Nabíjení elektromobilů se uskutečňuje podle různých podmínek v jednotlivých zemích. V mezinárodním měřítku se prosadily tři standardy nabíjení - ze Severní Ameriky, Evropy a Číny - se svou specifickou geometrií pro nabíjecí konektory a zásuvky. Konektor pro nabíjení střídavým proudem (režim 3, případy B a C) je navíc konstruován jinak než konektor pro nabíjení stejnosměrným proudem (režim 4). Standard typu 1 pro Severní Ameriku nepředpokládá nabíjecí konektor ze strany infrastruktury. Po zavedení do USA se standard typu 1 úspěšně rozšířil v modře vybarvených zemích. Je založen na normách SAE J1772 a IEC 62196. Standard typu 2 se rozšířil z Evropy do zeleně zabarvených zemí. Je založen na normě IEC 62196. Nabíjecí standard GB/T platí výhradně pro Čínu a je založen na normě GB/T 20234. Standard CCS pro čínský trh se dosud neprosadil. V modro-zeleně šrafovaných zemích se momentálně používá současně typ 1 a typ 2.
Nabíjení AC (střídavý proud) z napájecí sítě nejprve proudí přes nabíjecí stanici a nabíjecí kabel do vozidla - řízeně, ovšem bez přeměny. Teprve měnič AC/DC zabudovaný ve vozidle, tzv. onboard charger, jej převádí na stejnosměrný proud (DC), kterým lze nabít baterii. Protože tak nabíjecí stanice AC nevyžadují žádnou převáděcí elektroniku, jsou ve srovnání s nabíjecími sloupky DC většinou levnější a atraktivnější pro soukromé použití. V závislosti na nabíjecí stanici, nabíjecím kabelu a měniči onboard charger lze dosahovat nabíjecího výkonu do 22 kW. Vzhledem k těmto poměrně nízkým výkonům je nabíjení střídavým proudem šetrnější pro akumulátor a doporučuje se všude, kde je vozidlo zaparkováno déle než 30 minut, např.
Nabíjení DC (rychlé) má vyšší kontakty a průřezy vodičů nabíjecího konektoru než AC. Lze přenášet výrazně vyšší nabíjecí výkony až 500 kW (High Power Charging, HPC), což značně zkracuje dobu nabíjení. Proto hovoříme o rychlonabíjení nebo ultrarychlé nabíjení. Na rozdíl od nabíjení střídavým proudem probíhá převádění AC/DC již v nabíjecí stanici, kde je zabudována odpovídající výkonová elektronika. Nabíjení DC je složitější a dražší a využívá se hlavně komerčně. Doporučuje se u dlouhých tras s krátkými přestávkami, aby se během několika málo minut opět dojel do dojezdu.
U jednofázové sítě jsou povolena napětí do 250 V, u třífázové sítě do 480 V. Maximální nabíjecí proud činí 16 A. Mezi vozidlem a nabíjecím místem nedochází k žádné komunikaci. Povinným předpokladem je zajištění proudovým chráničem (FI). Stejný jako režim 1, avšak maximální nabíjecí proud zde činí 32 A a nabíjecí vedení je navíc vybaveno tzv. In-Cable Control and Protective Device (IC-CPD).
V režimu 3 se vozidlo nabíjí střídavým proudem u nabíjecí stanice nebo domácí nabíječky, ve kterých je již integrován nezbytný proudový chránič (FI). Nabíjecí stanice zajišťuje komunikaci s vozidlem. Vozidlo lze nabíjet jednofázově až 250 V nebo třífázově až 480 V a maximálním nabíjecím proudem 63 A. V případě nabíjení A se používá nabíjecí kabel pevně připojený k vozidlu. Zásuvné zařízení tedy má pouze na jednom konci: nabíjecí konektor infrastruktury, který se připojí do nabíjecí zásuvky nabíjecí stanice. V případě B je nutný tzv. mobilní nabíjecí kabel AC, který bývá uložen např. v zavazadlovém prostoru. Na obou koncích má zásuvné zařízení; jeden konec - nabíjecí konektor automobilu - se připojuje do nabíjecí zásuvky elektromobilu. Druhý konec, nabíjecí konektor infrastruktury, se připojuje do zásuvky nabíjecí stanice. Případ nabíjení C představuje opak případu nabíjení A, protože nabíjecí kabel je zde pevně připojen k nabíjecí stanici. Na druhém konci je zásuvné zařízení - nabíjecí konektor automobilu, který se připojuje do nabíjecí zásuvky elektromobilu. Tento režim jako jediný popisuje nabíjení stejnosměrným proudem u rychlonabíjecích stanic.
