Μαθήματα:
- Εισαγωγή
- Βύσματα φόρτισης και συνδέσεις
- Εξοπλισμός Προμήθειας Ηλεκτρονικού Οχήματος (EVSE)
- Επιλογές φόρτισης
- Χρόνοι φόρτωσης
- Τιμές για φόρτωση
- Επικοινωνία μεταξύ σταθμού φόρτισης και οχήματος
- Proximity Pilot
- Πιλότος Ελέγχου
- Δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας
Εισαγωγή:
Οι μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων ή των plug-in υβριδικών μπορούν να φορτιστούν με εξωτερικές εγκαταστάσεις φόρτισης. Μπορείτε να συνδέσετε το αυτοκίνητο με ένα καλώδιο φόρτισης σε δημόσιο σταθμό φόρτισης, δημόσιο σταθμό φόρτισης ή ιδιωτικό κιβώτιο τοίχου (στην εξωτερική πρόσοψη ή στο γκαράζ) για να φορτίσετε την μπαταρία μέσω του δικτύου τροφοδοσίας. Υπάρχει επίσης συχνά διαθέσιμος φορτιστής κινητού που σας επιτρέπει να φορτίζετε μέσω της πρίζας, αλλά συνιστάται να χρησιμοποιείτε αυτόν τον φορτιστή μόνο για επείγουσες περιπτώσεις.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει τη φόρτιση ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου. Στο πλάι του οχήματος υπάρχει ένα πτερύγιο που μοιάζει πολύ με ένα πτερύγιο καυσίμου σε ένα αυτοκίνητο με κινητήρα εσωτερικής καύσης. Πίσω από το πτερύγιο βρίσκουμε τη σύνδεση βύσματος στην οποία μπορεί να εισαχθεί το βύσμα φόρτισης.
Το αυτοκόλλητο στο πτερύγιο υποδεικνύει ποιο χρώμα θα ανάψει το LED δίπλα στο βύσμα σε μια συγκεκριμένη κατάσταση.
Βύσματα φόρτισης και συνδέσεις:
Τα βύσματα και οι συνδέσεις φόρτισης είναι τυποποιημένα στην Ευρώπη. Χρησιμοποιούμε το Mennekes (τύπος 2) για φόρτιση εναλλασσόμενου ρεύματος (εναλλασσόμενο ρεύμα) και το βύσμα CCS2 για φόρτιση DC (συνεχές ρεύμα).
Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα συνδυασμένο Mennekes Type 2 με βύσματα φόρτισης CSS2. Αυτό το βύσμα καθιστά δυνατή τη φόρτιση (γρήγορη) με συνεχές ρεύμα.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει τα βύσματα που χρησιμοποιούνται σε άλλα μέρη του κόσμου. Γίνεται διάκριση μεταξύ AC και DC, με την παραλλαγή DC συχνά να αποτελεί προέκταση του βύσματος AC.
Εξοπλισμός Προμήθειας Ηλεκτρονικού Οχήματος (EVSE):
Οι δημόσιες εγκαταστάσεις φόρτισης είναι πάντα εξοπλισμένες με διασύνδεση με το EVSE (Electronic Vehicle Supply Equipment). Αυτό εξασφαλίζει ασφάλεια και επικοινωνία. Οι λειτουργίες του EVSE περιλαμβάνουν:
- Έλεγχος συνδέσεων: αφού επιβεβαιώσετε ότι όλα τα βύσματα είναι συνδεδεμένα και κλειδωμένα, ξεκινά η λειτουργία φόρτισης.
- Αυτοδιάγνωση: όταν εντοπίζονται σφάλματα, διακόπτεται η παροχή ρεύματος.
- Ανίχνευση ρεύματος διαρροής: η παροχή ρεύματος διακόπτεται σε περίπτωση οποιασδήποτε μορφής ρεύματος διαρροής.
- Έλεγχος ρεύματος: επικοινωνεί με τον ενσωματωμένο φορτιστή στο αυτοκίνητο χρησιμοποιώντας ένα σήμα PWM για τον περιορισμό του ρεύματος.
