ,быстрые зарядные порты постоянного тока:
| ChaDemo (Япония) | GB/T (Китай) | CCS1 (Европа) | CCS2 (Европа) | Tesla (США) |
|
|
|
|
|
|
Порты CCS1 и CCS2 являются комбинированными, те один порт объединят два порта - порт медленный переменного тока (верхняя часть порта) и порт быстрый постоянного тока (весь порт целиком, но силовые контакты нижние). Как видно порт Tesla используется и для зарядки переменным током и постоянным. А японский и китайский порт быстрой зарядки отличается от порта медленной зарядки, поэтому как правило на электромобиле два порта размещают.
Теперь мы можем поговорить о переходниках для быстрой зарядки:
Выше мы выяснили что по мимо физических различий разных зарядных портов у них так же могут отличаться и протоколы обмена данными. Сделать переход с одной физической формы на другую не сложно - поэтому переходники для медленной зарядки (портов переменного тока стоят дешево), ведь в них просто идет смена формы порта и перенаправление контактов. Переходники для быстрой зарядки решают уже две проблемы - первая та же физическая проблема разной формы и расположения контактов, а вторая - программная проблема разницы протоколов общения электромобиля и зарядной станции постоянного тока разных стандартов. Ниже покажем некоторые виды переходников быстрой зарядки:
И еще вариант:
На самом деле вариантов больше, в статье приводим в пример два самых популярных в России. Важно понимать что переходник подходит лить для подключения в одну сторону:
Таким образом переходник CCS2 -> GB/T DC и переходник GB/T DC -> CCS2 это разные переходники и не взаимозаменяемые.
Давайте еще посмотрим что находится внутри такого переходника:
Мы видим плату управления - будем воспринимать ее как переводчик с одного зарядного стандарта на другой и то же самое в обратном направлении. Так же видим крупный контактор - размыкающий и замыкающий физическое соединение контакта. Отсек для аккумулятора для обеспечения питания контактора. И для простоты представим что плата управления просто переводит с одного языка на другой, как переводчик который мы используем для общения например американца и китайца. Ведь если два этих человека будут переписываться с помощью переводчика (и он будет хорошим) они даже могут не догадываться, что беседуют с человеком который говорит совершенно на другом языке. Так вот переходник для быстрых зарядных станций делает по сути точно такую же работу. Он делает подмену и преобразование данных одного зарядного стандарта (например европейского для порта CCS2) в другой (скажем китайского GBT DC).
Но есть проблема:
Безусловно стандарты быстрой зарядки очень подробно описаны в соответствующих документах. Вот только производители электромобилей, а так же производители зарядных станций могут не полностью придерживаться этих стандартов. Поэтому всегда - абсолютно всегда - будут сохраниться зарядные станции с которыми такие переходники не будут работать. По крайней мере до тех пор - пока не будет исправлена прошивка либо такой зарядной станции (приведена к стандарту), либо в переходнике (учитывающая нюанс этой неправильной работы, конкретно такой зарядной станции). ВАЖНЫЙ МОМЕНТ - владельцы зарядных сетей используют зарядные станции разных производителей, при этом внешне они могут выглядеть примерно одинаковыми - особенно если учесть что их, как правило, обклеивают в одни и те же корпоративные цвета зарядной сети. И даже если зарядные станции одного и того же производителя, на них могут быть разные версии прошивки. Поэтому если переходник работает на станциях какой-либо зарядной сети - нельзя заявлять что он работает для всех зарядных станций этой сети. Вопрос "а работает ли переходник в НАЗВАНИЕ СЕТИ ЗАРЯДОК" - некорректный.
Если понимать описанное выше - мы приходим к такие очевидным выводам насчет переходника быстрой зарядки:
- надо понимать, что он будет работать не со всеми зарядными станциями;
- надо иметь возможность получать новые прошивки для переходника и иметь возможность их обновлять;
- надо иметь качественную техническую поддержку со стороны продавца переходника;