Ανακαλύψτε όλα τα “μυστικά” σχετικά με την φόρτιση των ηλεκτρικών οχημάτων

Μπορεί να έχουμε συνηθίσει τα πράγματα με τους φορτιστές μας όπως για παράδειγμα της φωτογραφικής μας μηχανής ή του κινητού μας να είναι απλά. Στην περίπτωση όμως των ηλεκτρικών αυτοκινήτων τα πράγματα είναι κάπως.. πιο περίπλοκα.

Για αυτόν το λόγο είναι ιδιαίτερα σημαντικό ο οδηγός να έχει γνώση τόσο των απαιτήσεων, όσο και των δυνατοτήτων φόρτισης που διαθέτει σε κάθε περίπτωση, αλλά και να αναγνωρίζει και τις βέλτιστες πρακτικές που θα βοηθήσουν στην μακροζωία τόσο της μπαταρίας όσο και του ίδιου του ηλεκτρικού αυτοκινήτου που έχουν στην κατοχή τους.

Διαβάζοντας παρακάτω θα μπορέσετε να αποκτήσετε μια σφαιρική γνώση σχετικά με τα “μυστικά” της φόρτισης των ηλεκτρικών οχημάτων.

Οι τρόποι επαναφόρτισης των ηλεκτρικών αυτοκινήτων

EV charging

Στην καθημερινή χρήση η επαναφόρτιση γίνεται με κανονικούς ρυθμούς και συνήθως διαρκεί μερικές ώρες. Για την κάλυψη όμως μακρινών μετακινήσεων απαιτούνται ενδιάμεσοι ανεφοδιασμοί, οι οποίοι πρέπει να ολοκληρωθούν σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, ώστε να συνεχιστεί ομαλά το ταξίδι.

Στις περιπτώσεις αυτές χρησιμοποιούνται η ταχεία ή υπερταχεία επαναφόρτιση. Για αυτό και για τη σωστή και εύκολη αξιολόγηση όλων των δυνατοτήτων επαναφόρτισης που έχει ο οδηγός-χρήστης του ηλεκτρικού αυτοκινήτου πρέπει να γνωρίζει τις εφαρμοζόμενες σε κάθε περίπτωση πρακτικές.

Πως λειτουργούν οι φορτιστές των ηλεκτρικών οχημάτων

ev charging

Η ηλεκτρική ενέργεια με την οποία ανεφοδιάζεται το ηλεκτρικό αυτοκίνητο μπορεί να παρέχεται σε αυτό με τη μορφή είτε της εναλλασσόμενης τάσης (AC) είτε της συνεχούς τάσης (DC).

Η ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται από τα δίκτυα διανομής σχεδόν όλου του αναπτυγμένου κόσμου έχει τη μορφή της εναλλασσόμενης τάσης (AC). Όμως η επαναφόρτιση των συσσωρευτών μπορεί να γίνει μόνο με συνεχή τάση (DC).

Για τον λόγο αυτό μεσολαβούν πάντοτε μεταξύ του δικτύου διανομής ηλεκτρικής ενέργειας και των συσσωρευτών των ηλεκτρικών αυτοκινήτων συσκευές που μετατρέπουν το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές.

Οι συσκευές αυτές ονομάζονται «φορτιστές» και κατασκευάζονται σε διάφορα μεγέθη και ικανότητες διαχείρισης μικρών ή μεγαλύτερων ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας στη μονάδα του χρόνου.

Η ικανότητα αυτή ονομάζεται ισχύς (δύναμη) και συνήθως μετριέται σε κιλοβάτ (kW). Η ισχύς του φορτίου επιλέγεται ανάλογα με τον επιθυμητό ρυθμό της επαναφόρτισης των συσσωρευτών του αυτοκινήτου αλλά και των τεχνικών του προδιαγραφών.

Όταν διαθέτουμε τον απαραίτητο χρόνο για μια ήπιου ρυθμού επαναφόρτιση, κάτι που συνιστάται γενικά για πολλούς τεχνικούς και οικονομικούς λόγους, τότε χρησιμοποιούμε ένα φορτιστή με μικρή ισχύ και με αντίστοιχο μικρό βάρος, όγκο και αξία.