Επιλογές φόρτωσης:
Κατά τη φόρτιση με εναλλασσόμενο ρεύμα (AC), η ηλεκτρική ενέργεια από το ηλεκτρικό δίκτυο του αυτοκινήτου μετατρέπεται σε συνεχές ρεύμα (DC). Το μειονέκτημα της φόρτισης AC είναι ότι υπάρχει υψηλός κίνδυνος φαινομένων επαγωγής και απωλειών λόγω της αντίστασης του αγωγού. Μια μετατροπή από AC σε DC πραγματοποιείται επίσης στο αυτοκίνητο πριν η ενέργεια φτάσει στην μπαταρία, γεγονός που περιορίζει το ρεύμα φόρτισης.
Η φόρτιση συνεχούς ρεύματος (DC) επιτρέπει την «σούπερ» γρήγορη φόρτιση. Η μετατροπή AC/DC δεν πραγματοποιείται πλέον στον ενσωματωμένο φορτιστή, αλλά έξω από το όχημα. Επομένως, η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί με μεγαλύτερη χωρητικότητα φόρτισης και επομένως γεμίζει πιο γρήγορα. Αυτό είναι ιδανικό για φόρτιση κατά τη διάρκεια ενός διαλείμματος για καφέ στον αυτοκινητόδρομο για το υπόλοιπο της διαδρομής.
Οι τρόποι και οι ταχύτητες με τις οποίες μπορεί να φορτωθεί ένα όχημα μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας. Οι λειτουργίες 1, 2, 3 και 4 υποδεικνύουν τον τρόπο σύνδεσης του οχήματος στο σημείο ισχύος.
- Λειτουργία 1: η φόρτιση πραγματοποιείται απευθείας μέσω του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας μιας οικιακής σύνδεσης. Στο όχημα η τάση μετατρέπεται από AC (εναλλασσόμενο ρεύμα) σε DC (συνεχές ρεύμα). Η συσκευή φόρτισης παρέχει ασφάλεια επειδή δεν υπάρχει περιορισμός ρεύματος ή ανάδραση από το όχημα προς την πρίζα. Αυτή η μέθοδος φόρτωσης χρησιμοποιείται σπάνια, επειδή υπάρχει κίνδυνος κινδύνου και ελαττωμάτων, και ως εκ τούτου απαγορεύεται σε πολλές χώρες.
- Λειτουργία 2: όπως και στη λειτουργία 1, χρησιμοποιείται η πρίζα τοίχου μιας σύνδεσης σπιτιού και το ρεύμα φόρτισης περιορίζεται στα 16 A με εξουσία των 3,68 kW. Ωστόσο, για να αποφευχθεί η υπερφόρτωση, η ισχύς μέσω των καλωδίων φόρτισης περιορίζεται συνήθως στα 2,3 kW (περίπου 10 A). Με τη λειτουργία φόρτισης 2, ο σταθμός φόρτισης έχει σχεδιαστεί ως φορτιστής κινητού τηλεφώνου, τον οποίο μπορείτε να πάρετε μαζί σας. Στο όχημα, ο ενσωματωμένος φορτιστής μετατρέπει το AC σε DC.
- Λειτουργία 3: η φόρτιση χρησιμοποιεί σταθερό σταθμό φόρτισης ή επιτοίχιο κιβώτιο, το οποίο, όπως και στη λειτουργία 2, είναι συνδεδεμένο στο ηλεκτρικό δίκτυο ενός κτιρίου. Ο φορτιστής mode 3 είναι κατάλληλος για φόρτιση AC και για ισχύ από 3,68 έως 22 kW. Για άλλη μια φορά, το AC μετατρέπεται σε DC στα ηλεκτρονικά ισχύος του οχήματος.
- Λειτουργία 4: Ενώ οι λειτουργίες φόρτισης 1 έως 3 χρησιμοποιούν εναλλασσόμενο ρεύμα και αυτό πρέπει να μετατραπεί σε συνεχές ρεύμα στο όχημα, με τη λειτουργία 4 που φορτίζει η μετατροπή από εναλλασσόμενο σε συνεχές ρεύμα πραγματοποιείται στον ίδιο τον σταθμό φόρτισης. Το συνεχές ρεύμα παρέχεται απευθείας στην μπαταρία. Αυτό είναι γνωστό ως φόρτιση DC ή γρήγορη φόρτιση. Ένας σταθμός φόρτισης DC για τη λειτουργία 4 φόρτισης απαιτεί τάση εισόδου τουλάχιστον 480 βολτ και αποδίδει ισχύ 43 kW.
