Ev Charger Technologies

فناوری های شارژ EV در چین و ایالات متحده تقریباً مشابه هستند. در هر دو کشور، سیم‌ها و دوشاخه‌ها فناوری غالب برای شارژ خودروهای الکتریکی هستند. (شارژ بی سیم و تعویض باتری حداکثر حضور جزئی دارند.) تفاوت هایی بین دو کشور از نظر سطح شارژ، استانداردهای شارژ و پروتکل های ارتباطی وجود دارد. این شباهت ها و تفاوت ها در زیر مورد بحث قرار می گیرد.

A. سطوح شارژ

در ایالات متحده، مقدار زیادی از شارژ EV با ولتاژ 120 ولت با استفاده از پریزهای دیواری تغییر نیافته خانگی انجام می شود. این به طور کلی به عنوان شارژ سطح 1 یا "چکانه" شناخته می شود. با شارژ سطح 1، یک باتری معمولی 30 کیلووات ساعتی تقریباً 12 ساعت طول می کشد تا از 20٪ به شارژ تقریباً کامل برسد. (در چین هیچ پریز 120 ولتی وجود ندارد.)

هم در چین و هم در ایالات متحده، مقدار زیادی از شارژ EV در 220 ولت (چین) یا 240 ولت (ایالات متحده) انجام می شود. در ایالات متحده، این به عنوان شارژ سطح 2 شناخته می شود.

چنین شارژی ممکن است با پریزهای اصلاح نشده یا تجهیزات تخصصی شارژ EV انجام شود و معمولاً حدود 6 تا 7 کیلو وات برق مصرف می کند. هنگامی که با ولتاژ 220 تا 240 ولت شارژ می شود، یک باتری معمولی 30 کیلووات ساعتی تقریباً 6 ساعت طول می کشد تا از 20 درصد به شارژ کامل برسد.

در نهایت، هم چین و هم ایالات متحده دارای شبکه های رو به رشدی از شارژرهای سریع DC هستند که معمولاً از توان 24 کیلووات، 50 کیلووات، 100 کیلووات یا 120 کیلووات استفاده می کنند. برخی از ایستگاه ها ممکن است 350 کیلووات یا حتی 400 کیلووات برق ارائه دهند. این شارژرهای سریع DC می توانند باتری خودرو را از 20 درصد تا تقریباً کامل شارژ در زمان هایی از تقریباً یک ساعت تا 10 دقیقه شارژ کنند.

جدول 6:رایج ترین سطوح شارژ در ایالات متحده

منبع: وزارت انرژی آمریکا

ب. استانداردهای شارژ

من چین

چین دارای یک استاندارد شارژ سریع EV در سراسر کشور است. ایالات متحده دارای سه استاندارد شارژ سریع EV است.

استاندارد چینی به نام چین GB/T شناخته می شود. (حرف اولGBاستاندارد ملی است.)

China GB/T در سال 2015 پس از چندین سال توسعه عرضه شد.124 اکنون برای همه خودروهای الکتریکی جدید فروخته شده در چین اجباری است. خودروسازان بین المللی، از جمله تسلا، نیسان و بی ام و، استاندارد GB/T را برای خودروهای برقی خود که در چین فروخته می شوند، اتخاذ کرده اند. GB/T در حال حاضر امکان شارژ سریع در حداکثر خروجی 237.5 کیلووات (در 950 ولت و 250 آمپر) را فراهم می کند، هرچند بسیاری از آنها

شارژرهای سریع DC چینی قابلیت شارژ 50 کیلوواتی را دارند. یک GB/T جدید در سال 2019 یا 2020 عرضه خواهد شد که طبق گزارش ها استاندارد را ارتقا می دهد و شامل شارژ تا 900 کیلووات برای خودروهای تجاری بزرگتر می شود. GB/T یک استاندارد فقط چینی است: معدود خودروهای برقی ساخت چین که به خارج از کشور صادر می شوند از استانداردهای دیگری استفاده می کنند.125

در آگوست 2018، شورای برق چین (CEC) یک یادداشت تفاهم با شبکه CHAdeMO، مستقر در ژاپن، برای توسعه مشترک شارژ فوق سریع اعلام کرد. هدف، سازگاری بین GB/T و CHAdeMO برای شارژ سریع است. این دو سازمان برای گسترش استاندارد به کشورهایی فراتر از چین و ژاپن شریک خواهند شد.126

ii ایالات متحده آمریکا

در ایالات متحده، سه استاندارد شارژ EV برای شارژ سریع DC وجود دارد: CHAdeMO، CCS SAE Combo و Tesla.

CHAdeMO اولین استاندارد شارژ سریع EV بود که مربوط به سال 2011 است. این استاندارد توسط توکیو توسعه داده شد.

