Czytaj więcej: Zgłoszenie urządzenia do badania

Typy ładowania pojazdów elektrycznych w Polsce

Procesy ładowania samochodów elektrycznych zostały szczegółowo opisane w normach IEC 61851 i IEC 62196. W ramach ww. norm zdefiniowano niżej wymienione typy ładowania akumulatorów pojazdu o napędzie elektrycznym prądem przemiennym (AC) i prądem stałym (DC).

Typy ładowania prądem przemiennym

Przy ładowaniu prądem przemiennym przetwornik AC/DC znajduje się w pojeździe elektrycznym, gdzie prąd przemienny zamieniany jest na prąd stały, potrzebny do naładowania akumulatorów. Rozróżniamy następujące systemy ładowania prądem przemiennym.

TYPE 1 (AC)

Złącze TYPE 1 (AC) umożliwia ładowanie samochodów elektrycznych prądem przemiennym jednofazowym lub siłowym. Jest to typ ładowania prądem przemiennym nie większym niż 16 A i napięciem nie większym niż 250 V przy prądzie jednofazowym oraz 480 V przy prądzie siłowym.
Jest to typ głównie rozpowszechniony w Stanach Zjednoczonych i Japonii, w Europie mało. W tym złączu występują 3 styki: 2 fazowe L1 i L2 oraz PE, ponieważ w Stanach Zjednoczonych na potrzeby urządzeń o większej mocy, stosuje się zasilanie dwufazowe o napięciu 240 V, przy fazach przesuniętych o kąt półpełny bez przewodu neutralnego. Stąd też maksymalna moc ładowania jaką możemy uzyskać w tych warunkach to 7,68 kW (2 x 240 V *16 A), a w przypadku prądu jednofazowego 3,84 kW (240 V *16 A).
Złącze pojazdowe TYPE 1 (AC) nie podlega badaniu technicznemu przez Urząd Dozoru Technicznego.

Źródło: CharIN charinev.org 17.12.2018

TYPE 2 (AC)

Złącze TYPE 2 (AC) umożliwia ładowanie samochodów elektrycznych prądem przemiennym zarówno jednio fazowym jak i trójfazowym. Jest to złącze rozpowszechnione w Europie, które określa norma IEC 62196-2
Zgodnie z normą IEC 61851 jest to typ ładowania prądem przemiennym nie większym niż 32 A i napięciem nie większym niż 250 V przy prądzie jednofazowym oraz 480 V przy prądzie trójfazowym.
Biorąc pod uwagę powyższe, w polskich warunkach maksymalna moc ładowania prądem przemiennym jednofazowym wynosi 7,36 kW, co odpowiada wartości napięcia 230 V oraz natężania 32 A (230 V x 32 A = 7,36 kW).
Natomiast moc ładowania prądem przemiennym trójfazowy wynosi 22 kW, co odpowiada wartości napięcia 3 x 230 V oraz natężania 32 A (3 x 230 V x 32 A = 22,08 kW)
Złącze TYPE 2 (AC) zawiera 5 styków L1, L2, L3, N i PE oraz 2 styki sterujące służące do komunikacji pomiędzy punktem ładowania a pojazdem elektrycznym.

Źródło: CharIN charinev.org 17.12.2018

Typy ładowania prądem stałym

Przy ładowaniu prądem stałym, konwersja prądu AC/DC następuje w ładowarce, stąd też do pojazdu elektrycznego bezpośrednio podawany jest prąd stały.
Rozróżniamy następujące systemy ładowania prądem stałym.

TYPE 1 (DC) w wersji Combo 1

Złącze TYPE 1 (DC) umożliwia ładowanie samochodów elektrycznych prądem stałym. Jest to złącze podobne do łącza TYPE 1 (AC) z tą różnicą, że zawiera poniżej dodatkowy moduł z dwoma spolaryzowanymi stykami stałoprądowymi „+” i „-”. Podczas ładowania wykorzystywane są styki stałoprądowe, styk PE oraz złącza komunikacyjne. Podobnie jak w przypadku złącza TYPE 1 (AC) jest to złącze wykorzystywane w Stanach Zjednoczonych.