Χρόνοι φόρτωσης:
Οι χρόνοι φόρτισης υβριδικών και ηλεκτρικών οχημάτων μπορούν να προσδιοριστούν από το χωρητικότητα μπαταρίας να διαιρεθεί με το παραδοθέν ποσό εξουσία από τον φορτιστή.
Η διαθέσιμη ισχύς φόρτισης δεν καθορίζεται μόνο από τον τύπο του φορτιστή και του καλωδίου φόρτισης, αλλά και από τη μέγιστη ισχύ φόρτισης για την οποία είναι κατάλληλα τα ηλεκτρονικά ισχύος στο όχημα. Τα νέα πολυτελή αυτοκίνητα αποκτούν ολοένα και μεγαλύτερες μπαταρίες με μεγαλύτερη χωρητικότητα για μεγαλύτερη αυτονομία, αλλά επειδή η χωρητικότητα φόρτισης αυξάνεται, μπορεί να σημαίνει ακόμη και μείωση του χρόνου φόρτισης. Ως παράδειγμα, παίρνουμε ένα VW e-Golf (32 kWh) σε σύγκριση με ένα Mercedes EQS SUV 500 (108,4 kWh). Δεν μπορούν όλα τα οχήματα να φορτίζουν έως και 100% με DC. Η φόρτιση DC σταματά στο 80%. Το τελευταίο 20% συνοδεύεται από χαμηλότερη χωρητικότητα φόρτισης μέσω AC. Αυτό γίνεται για την προστασία της μπαταρίας HV.
VW e-Golf (32 kWh)
Φόρτιση AC:
Με βύσμα φόρτισης τύπου 2, η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί μέσω AC. Η μέγιστη ισχύς φόρτισης του ενσωματωμένου φορτιστή είναι 3,7 kW. Όταν η μπαταρία φορτίζεται από 20% μέσω σταθμού φόρτισης (λειτουργία 3), αυτό διαρκεί περίπου 7 ώρες. Επεξήγηση: 80% (φόρτιση) των 32 kWh = 25,6 kWh. Υπολογίζουμε τον χρόνο φόρτισης διαιρώντας την απαιτούμενη ισχύ με την παραδοθείσα ισχύ: (25,6 / 3,68) = 6,96 ώρες (6 ώρες και 58 λεπτά).
Κατά τη φόρτιση μέσω της πρίζας (λειτουργία 2), η ισχύς περιορίζεται στα 2,3 kW και ο χρόνος φόρτισης είναι 11,13 ώρες (11 ώρες και 8 λεπτά).
Φόρτιση DC:
Κατά τη γρήγορη φόρτιση με συνεχές ρεύμα ισχύος 44 kW, η μπαταρία φορτίζεται πλήρως μετά από 0,58 ώρες (35 λεπτά).
Mercedes EQS SUV 500 4MATIC (108,4 kWh)
Φόρτιση AC:
Με βύσμα φόρτισης τύπου 2, η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί μέσω AC. Η μέγιστη ισχύς φόρτισης του ενσωματωμένου φορτιστή είναι 11 kW. Για άλλη μια φορά υποθέτουμε ότι θα χρεώσουμε από 20%. Η ισχύς που παρέχεται από τη συσκευή φόρτισης είναι 86,72 kW. Κατά τη φόρτιση μέσω του σταθμού φόρτισης, ο χρόνος φόρτισης είναι 7,88 ώρες (7 ώρες και 53 λεπτά).
Φόρτιση DC:
Με τη λειτουργία 4 είναι δυνατή η φόρτιση έως και 207 kW. Ο χρόνος φόρτισης είναι: (86,72 / 207) = 0,42 ώρες (25 λεπτά).