Αυτού του είδους η βραδεία (ή και μέσης ταχύτητας) επαναφόρτιση εφαρμόζεται σχεδόν σε ολόκληρη τη ζωή του ηλεκτρικού αυτοκινήτου όταν είναι σταθμευμένο τη νύκτα στο σπίτι ή την ημέρα στον τόπο εργασίας ή ακόμα και σε κοινόχρηστο σταθμό φόρτισης στον οποίο παραμένει για μερικές ώρες.

Εξαίρεση στον κανόνα αυτό αποτελεί η ανάγκη ταχείας ή υπερταχείας επαναφόρτισης συνήθως κατά τη διάρκεια ταξιδιών προς αποφυγή καθυστέρησης.

Βασική φόρτιση

Charging-2

Για την επίτευξη της καθημερινής, με ήπιους ρυθμούς, επαναφόρτιση, το καλό νέο είναι ότι δεν χρειαζόμαστε κάποια ειδική συσκευή «φορτιστή» για τον απλό λόγο ότι μια τέτοια μας έχει ήδη παραδοθεί ενσωματωμένη από τον κατασκευαστή στο ίδιο το ηλεκτρικό αυτοκίνητο.

Αυτή η «επί του οχήματος» συσκευή φόρτισης είναι χαμηλή ισχύς και συνδέεται με το δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας με μονοφασική ή τριφασική σύνδεση.

Από τα τεχνικά χαρακτηριστικά της εξαρτάται και ο χρόνος επαναφόρτισης των συστημάτων του αυτοκινήτου.

Ο επί του οχήματος φορτιστής συνδέεται με το δίκτυο διανομής εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) με μονοφασική ή τριφασική σύνδεση μέσω ειδικού καλωδίου φόρτισης.

Οι «επί του οχήματος» φορτιστές συνήθως ξεκινούν από τη ισχύ των 3 kW σε μονοφασική σύνδεση, προχωρούν στα 7 kW με επίσης μονοφασική σύνδεση και φτάνουν μέχρι τα 11 kW σε τριφασική σύνδεση.

Σε ειδικές περιπτώσεις μεγάλων και ακριβών ηλεκτρικών οχημάτων είναι δυνατό να προσφέρονται εναλλακτικά και φορτιστές των 22 kW σε τριφασική σύνδεση.

Η ταχεία επαναφόρτιση με συνεχές ρεύμα (DC)

Η συνδυασμένη υποδοχή CCS (COMBO) είναι συμβατή τόσο με τον ακροδέκτη φόρτισης με εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) Τύπος 2, όσο και με τον ακροδέκτη COMBO ταχείας φόρτισης με συνεχές ρεύμα (DC).

Εναλλακτική λύση, που ακόμα συναντιέται, είναι και η παράλληλη τοποθέτηση υποδοχής ακροσυνδέσμου ταχείας φόρτισης με συνεχές ρεύμα τύπου CHAdeMO και υποδοχής ήπιας φόρτισης με εναλλασσόμενο ρεύμα Τύπου 2.

Ο οδηγός-χρήστης ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, κατά το ταξίδι του, πιθανότατα θα χρειαστεί να κάνει γρήγορο ανεφοδιασμό. Οι σταθμοί αυτοί παρέχουν, όπως προαναφέρθηκε, συνεχές ρεύμα (DC) με υψηλές τάσεις.

Παράμετροι που παίζουν ρόλο στην ταχύτητα και την ποιότητα της φόρτισης

Electric vehicle changing

Οι παράμετροι από τις οποίες εξαρτάται ο ρυθμός της ηλεκτρικής ενέργειας προς τους συσσωρευτές, σε όλη τη διάρκεια της μεταφοράς, και επομένως και ό χρόνος διάρκειας της είναι πολλοί.

Εξαρτάται από τις προδιαγραφές όπως είναι η ισχύς του, η μέγιστη τάση που μπορεί να αναπτυχθεί αλλά και ο βαθμός θερμικής του εξισορρόπησης υπό παροχή ισχύος ισχύος επί μακρό χρονικό διάστημα.

Επίσης, σημαντικό ρόλο παίζει ακόμα και η ποιότητα διασύνδεσης του με το δίκτυο παροχής ηλεκτρικής ενέργειας.