Vzhledem k mimořádně vysokým nabíjecím proudům až 500 A platí zvýšené bezpečnostní požadavky. Proto je zde nabíjecí kabel vždy pevně připojen k nabíjecí stanici. Zásuvné spojení je k dispozici pouze na straně vozidla ve formě nabíjecího konektoru automobilu, který se připojuje do nabíjecí zásuvky elektromobilu. K rozdělení režimu 4 na tři případy (jako u režimu 3) tedy nedochází. Navíc je nutné monitorování teploty výkonových kontaktů v nabíjecím konektoru a doplňkové ochranné funkce v nabíjecí stanici. Společně s předními výrobci automobilů jsme vyvinuli kombinovaný nabíjecí systém Combined Charging System (CCS). Zvláštností je nabíjecí zásuvka CCS ve vozidle, do které lze připojit nabíjecí konektory AC i DC. Standardy nabíjení typu 1 a typu 2 se při konstrukci tvaru konektoru řídí principem CCS. Evropská komise prohlásila CCS typu 2 za oficiální standard nabíjení pro celou Evropu již v roce 2013. Od té doby se v mnoha částech světa uskutečnil náš cíl prosadit CCS jako globální standard rychlonabíjení. Všechny nabíjecí zásuvky CCS jsou normativně vybaveny elektromagnetickým aktuátorem zámku. Proces bezpečného nabíjení zahrnuje také sledování teploty v nabíjecím systému CCS. Podle normy IEC 62196 nesmí zvýšená teplota překročit 90 °C. Teplotně závislé odporové snímače, např. údaje o teplotě, jsou do řídicí jednotky nabíjení předávány prostřednictvím odpovídajících signálních výstupů.
Jak probíhá nabíjení dnes? Dnešní nabíjecí stanice a domácí nabíječky musí mnohdy splňovat vysoké nároky na dostupnost, bezpečnost a komfort. Žádnou zvláštností není složitá struktura tvořená mnoha komponentami. Každá oblast obchodní činnosti vyvíjí vlastní jazyk a terminologii, aby dokázala pojmenovat nově vznikající technologie. Vzestup elektromobilů (EV) je jedním z nejzajímavějších trendů v automobilovém průmyslu, kdy stále více řidičů přechází na čistší a ekologičtější dopravu. S rostoucím využíváním elektromobilů roste i poptávka po pohodlných a spolehlivých možnostech nabíjení. Mnoho majitelů dává přednost instalaci vlastních nabíječek do domácností nebo obchodních prostor, aby byla zajištěna jejich neustálá připravenost k použití. Pochopení instalačních požadavků je však nezbytné pro zajištění bezpečnosti, funkčnosti a nákladové efektivity.
Typy nabíječek a instalační požadavky
V tomto článku vám prozradíme vše, co potřebujete vědět o instalaci nabíječky elektromobilů, od typů nabíječek až po klíčové faktory ovlivňující požadavky na instalaci.
- Nabíječky úrovně 1: Jedná se o nejzákladnější nabíječky, obvykle používající standardní zásuvku 120 V. Jsou nejpomalejší variantou, ale mohou být dostačující pro ty, kteří denně jezdí na krátké vzdálenosti, a mohou nabíjet přes noc.
- Nabíječky úrovně 2: Tyto nabíječky vyžadují zásuvku 240 V, podobnou zásuvce domácí sušičky nebo trouby. Nabíjejí elektromobily mnohem rychleji než nabíječky úrovně 1 a jsou ideální pro každodenní použití, poskytují plné nabití během několika hodin.
- DC rychlé nabíječky: Jedná se o nejrychlejší nabíjecí stanice, které dokáží nabít elektromobil na 80 % za 30 minut nebo méně. Rychlonabíječky DC se obvykle používají ve veřejných nabíjecích sítích.