Τιμές για φόρτωση:
Υπάρχουν πολλοί πάροχοι καρτών φόρτισης. Διάφοροι ιστότοποι προσφέρουν επισκόπηση των τιμών. Σε αυτήν την ενότητα υποθέτουμε τους ενεργειακούς συντελεστές που ίσχυαν τον Μάρτιο του 2023 και δεν λαμβάνουμε υπόψη τις χρεώσεις συνδρομής ή τις τιμές έναρξης ανά περίοδο χρέωσης, αλλά μόνο τις τιμές ενέργειας.
- Ολλανδία AC 0,60 €/kWh
- Ολλανδία DC 0,85 €/kWh
- Βέλγιο και Λουξεμβούργο 0,65 €/kWh
- Ευρώπη: AC € 0,51/kWh
- Ευρώπη: DC 0,87 €/kWh
Στα παραδείγματα του VW e-Golf και του Mercedes EQS, υπολογίζουμε τις τιμές φόρτισης με βάση την ικανότητα φόρτισης και το γεγονός ότι θα φορτίζουμε από ένα εύρος 20%.
- VW e-Golf: με βάση την ισχύ φόρτισης των 25,6 kW, κοστίζει 15,36 € για φόρτιση AC στην Ολλανδία και 21,76 € για φόρτιση DC. Συνολική εμβέλεια: 190 km.
- Mercedes EQS: με χωρητικότητα φόρτισης 86,72 kW, κοστίζει 52 € στην Ολλανδία για φόρτιση AC και 73,70 € για φόρτιση DC. Η αυτονομία είναι περίπου 485 χλμ.
Επικοινωνία μεταξύ σταθμού φόρτισης και οχήματος:
Η μονάδα διασύνδεσης φόρτισης παρέχει επικοινωνία μεταξύ του σταθμού φόρτισης και του οχήματος. Το λεγόμενο "Proximity Pilot" και το "Control Pilot", με συντομογραφία "PP" και "CP" υποδεικνύουν ότι έχει συνδεθεί ένα βύσμα φόρτισης και καθορίζουν πόσο ρεύμα φόρτισης επιτρέπεται. Οι επόμενες δύο παράγραφοι εξηγούν τη λειτουργία του PP και του CP.
Στην εικόνα βλέπουμε το CP και το PP στο American Type 1 (αριστερά) και European Type 2 Mennekes βύσμα (δεξιά), και τα δύο σε συνδυασμό με το βύσμα φόρτισης DC. Επικεντρωνόμαστε στο δεξί βύσμα με το CP, PP, τις τρεις φάσεις (L1 έως L3) με ουδέτερο καλώδιο (N) και τη λεγόμενη Προστατευτική Γείωση (PE).
Αυτή η ενότητα χρησιμοποιεί το ακόλουθο διάγραμμα, το οποίο βασίζεται στο ευρωπαϊκό πρότυπο (IEC 62196-2). Αυτό αφορά τον σύνδεσμο Τύπου 2, που ονομάζεται επίσης Mennekes. Στο διάγραμμα βλέπουμε (από αριστερά προς τα δεξιά) τα ακόλουθα στοιχεία:
- Ελεγκτής EVSE: αυτή είναι η μονάδα που είναι ενσωματωμένη στο σταθμό φόρτισης ή στο wallbox.
- Βύσμα φόρτισης: εκτός από το ρεύμα φόρτισης, πραγματοποιείται επικοινωνία μεταξύ του ελεγκτή EVSE και του ελεγκτή οχήματος μέσω του PP και του CP.
- Ελεγκτής οχήματος: τα ηλεκτρονικά στο όχημα ενεργοποιούν τη διαδικασία φόρτισης μόλις πληρούνται διάφορες προϋποθέσεις.
Proximity Pilot:
Ο πιλότος προσέγγισης έχει δύο λειτουργίες: καταγραφή εάν είναι συνδεδεμένο ένα καλώδιο φόρτισης και καταγραφή του τύπου καλωδίου φόρτισης που είναι συνδεδεμένο, έτσι ώστε να μπορεί να προσδιοριστεί το μέγιστο ρεύμα φόρτισης.
Στο παρακάτω διάγραμμα, το κύκλωμα PP έχει κόκκινο χρώμα. Εδώ βλέπουμε έναν διαιρέτη τάσης μεταξύ R1 και R2, ο οποίος τροφοδοτείται από 5 βολτ. Η μονάδα ελέγχου μετρά την τάση μεταξύ R1 και R2 (αυτό υποδεικνύεται με ένα βολτόμετρο για λόγους σαφήνειας). Η αντίσταση R1 χρησιμεύει ως αντίσταση έλξης.