Electric Power Company و مخفف عبارت Charge to Move (یک جناس در ژاپنی) است. 127 CHAdeMO در حال حاضر در ایالات متحده در نیسان لیف و میتسوبیشی اوتلندر PHEV که از پرفروش ترین خودروهای الکتریکی هستند استفاده می شود. موفقیت برگ در ایالات متحده ممکن استشارژ خودروهای برقی در چین و ایالات متحده

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | فوریه 2019 |

تا حدی به دلیل تعهد اولیه نیسان به راه‌اندازی زیرساخت‌های شارژ سریع CHAdeMO در نمایندگی‌ها و سایر مکان‌های شهری. در اروپا).129

در سال 2016، CHAdeMO اعلام کرد که استاندارد خود را از نرخ شارژ اولیه 70 ارتقا خواهد داد.

کیلووات 150 کیلووات.130 در ژوئن 2018 CHAdeMO از معرفی قابلیت شارژ 400 کیلوواتی با استفاده از کابل های خنک کننده مایع 1000 ولت و 400 آمپر خبر داد. شارژ بالاتر برای رفع نیازهای وسایل نقلیه تجاری بزرگ مانند کامیون و اتوبوس در دسترس خواهد بود.131

دومین استاندارد شارژ در ایالات متحده به نام CCS یا SAE Combo شناخته می شود. این خودرو در سال 2011 توسط گروهی از خودروسازان اروپایی و آمریکایی عرضه شد. کلمهترکیبینشان می دهد که دوشاخه دارای هر دو شارژ AC (تا 43 کیلو وات) و شارژ DC است.132 اینچ

آلمان، ائتلاف Charging Interface Initiative (CharIN) برای حمایت از پذیرش گسترده CCS تشکیل شد. برخلاف CHAdeMO، یک دوشاخه CCS شارژ DC و AC را با یک پورت واحد امکان‌پذیر می‌کند و فضا و منافذ مورد نیاز روی بدنه خودرو را کاهش می‌دهد. جگوار،

فولکس واگن، جنرال موتورز، بی ام و، دایملر، فورد، FCA و هیوندای از CCS پشتیبانی می کنند. تسلا نیز به ائتلاف ملحق شده است و در نوامبر 2018 اعلام کرد که وسایل نقلیه‌اش در اروپا مجهز به درگاه‌های شارژ CCS خواهند بود. در حالی که شارژرهای سریع CCS فعلی شارژ را با حدود 50 کیلو وات ارائه می دهند، برنامه Electrify America شامل شارژ سریع 350 کیلوواتی است که می تواند تقریباً در کمتر از 10 دقیقه شارژ کامل را انجام دهد.

سومین استاندارد شارژ در ایالات متحده توسط تسلا اداره می شود که شبکه سوپرشارژر اختصاصی خود را در سپتامبر 2012 در ایالات متحده راه اندازی کرد. 134 تسلا

سوپرشارژرها معمولاً با ولتاژ 480 ولت کار می کنند و حداکثر 120 کیلو وات شارژ می کنند. همانطور که

در ژانویه 2019، وب‌سایت تسلا 595 مکان سوپرشارژر در ایالات متحده را فهرست کرد و 420 مکان دیگر «به زودی» ارائه می‌شود.

در تحقیقات خود برای این گزارش، از مصاحبه‌شوندگان آمریکایی پرسیدیم که آیا آنها فقدان یک استاندارد ملی واحد برای شارژ سریع DC را مانعی برای پذیرش EV می‌دانند یا خیر. تعداد کمی پاسخ مثبت دادند. دلایلی که چندین استاندارد شارژ سریع DC مشکل تلقی نمی شوند عبارتند از:

● بیشتر شارژ EV در خانه و محل کار، با شارژرهای سطح 1 و 2 انجام می شود.

● بسیاری از زیرساخت های شارژ عمومی و محل کار تا به امروز از شارژرهای سطح 2 استفاده کرده اند.

● آداپتورهایی در دسترس هستند که به دارندگان خودروهای برقی اجازه می‌دهند از اکثر شارژرهای سریع DC استفاده کنند، حتی اگر EV و شارژر از استانداردهای شارژ متفاوتی استفاده کنند. (استثنای اصلی، شبکه سوپرشارژ تسلا، فقط برای وسایل نقلیه تسلا باز است.) قابل توجه، نگرانی هایی در مورد ایمنی آداپتورهای شارژ سریع وجود دارد.

