Зарядка електромобіля в деталях. Кіловати, вольти, ампери, AC, DC, Фази, рівні зарядки

Для розуміння процесу зарядки електромобіля, варто розібратися на елементарному рівні, без заглиблення в деталі, що таке вольти, ампери, кіловати, кіловат/години, що таке змінний та постійний струм, швидка та повільна зарядка, а також що таке фази та в чому різниця між однією та трьома фазами.

1. Вольти, ампери, кіловати

• Вольти (V) – це одиниця вимірювання напруги яка показує силу, з якою електрони проходять через провідник, створюючи електричний струм.
• Ампери (A) – це одиниця вимірювання сили струму. Вона показує інтенсивність потоку електричного заряду, що проходить через провідник.
• Кіловати (kW) – це одиниця вимірювання потужності, яка показує, скільки енергії передається або споживається за одиницю часу. 

Визначається за формулою: Вольти * Ампери = Вати. 

Наприклад,  звичайна домашня розетка, зазвичай має  напругу 220 вольт та силу струму 16 ампер, отже 220 множимо на 16 в сумі ми отримуємо 3520 ват, 1000 ват це 1 кіловат, відповідно 3520 ми ділимо на 1000 та отримуємо приблизно 3.5 кіловати потужності. 

Це означає, що така розетка може постійно забезпечувати потужність в 3,5 кіловати, яка використовується підключеними до неї пристроями.

Тепер давайте розберемося, що таке кіловат година, та що таке ємність батареї.

Кіловат-година (кВт·год) —  це одиниця вимірювання об'єму енергії, яку може зберігати батарея електромобіля. 

Наприклад, якщо ємність батареї електромобіля становить 45 кіловат годин, то при середній витраті 15 кіловат годин на 100 кілометрів (а так званий розхід електромобіля вимірюється саме в спожитих кіловат годинах на 100 кілометрів) то цього заряду вам вистачить на 300 кілометрів запасу ходу.

Повертаючись до прикладу з домашньою розеткою, якщо ви будете заряджати свій електромобіль від розетки потужністю 3,5 кіловати, то за 1 годину ваша батарея зможе отримати та накопичити 3,5 кіловат·годин енергії.

2. Змінний та постійний струм

Змінний струм (AC) — це струм, який змінює напрямок руху кілька разів на секунду. Він використовується в більшості побутових розеток і є стандартом у звичайних електромережах. У нашій електромережі змінний струм має частоту 50 Герц, тобто змінює свій напрямок 50 разів за секунду, а напрямок він змінює через особливості його генерації, який відбувається за рахунок обертання магнітного поля навколо провідника, наприклад при обертанні турбіни на електростанціях. За допомогою цього типу струму відбувається так звана повільна зарядка 1 та 2 рівнів.

Постійний струм (DC) — це струм, що рухається в одному напрямку, без змін. Акумулятори електромобіля заряджаються та розряджаються за допомогою постійного струму, який добре підходить для швидкого та стабільного обміну енергією з батареєю. Саме такий тип струму використовується при зарядці на швидкісних зарядних станціях.

Отже, всі акумулятори електромобілів накопичують енергію за допомогою постійного струму, тоді як у мережі використовується змінний струм. У випадку повільної зарядки від стандартної розетки, перетворення змінного струму на постійний відбувається за допомогою зарядного пристрою електромобіля. 

А при швидкісній зарядці перетворення виконує сама зарядна станція, подаючи постійний струм безпосередньо в акумулятор, що прискорює процес зарядки.

3. Швидка та повільна зарядка, рівні зарядки електромобіля

Існує три умовних рівні зарядки електромобіля

Перший рівень - це звичайна, так звана домашня зарядка від розетки потужністю до 3.5 кіловат, змінним струмом, за допомогою штатного зарядного пристрою який зазвичай йде в комплекті при покупці електромобіля, або домашньою зарядною станцією (про штатні зарядки та домашні зарядні станції в ми поговоримо наступних статтях).