Εξαρτάται επίσης από το καλώδιο διασύνδεση του με το αυτοκίνητο όσο και από το ίδιο το ηλεκτρικό αυτοκίνητο και ειδικότερα από την ποιότητα της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης και από τη δυνατότητα παραμονής της ίδιας της συστοιχίας επί μακρόν υπό συνθήκη υψηλών εντάσεων ρεύματος. Δεν θα πρέπει να παραγνωριστεί ακόμα και η εξωτερική θερμοκρασία στον τόπο και το χρόνο του ανεφοδιασμού.

O ταχυφορτιστής των 120 kW, όταν φορτίζεται υπό πλήρη ισχύ μια συστοιχία με τάση 600 Βολτ αναπτύσσει ένταση ηλεκτρικού ρεύματος της τάξεως των 200 Αμπέρ.

Καλώδιο φόρτισης με συνεχές ρεύμα (DC) τύπου COMBO

EV-charging

Στην εξέλιξη αυτή έχουν συμπράξει, και συνεχίζουν να συμπράττουν, οι κατασκευαστές των αυτοκινήτων, οι κατασκευαστές των εξαρτημάτων τους και οι κατασκευαστές των ταχυφορτιστών.

Ο ταχυφορτιστής, λόγω ακριβώς των επιδράσεων όλων αυτών των παραμέτρων που προαναφέρθηκαν, ουδέποτε παρέχει συνεχώς τη μέγιστη ισχύ σε όλη τη διάρκεια της επαναφόρτισης.

Στην πράξη διαπιστώνεται  ότι για τον ταχύτερο δυνατό ανεφοδιασμό πολύ μεγαλύτερη σημασία, σε σχέση με την ονομαστική ισχύ, έχει η δυνατότητα της συστοιχίας του αυτοκινήτου και των συστημάτων υποστήριξης να παραμείνει για μεγάλο χρονικό διάστημα υπό υψηλές τάσεις ηλεκτρικού ρεύματος φόρτισης χωρίς υπερθερμάνσεις ή άλλες δυσλειτουργίες.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, ή μέγιστη ισχύς για την οποία έχει πιστοποιηθεί το αυτοκίνητο αναπτύσσεται στην αρχή, αλλά διαρκεί μόνο για ένα μικρό χρονικό διάστημα και στη συνέχεια μειώνεται σταδιακά και δραστικά σε όλα τα υπόλοιπα στάδια.

Στην περίπτωση μάλιστα που η επαναφόρτιση αρχίζει όταν η συστοιχία δεν είναι αρκετά εκφορτισμένη το πιθανότερο είναι ότι ακόμα και αυτό το αρχικό μικρό χρονικό διάστημα ανάπτυξης της μέγιστης ισχύος θα χαθεί.

Η ποιότητα του αυτοκινήτου και της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης του φορτιστή αποτελούν τα “κλειδιά” της ταχείας φόρτισης

εγκατασταση φορτιστη

Συμπερασματικά το κλειδί της ταχείας και της υπερταχείας φόρτισης είναι η εξελιγμένη διαχείριση των θερμικών φορτίων που αναπτύσσονται.

Το σύστημα ψύξης της συστοιχίας των συστημάτων πρέπει να διατηρηθεί κατά τη διάρκεια της φόρτισης σε σταθερή θερμοκρασία από 25 έως 35 βαθμούς Κελσίου ακόμα και όταν η εξωτερική θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι πολύ χαμηλότερη ή υψηλότερη.

Επίσης η ηλεκτρολογική εγκατάσταση της διαχείρισης φόρτισης του αυτοκινήτου πρέπει να είναι ποιοτική και απαλλαγμένη από σημεία στα οποία πρέπει να εμφανίζονται θερμικά φορτία λόγω μακρόχρονης παραμονής υπό ισχυρή ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος.

Και φυσικά η ποιότητα κατασκευής του ηλεκτρικού αυτοκινήτου και ειδικότερα της συστοιχίας των συστημάτων αλλά και των συστημάτων ψύξης, ή θέρμανσης, αποτελεί βασική προϋπόθεση εξασφάλισης γρήγορων και ασφαλών φορτίσεων κατά τη διάρκεια των ταξιδιών ακόμα και με ταχυφορτιστές με μικρότερη ισχύ.