● از آنجایی که دوشاخه و کانکتور درصد کمی از هزینه یک جایگاه شارژ سریع را نشان می‌دهند، این موضوع چالش فنی یا مالی کمی برای صاحبان جایگاه ایجاد می‌کند و می‌تواند با شیلنگ‌های بنزین‌های اکتان مختلف در جایگاه‌های سوخت‌رسانی مقایسه شود. بسیاری از ایستگاه‌های شارژ عمومی دارای چندین شاخه هستند که به یک پست شارژ متصل هستند و به هر نوع EV اجازه می‌دهند در آنجا شارژ شوند. در واقع، بسیاری از حوزه های قضایی به این امر نیاز دارند یا آن را تشویق می کنند.شارژ خودروهای برقی در چین و ایالات متحده

38 | مرکز سیاست جهانی انرژی | کلمبیا سیپا

برخی از خودروسازان گفته اند که یک شبکه شارژ انحصاری نشان دهنده یک استراتژی رقابتی است. کلااس براکلو، رئیس بخش الکتروموبیل در BMW و رئیس CharIN، در سال 2018 اظهار داشت: "ما CharIN را برای ایجاد موقعیتی قدرتمند تاسیس کردیم." تمایل به اجازه دادن به سایر مدل‌های خودرو برای استفاده از شبکه آن به شرطی که بودجه متناسب با استفاده را تامین کنند.138 تسلا نیز بخشی از CharIN است. ترویج CCS در نوامبر 2018، اعلام کرد که خودروهای مدل 3 فروخته شده در اروپا مجهز به پورت های CCS هستند. دارندگان تسلا همچنین می توانند آداپتورهایی را برای دسترسی به شارژرهای سریع CHAdeMO خریداری کنند.139

ج. پروتکل های ارتباطی شارژ پروتکل های ارتباطی شارژ برای بهینه سازی شارژ برای نیازهای کاربر (برای تشخیص وضعیت شارژ، ولتاژ باتری و ایمنی) و برای شبکه (از جمله) ضروری هستند.

ظرفیت شبکه توزیع، قیمت‌گذاری زمان استفاده و اقدامات پاسخگویی به تقاضا). پروتکل های ارتباطی باز، مانند پروتکل نقطه شارژ باز (OCPP) که توسط اتحاد شارژ باز توسعه یافته است، به طور فزاینده ای در ایالات متحده و اروپا محبوب می شود.

در تحقیق ما برای این گزارش، چندین مصاحبه‌شونده آمریکایی حرکت به سمت پروتکل‌های ارتباطی باز و نرم‌افزار را به عنوان اولویت سیاست ذکر کردند. به طور خاص، برخی از پروژه‌های شارژ عمومی که طبق قانون بازیابی و سرمایه‌گذاری مجدد آمریکا (ARRA) بودجه دریافت کرده‌اند، به عنوان فروشنده‌هایی با پلتفرم‌های اختصاصی انتخاب شده‌اند که متعاقباً با مشکلات مالی مواجه شده‌اند و تجهیزات شکسته‌ای را که نیاز به تعویض دارند، باقی گذاشته‌اند. شبکه‌هایی که برای این مطالعه با آنها تماس گرفته‌اند، از پروتکل‌های ارتباطی باز و مشوق‌هایی برای فعال کردن میزبان‌های شبکه شارژ برای تعویض یکپارچه حمایت می‌کنند. ارائه دهندگان.142

د. هزینه ها

شارژرهای خانگی در چین ارزان تر از ایالات متحده هستند. در چین، یک شارژر خانگی دیواری معمولی 7 کیلوواتی با قیمت بین 1200 تا 1800 یوان به صورت آنلاین به فروش می رسد. نصب به هزینه اضافی نیاز دارد. (اکثر خریدهای خصوصی EV همراه با شارژر و نصب همراه هستند.) در ایالات متحده، شارژرهای خانگی سطح 2 در محدوده 450 تا 600 دلار قیمت دارند، به علاوه میانگین تقریباً 500 دلار برای نصب. 144 تجهیزات شارژ سریع DC به طور قابل توجهی گران تر هستند هر دو کشور هزینه ها بسیار متفاوت است. یک کارشناس چینی که برای این گزارش مصاحبه کرده است تخمین زده است که نصب یک پست شارژ سریع 50 کیلوواتی DC در چین معمولا بین 45000 یوان تا 60000 یوان هزینه دارد، که خود پست شارژ تقریباً 25000 تا 35000 یوان و کابل کشی، زیرساخت های زیرزمینی و حسابداری نیروی کار هزینه دارد. برای بقیه.145 در ایالات متحده، شارژ سریع DC می تواند هزینه هر پست ده ها هزار دلار است. متغیرهای اصلی موثر بر هزینه نصب تجهیزات شارژ سریع DC شامل نیاز به ترانشه، ارتقاء ترانسفورماتور، مدارهای جدید یا ارتقا یافته و تابلوهای برق و ارتقاء زیبایی شناختی است. علامت گذاری، مجوز و دسترسی برای معلولان ملاحظات اضافی است

E. شارژ بی سیم

شارژ بی سیم چندین مزیت از جمله زیبایی شناسی، صرفه جویی در زمان و سهولت استفاده را ارائه می دهد.