- Εάν δεν είναι συνδεδεμένο βύσμα φόρτισης, δεν υπάρχει διαιρέτης τάσης. Η αντίσταση R1 δεν απορροφά καμία τάση, επομένως η μετρούμενη τάση είναι 5 βολτ.
- Όταν συνδεθεί το βύσμα φόρτισης, δημιουργείται μια σύνδεση σε σειρά. Με τις δεδομένες τιμές αντίστασης, η μονάδα ελέγχου θα μετρήσει μια τάση 3,1 βολτ.
Η τιμή αντίστασης στο βύσμα φόρτισης υποδεικνύει το μέγιστο ρεύμα μέσω του καλωδίου φόρτισης. Αυτές οι τιμές αντίστασης είναι οι εξής:
- 100 ohm: μέγιστο 63 A;
- 220 ohm: μέγιστο 32A;
- 680 ohm: μέγιστο 20 A;
- 1500 ohms: μέγιστο 13A.
Η τιμή αντίστασης στο παράδειγμα είναι 220 ohms, που σημαίνει ότι το ρεύμα μέσω αυτού του καλωδίου φόρτισης μπορεί να είναι το πολύ 32 A. Μια υψηλότερη ή χαμηλότερη αντίσταση εξασφαλίζει διαφορετική διαίρεση τάσης και επομένως διαφορετική τάση εισόδου για τον ελεγκτή.
Οι σύνδεσμοι της Βόρειας Αμερικής εμπίπτουν στο πρότυπο: SAE J1772. Αυτό το βύσμα φόρτισης τύπου 1 διαφέρει από την ευρωπαϊκή έκδοση:
- Μονοφασική εναλλασσόμενη τάση αντί για τριφασική εναλλασσόμενη τάση στο ευρωπαϊκό βύσμα τύπου 2.
- Χειροκίνητο άγκιστρο κλειδώματος. Ο επιπλέον διαιρέτης τάσης καθιστά δυνατή την κατασκευή με επιπλέον ασφάλεια. Μόλις αναγνωριστεί ότι το κουμπί έχει πατηθεί, το σύστημα φόρτισης απενεργοποιείται αμέσως.
Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει την έκδοση των ΗΠΑ.
Το άγκιστρο ασφάλισης ειδικότερα επεκτείνει το κύκλωμα Proximity Pilot.
- Υπάρχει ένας διαιρέτης τάσης στον σύνδεσμο.
- Ο διακόπτης S3 είναι παράλληλος με την αντίσταση R7. Όταν ηρεμεί, ο διακόπτης είναι κλειστός και η αντίσταση R7 γεφυρώνεται.
- Κατά την αφαίρεση του βύσματος, ο οδηγός πρέπει να χειριστεί το άγκιστρο ασφάλισης για να τραβήξει το βύσμα από το όχημα. Ενώ πατάτε αυτό το άγκιστρο, ανοίγει το S3. Η αντίσταση R7 είναι μέρος του διαιρέτη τάσης.
ControlPilot:
Το CP παρακολουθεί τη διαδικασία φόρτισης από το αίτημα για έναρξη φόρτισης μέχρι το τέλος της φόρτισης, όταν η μπαταρία φορτιστεί πλήρως. Το CP επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ του ελεγκτή EVSE στη μονάδα φόρτισης και του οχήματος.
- Αφού συνδέσετε το καλώδιο φόρτισης στο σταθμό φόρτισης, ο ελεγκτής EVSE εφαρμόζει τάση 12 βολτ στη σύνδεση Control Pilot του βύσματος φόρτισης.
- Μόλις συνδεθεί το βύσμα φόρτισης στο όχημα, η τάση πέφτει στα 9 βολτ περίπου λόγω του διαιρέτη τάσης μεταξύ R3 και R4.
- Ο ελεγκτής μετρά την εισερχόμενη τάση μέσω του ST2 (σκανδάλη Schmitt).
Η ροή ρεύματος με ένα συνδεδεμένο καλώδιο φόρτισης σημειώνεται με κόκκινο χρώμα.