Другий рівень - це пришвидшена зарядка змінним струмом, та потужністю від 3.5 до 22 кіловат. Вона буває одно та трьох фазною, про фази ми поговоримо в трішки пізніше

Зазвичай такі зарядні станції знаходяться на громадських парковках, підприємствах, комерційних об'єктах тощо. 

Для обладнання такої зарядної точки в дома, вам потрібно буде встановити спеціальну силову розетку, або точку, для підключення зарядної станції, та забезпечити її більш потужним струмом, не будемо вдаватися в деталі, скажу лиш, що якщо ви хочете обладнати таку силову точку в дома, то без електрика та візитів в компанію постачальника електроенергії не обійтися.

Третій рівень - це високошвидкісні зарядні станції високої потужності, які заряджають постійним струмом, та мають потужність від 40 до 350 кВт. Це комерційні зарядні станції якими зазвичай користуються при дальніх поїздках, ну або вам просто потрібно швидко зарядити вашу електричку.

Для повільної зарядки 1 та 2 рівня в електромобілях використовуються роз'єми Type 1, Type 2, Tesla та GBT AC

Для швидкої зарядки CCS1, ССS2, Chademo, Tesla та GBT DC. 

Про всі ці роз'єми та перехідники ми детально поговоримо в наступних статтях, тому не забудьте підписатися та поставити лайк, щоб не пропустити.

4. Фази, різниця між 1 та 3 фазною зарядкою

Електромобілі можуть заряджатися як від однофазної, так і від трифазної мережі, залежно від доступного джерела живлення та можливостей електромобіля. Основна різниця між одно- та трифазною системою полягає в кількості провідників, якими передається струм.

• Однофазна мережа — це мережа, де струм подається через один активний провідник і один нейтральний. Такий тип підключення ви знайдете в звичайних побутових розетках. В однофазній системі стандартна напруга складає 220-230 вольт, що забезпечує обмежену потужність, зазвичай це до 3,5 кіловат, якщо це звичайна побутова розетка з силою струму 16 ампер. Можуть бути силові однофазні розетки на 32 ампери, в такому випадку 220 множимо на 32 та отримуємо 7040 ват тобто 7 кіловат.

• Трифазна мережа — це мережа, де струм передається через три активні провідники і один нейтральний. У трифазній системі стандартна напруга між фазами становить біля 400 вольт. Завдяки трьом активним провідникам, трифазна мережа може забезпечити значно більше потужності, ніж однофазна, це 11 або 22 кВт залежно від сили струму (16 А або 32 А), саме тому це дозволяє заряджати електромобіль значно швидше ніж по 1 фазі.
  

Підсумок

В підсумку ми хотіли б ще раз пояснити важливий момент, який не завжди всім зрозумілий, та з цього приводу часто задають питання в нашій спільноті.

Отже, якщо ви купили чи хочете купити електромобіль, який підтримує повільну 3-х фазну зарядку на 11 чи 22 кіловати, це не означає, що якщо ви приїдете додому, підключите зарядку до вашої звичайної розетки, та будете отримувати 11 чи 22 кіловати на годину! Для того, щоб це працювало, в вас має бути обладнана зарядна точка чи розетка з підтримкою 3 фаз з відповідною потужністю, і електромобіль який підтримує зарядку від цих 3 фаз! Чи навпаки якщо в вас дома є 3-х фазна розетка, і ви купили собі 3-х фазний переносний чи стаціонарний зарядний пристрій, а ваш електромобіль не підтримує 3 фазну зарядку! 

Те саме і про однофазну, якщо електромобіль може заряджатися потужністю 7 кіловат по 1 фазі, це не означає, що ви отримаєте ці 7 кіловат від вашої домашньої розетки, якщо в вас не спеціальна силова однофазна розетка з силою струму 32 ампери, а не 16 як зазвичай!

Якщо ви щось не зрозуміли, вам сподобалося, чи не сподобалося, пишіть це в комментарях.