Požadavky na instalaci domácí nabíječky elektromobilů zahrnují zejména elektrickou kapacitu rozvaděčů, vyhrazené obvody, umístění a montáž, a povolení. Pro nabíječky úrovně 2 bývá potřeba upgrade na vyšší jističe a dimenzování obvodů podle NEC. Venkovní instalace vyžadují odolnost vůči povětrnostním vlivům a vhodné výškové umístění pro snadný přístup. Pro komerční nabíječky pak hraje roli vyšší výkon, řízení zátěže a shoda s ADA pro parkovací místa, označení a platební systémy. U velkých projektů je často nutná dohoda s energetickou společností pro připojení k síti a schválení povolení a inspekcí.
Náklady na instalaci nabíječky pro elektromobily se liší podle typu nabíječky, složitosti instalace a lokality. Průměrné náklady v domácnostech se pohybují od 500 do 2 500 USD, přičemž nabíječky úrovně 2 bývají dražší kvůli vyšším elektrickým nárokům. Zde je krátký rozpis potenciálních nákladů: nabíjecí jednotka 500-1 000 USD, modernizace rozvaděče 500-1 500 USD, instalační práce 300-1 000 USD. Federální daňová úleva může pokrýt 30 % nákladů na instalaci (až 1 000 USD pro domácnosti; 100 000 USD pro firmy), v kombinaci s lokálními slevami na energie.
V České republice a dalších zemích roste síť dobíjecích stanic pro elektromobily a jejich dostupnost zvyšuje důvěru uživatelů. Ve Smart4smart jsme u toho od samého počátku.
Často kladené otázky o instalaci nabíječky elektromobilů
- Mohnu si nainstalovat nabíječku pro elektromobily sám? S nabíječkami úrovně 1 ano, pevně zapojené systémy vyžadují licencovaného elektrikáře pro bezpečnost a dodržování předpisů.
- Jak dlouho trvá instalace? Jednoduché domácí instalace 3-6 hodin. Komerční stanice mohou trvat týdny až měsíce kvůli povolením a modernizaci sítě.
- Mohu použít běžnou zásuvku 120 V? Ano, ale nabíjení úrovně 1 je pomalé; pro rychlejší nabíjení se doporučuje úroveň 2.
Pro dosažení optimálního výkonu je důležité zvážit kombinaci wallboxu, palubní nabíječky vozu a kapacity rozvodné sítě. Maximální výkon není vždy k dispozici po celou dobu nabíjení; většina vozů a wallboxů omezuje rychlost nabíjení v závislosti na SOC baterie a teplotě. U některých modelů s 800V architekturou (např. některé verze Hyundai IONIQ) lze dosáhnout velmi vysokých výkonů až do 260 kW u baterií s vhodnou teplotou a řízením chování nabíjení.
Klíčové pojmy a standardy v praxi
- Nabíjecí konektory AC: Type 2 Mennekes (EU), CCS Type 2 pro DC
- Nabíjecí konektory DC: CCS Combo Type 2, GB/T pro Čínu
- CCS: Combined Charging System - kombinovaný konektor pro AC i DC v jedné zásuvce ve vozidle
- IC-CPD: In-Cable-Control-and-Protection-Device - ochrana v kabelu pro režim 3/AC
- OCPP: Open Charge Point Protocol - backend pro řízení nabíjecích míst
- V2G / V2H: obousměrné nabíjení pro dodávku energie ze vozidla do sítě nebo domácnosti
Nabíjecí místa a parkoviště se často chlubí možnosti cloudového monitorování, řízení zátěže a kompatibility s Open Charge Point Protocol (OCPP), což umožňuje efektivní správu velkého počtu stanic a optimalizaci nákladů na energii. V Evropě a v dalších regionech se standard CCS Type 2 prosazuje jako oficiální a globální řešení pro rychlonabíjení, zatímco garance bezpečnosti zůstává v rukou teplotních senzorů a zámků elektromagnetických aktuátorů na zásuvkách CCS.
V Česku se aktivně rozvíjí síť dobíjecích stanic pro elektromobily, která podporuje přechod k udržitelnější dopravě. Ve Smart4smart jsme u toho od samého počátku.
Základy obvodů: Jaký je rozdíl mezi střídavým a stejnosměrným proudem?
tags: #nabijeci #stanice #pro #elektromobily #100kw