- Μετά την καταγραφή των 9 βολτ, ο ελεγκτής EVSE ενεργοποιεί το ρελέ Κ2. Αντί για το τροφοδοτικό 12 volt, ο ταλαντωτής περιλαμβάνεται στο κύκλωμα.
- ο ταλαντωτής παράγει μια τάση τετραγωνικού κύματος από -12 έως +12 βολτ.
- η δίοδος διασφαλίζει ότι η τάση στη σύνδεση CP αλλάζει μεταξύ +9 και -12 βολτ.
- Με τον κύκλο λειτουργίας στο σήμα PWM, ο ελεγκτής EVSE υποδεικνύει το μέγιστο ρεύμα φόρτισης που μπορεί να καταναλώσει το όχημα.
Μετά την εγκατάσταση του σήματος PWM, ο ελεγκτής οχήματος ενεργοποιεί το ρελέ K1 όταν το όχημα είναι έτοιμο να ξεκινήσει τη φόρτιση.
- Το ρελέ K1 μετατρέπει την αντίσταση R5 στη γείωση.
- Λόγω της παράλληλης σύνδεσης μεταξύ R4 και R5, ο θετικός παλμός του σήματος PWM πέφτει στα 6 βολτ.
- Η τάση των 6 βολτ μετριέται από τον ελεγκτή EVSE στη συσκευή φόρτισης και τώρα συνδέει την παροχή ρεύματος στο καλώδιο φόρτισης για να φορτίσει την μπαταρία.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει το σήμα από το Control Pilot, που δείχνει την εξέλιξη της τάσης σε σχέση με το χρόνο. Αυτό το προφίλ τάσης μπορεί να μετρηθεί στη σύνδεση Control Pilot του βύσματος φόρτισης ενώ είναι συνδεδεμένο.
- Κατάσταση Α: Δεν υπάρχει σύνδεση με το όχημα. Όσο δεν είναι συνδεδεμένο καλώδιο φόρτισης, η τάση παραμένει 12 βολτ.
- Κατάσταση Β: Το ηλεκτρικό όχημα είναι συνδεδεμένο. Το ρελέ Κ2 ενεργοποιείται. Η τάση πέφτει στα 9 βολτ λόγω της διόδου στο κύκλωμα.
- Κατάσταση C: Το ρελέ Κ1 είναι ενεργοποιημένο. Αυτό είναι «το σήμα» για τη μονάδα φόρτισης για να ξεκινήσει η διαδικασία φόρτισης.
Οι καταστάσεις D και E υποδεικνύουν πότε απαιτείται κάποια ενέργεια για τον αερισμό ή για τον τερματισμό της διαδικασίας φόρτισης επειδή έχει εντοπιστεί σφάλμα.
Δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας:
Στην ενότητα "επιλογές φόρτισης", εμφανίστηκαν οι λειτουργίες 1 έως 4. Μπορείτε να επιλέξετε να φορτίσετε το όχημα στο σπίτι μέσω του οικιακού φορτιστή, του wallbox, του σταθμού φόρτισης ή μέσω ενός γρήγορου φορτιστή κατά μήκος της εθνικής οδού. Η φόρτιση στο σπίτι, ιδίως μέσω της δικής σας εγκατάστασης φόρτισης, γίνεται όλο και πιο δημοφιλής. Ένας οικιακός φορτιστής μπορεί απλώς να συνδεθεί σε μια πρίζα, αλλά για να έχετε τον συντομότερο δυνατό χρόνο φόρτισης με περισσότερο ρεύμα φόρτισης, μπορείτε να συνδέσετε το δικό σας επιτοίχιο κουτί ρυθμίζοντας το κουτί διανομής. Αρχικά εξετάζουμε τις έννοιες: 1- και 3-φασικό εναλλασσόμενο ρεύμα.
Με μια μονοφασική σύνδεση βλέπουμε ένα "τυπικό" καλώδιο ηλεκτρικού ρεύματος με τρεις πυρήνες:
- καφέ: καλώδιο φάσης;
- μπλε: ουδέτερο καλώδιο.
- κίτρινο/πράσινο: καλώδιο γείωσης.