در دهه 1990 برای EV1 (یک ماشین الکتریکی اولیه) در دسترس بود، اما امروزه نادر است. 147 سیستم های شارژ بی سیم EV با قیمت آنلاین از 1260 دلار تا حدود 3000 دلار ارائه می شوند. حدود 85%.149 محصولات شارژ بی سیم فعلی انتقال قدرت را ارائه می دهند 3-22 کیلو وات؛ شارژرهای بی سیم برای چندین مدل EV از شارژ بدون پلاگین با 3.6 کیلووات یا 7.2 کیلو وات، معادل شارژ سطح 2 در دسترس هستند. و چندین خودروساز اعلام کرده اند که شارژ بی سیم را به عنوان گزینه ای در خودروهای برقی آینده ارائه خواهند کرد. شارژ بی‌سیم می‌تواند برای خودروهای خاص با مسیرهای تعریف‌شده مانند اتوبوس‌های عمومی جذاب باشد، و همچنین برای خطوط بزرگراه برقی آینده پیشنهاد شده است، اگرچه هزینه بالا، راندمان شارژ پایین و سرعت شارژ آهسته از معایب هستند.

F. تعویض باتری

با استفاده از فناوری تعویض باتری، خودروهای الکتریکی می توانند باتری های تخلیه شده خود را با باتری های دیگر که کاملا شارژ شده اند تعویض کنند. این به طور چشمگیری زمان مورد نیاز برای شارژ مجدد یک EV را کوتاه می کند و مزایای بالقوه قابل توجهی برای رانندگان خواهد داشت.

چندین شهر و شرکت چینی در حال حاضر با تمرکز بر خودروهای برقی ناوگان پرکاربرد، مانند تاکسی، در حال آزمایش تعویض باتری هستند. شهر هانگژو تعویض باتری را برای ناوگان تاکسیرانی خود که از Zotye EVs ساخت محلی استفاده می کند، به کار گرفته است. 155 پکن چندین ایستگاه تعویض باتری را در تلاشی که توسط خودروساز محلی BAIC پشتیبانی می شود، ساخته است. در اواخر سال 2017، BAIC برنامه‌ای برای ساخت 3000 ایستگاه تعویض در سراسر کشور تا سال 2021 اعلام کرد. از جمله Hangzhou و Qingdao - همچنین از باتری استفاده کرده اند تعویض با اتوبوس.158

در ایالات متحده، بحث تعویض باتری پس از ورشکستگی استارتاپ تعویض باتری اسرائیلی Project Better Place در سال 2013، که شبکه ای از ایستگاه های تعویض برای خودروهای سواری را برنامه ریزی کرده بود، کم رنگ شد. تسهیلات نمایشی، عدم علاقه مصرف کننده را مقصر می داند. امروزه در ایالات متحده، آزمایش‌های کمی در حال انجام است یا نه. ایالات متحده آمریکا

در حالی که تعویض باتری چندین مزیت دارد، معایب قابل توجهی نیز دارد. باتری EV سنگین است و معمولاً در پایین خودرو قرار دارد و یک جزء ساختاری جدایی‌ناپذیر با حداقل تحمل‌های مهندسی برای تراز و اتصالات الکتریکی تشکیل می‌دهد. باتری‌های امروزی معمولاً نیاز به خنک‌کننده دارند و اتصال و جدا کردن سیستم‌های خنک‌کننده مشکل است. معماری باتری اسکیت برد رایج در خودروهای برقی امروزی با کاهش مرکز وزن خودرو و بهبود حفاظت در برابر تصادف در جلو و عقب، ایمنی را بهبود می بخشد. باتری های قابل جابجایی که در صندوق عقب یا جاهای دیگر قرار دارند فاقد این مزیت هستند. از آنجایی که اکثر دارندگان وسایل نقلیه عمدتاً در خانه یاشارژ خودروهای برقی در چین و ایالات متحدهدر محل کار، تعویض باتری لزوماً مشکلات زیرساخت شارژ را حل نمی کند - این فقط به رفع شارژ عمومی و برد کمک می کند. و از آنجایی که اکثر خودروسازان تمایلی به استاندارد کردن بسته‌ها یا طرح‌های باتری ندارند - خودروها حول باتری‌ها و موتورهایشان طراحی می‌شوند و این موضوع را به یک ارزش اختصاصی کلیدی تبدیل می‌کند - تعویض باتری ممکن است به شبکه ایستگاه تعویض جداگانه برای هر شرکت خودروسازی یا تجهیزات تعویض جداگانه برای مدل‌های مختلف نیاز داشته باشد. اندازه وسایل نقلیه اگرچه کامیون های تعویض باتری سیار پیشنهاد شده است، 161 این مدل تجاری هنوز پیاده سازی نشده است.