Με σταθμό φόρτισης 1 φάσης ή wallbox, η ηλεκτρική ενέργεια ρέει μέσω δύο καλωδίων (το καλώδιο φάσης και το ουδέτερο καλώδιο).
Ένα 1-φασικό wallbox ή σταθμός φόρτισης χρησιμοποιεί την τυπική σύνδεση 230 V των οικιακών ηλεκτρονικών. Η μέγιστη ισχύς είναι 16 A, γεγονός που ανεβάζει τη μέγιστη ισχύ φόρτισης ενός μονοφασικού φορτιστή στα 1 kW. Μια μπαταρία 3,7 kW φορτίζεται σε περίπου 60 ώρες με αυτήν την ικανότητα φόρτισης, η οποία διαρκεί σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα περισσότερα νέα ηλεκτρικά αυτοκίνητα έχουν μεγαλύτερη χωρητικότητα.
Υπάρχει δυνατότητα αύξησης του μέγιστου ρεύματος στο κουτί διανομής των οικιακών ηλεκτρονικών, ώστε να υπάρχει μεγαλύτερη χωρητικότητα για φορτιστή 32 φάσης 1 Α. Σε αυτήν την περίπτωση, η φόρτιση μπορεί να γίνει με μέγιστη ισχύ 7,4 kW. Ωστόσο, με έναν μονοφασικό φορτιστή υπάρχει πιθανότητα να υπερφορτωθεί το κιβώτιο διανομής, με αποτέλεσμα διακοπή ρεύματος. Εκτός από έναν σταθμό φόρτισης, υπάρχουν περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούν το ηλεκτρικό δίκτυο, συμπεριλαμβανομένων του πλυντηρίου ρούχων, του πλυντηρίου πιάτων, της εστίας και της αντλίας θερμότητας. Με τη βοήθεια της εξισορρόπησης φορτίου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μέγιστη χωρητικότητα:
- Κατά τη διάρκεια της ημέρας υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να χρησιμοποιηθούν πολλές ηλεκτρικές συσκευές. Το ρεύμα φόρτισης για το όχημα μειώνεται.
- Οι περισσότερες συσκευές απενεργοποιούνται τη νύχτα, έτσι ώστε το όχημα να έχει μεγαλύτερη ικανότητα φόρτισης.
Για ταχύτερη φόρτιση, είναι δυνατή η σύνδεση του σταθμού φόρτισης ή του wallbox στο κιβώτιο διανομής μέσω μιας τριφασικής σύνδεσης. Αυτό δεν πρέπει απαραίτητα να είναι ροή ισχύος. Με μια τριφασική σύνδεση βλέπουμε δύο επιπλέον καλώδια:
- μαύρο: καλώδιο επιπλέον φάσης.
- γκρι: καλώδιο επιπλέον φάσης.
Με ένα σταθμό φόρτισης 3 φάσεων, η ηλεκτρική ενέργεια ρέει μέσω τεσσάρων καλωδίων (τα καλώδια τριών φάσεων και το ουδέτερο καλώδιο).
Η χωρητικότητα φόρτισης ενός σταθμού φόρτισης ή ενός κιβωτίου τοίχου σε μια σύνδεση 3 φάσεων είναι υψηλότερη από ό,τι με μια σύνδεση 1 φάσης, πράγμα που σημαίνει ότι το όχημα φορτίζει πιο γρήγορα. Το μέγιστο ρεύμα φόρτισης του οχήματος δεν ξεπερνιέται ποτέ. Ορισμένα οχήματα είναι κατάλληλα μόνο για φόρτιση έως 3,7 kW. Τότε δεν έχει νόημα να δημιουργήσετε μια σύνδεση 3 φάσεων. Τα οχήματα μπορούν επίσης να είναι κατάλληλα για 7,4 ή 11 kW: αξίζει τον κόπο να αυξήσετε την χωρητικότητα (3 * 16 A) από το κιβώτιο διανομής.
Σε παλαιότερα σπίτια βλέπουμε συχνά μια μονοφασική σύνδεση (έως 1 A) στο κουτί διανομής. Υπάρχουν και οι τρεις φάσεις, αλλά μόνο μία είναι συνδεδεμένη.
Το κουτί διανομής μπορεί να μετατραπεί έτσι ώστε να χρησιμοποιούνται και οι τρεις φάσεις. Τα νεότερα σπίτια, όπου το κουτί διανομής είναι προετοιμασμένο για περισσότερους ηλεκτρικούς καταναλωτές (όπως ηλιακά πάνελ, επαγωγικές εστίες και αντλία θερμότητας), μπορούν ήδη να εξοπλιστούν με σύνδεση 3 φάσεων από την παράδοση. Σε αυτή την περίπτωση, ο μετρητής ηλεκτρικού ρεύματος λέει "3×220/230V ή 3×380/400 βολτ". Υπάρχουν επίσης συνολικά τέσσερα καλώδια - τα καλώδια τριών φάσεων και το ουδέτερο καλώδιο - που προέρχονται από το κάτω μέρος του κουτιού διανομής. Ανάλογα με το κουτί διανομής, η ομάδα προστατεύεται έως 1x25A, 1x30A ή 1,35A. Όσο μεγαλύτερη είναι η αναφερόμενη ένταση ρεύματος, τόσο περισσότερο ρεύμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ταυτόχρονα.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει πέντε καταστάσεις από μια μονοφασική σε μια τριφασική σύνδεση στο κουτί διανομής και τη χρήση ενός μονοφασικού ή τριφασικού φορτιστή.
1 φάση: Με τον φορτιστή έκτακτης ανάγκης μπορείτε να φορτίσετε το όχημα μέσω της πρίζας. Με ένα wallbox, μια ομάδα 1 φάσης μπορεί να φορτίσει έως και 16Α χωρίς εξισορρόπηση φορτίου και 32Α με εξισορρόπηση φορτίου. Το 32A μπορεί να επιτευχθεί μόνο όταν δεν δραστηριοποιούνται άλλοι καταναλωτές στο σπίτι.
Για ισχύ έως 7,4 kW, είναι δυνατό ένα μονοφασικό δίκτυο με εξισορρόπηση φορτίου. Όταν χρησιμοποιείτε πολλές ηλεκτρικές συσκευές με υψηλή κατανάλωση στο σπίτι, συμπεριλαμβανομένων του πλυντηρίου/στεγνωτηρίου, του πλυντηρίου πιάτων και της αντλίας θερμότητας, η ισχύς θα μειωθεί για προστασία από υπερφόρτωση. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι η ισχύς μπορεί να μειωθεί έως και 1%. Η αλλαγή από 50 σε 1 φάση είναι επομένως λογική.
3 φάση: Εάν ζητηθεί πάρα πολύ ρεύμα ταυτόχρονα, αυτό μπορεί να προκαλέσει υπερφόρτωση και να ενεργοποιήσει την προστασία, προκαλώντας διακοπή ρεύματος. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό το δίκτυο να μπορεί να παρέχει επαρκή ηλεκτρική ενέργεια. Με μια σύνδεση 3 φάσεων, μπορεί να τροφοδοτηθεί περισσότερο ρεύμα ταυτόχρονα. Οι ομάδες 3 φάσεων προστατεύονται μέχρι 25Α ως στάνταρ.
- 11 kW: απαιτείται ενίσχυση του ντουλαπιού του μετρητή. Η ρύθμιση από 1 φάση σε 3 φάση είναι επαρκής.
- 22 kW: εκτός από τη ρύθμιση από 1 φάση σε 3 φάση, απαιτείται αύξηση 35Α.
Η προσαρμογή στα 22 kW και στα 35Α δεν είναι καθόλου ενδιαφέρουσα για ιδιώτες. Λόγω της αύξησης, πρέπει να καταβληθούν πρόσθετες ετήσιες πάγιες χρεώσεις 1000€. Για κάθε βαρύτερο βήμα (3x63A ή 3x80A) πρέπει να καταβληθεί επιπλέον χρέωση. Επιπλέον, πολλά ηλεκτρικά οχήματα δεν είναι (ακόμα) κατάλληλα για φόρτιση με τόσο υψηλά εναλλασσόμενα ρεύματα:
Αναμένεται ότι ο αριθμός των οχημάτων που μπορούν να φορτίσουν 22 kW σε AC θα αυξηθεί τα επόμενα χρόνια.