 Źródło: CharIN charinev.org 17.12.2018

TYPE 2 (DC) w wersji Combo 2

Złącze TYPE 2 (DC), nazywane inaczej „Combo 2” lub CCS (Combined Charging System) umożliwia ładowanie samochodów elektrycznych prądem stałym. Złącze te w stosunku do złącza TYPE 2 (AC) różni się tym, że zawiera dodatkowy dolny moduł podający prąd stały z polaryzacją „+” i „ -” Podczas ładowania wykorzystywane są styki stałoprądowe, styk PE oraz złącza komunikacyjne. Podobnie jak w przypadku złącza TYPE 2 (AC) jest to złącze rozpowszechnione w Europie.
Biorąc pod uwagę parametry obciążenia styków złącza stałoprądowego, styki te ze względu na wytrzymałość prądowo napięciową, mogą osiągać maksymalną moc ładowani do 500 kW.

Źródło: CharIN charinev.org 17.12.2018

CHadeMO

Złącze używane jako standard w Japonii do ładowania pojazdów elektrycznych prądem stałym. System ten jest wykorzystywany przez takich producentów pojazdów jak: Kia, Mazda, Nissan, Honda, Subaru, a także Citroen czy Peugeot.
Ciekawostką jest fakt, iż złącze umożliwia przepływ energii w dwóch kierunkach pomiędzy pojazdem elektrycznym i ładowarką, realizując standard V2H (dwukierunkowy przepływ energii dom – pojazd) i V2G (dwukierunkowy przepływ energii pojazd – sieć elektroenergetyczna).

Źródło: chademo.com 17.12.2018

BG/T DC

Złącze używane jako standard w Japonii do ładowania pojazdów elektrycznych prądem stałym. System ten jest wykorzystywany przez chińskich producentów pojazdów jak: Bjev, BYD, ZT. Złącze, podobnie jak CHadeMO, umożliwia przepływ energii w dwóch kierunkach pomiędzy pojazdem elektrycznym i ładowarką.

Źródło: chademo.com 17.12.2018

System komunikacji miedzy pojazdem elektrycznym a stacją ładowania (dalej: ładowarką)

Pojazdy elektryczne, prócz styków dedykowanych ładowaniu posiadają również styki komunikacyjne. W zależności od typu złącza sterowanie odbywa się poprzez komunikację linią energetyczną (PLC) jak to jest w przypadku TYPE 1, TYPE 2 oraz Combo 2 lub poprzez szeregową magistralę komunikacyjną (CAN) np. w standardzie CHAdeMO i GB/T DC.
Funkcję sterującą w standardzie Combo 2 pełnią styki PP (sygnał zbliżeniowy) i CP (sygnał sterujący) oraz styk PN, który oprócz tego, że pełni rolę ochronną dla zasilania, to również rolę uziemienia (potocznie: masa) dla styków sterujących.

Natomiast w standardzie CHAdeMO i GB/T DC mamy, aż siedem styków sterujących. Rolą styków sterujących poprzez zapewnienie komunikacji pomiędzy pojazdem a ładowarką jest m.in. bezpieczeństwo użytkownika. Na podstawie zmieniającej się rezystancji w trakcie całego procesu ładowania rozpoznawane jest jakim optymalnym prądem ładowania należy zasilić pojazd, kiedy pojazd jest podłączony oraz odłączany od ładowarki, kiedy rozpoczął się proces ładowania oraz kiedy zakończył.

Systemy ładowania pojazdów elektrycznych w Polsce

Procesy ładowania samochodów elektrycznych zostały szczegółowo opisane w normach IEC 61851 i IEC 62196. W ramach ww. norm zdefiniowano 4 systemy ładowania akumulatorów pojazdu o napędzie elektrycznym. Trzy systemy ładowania prądem przemiennym (AC) i czwarty do ładowania prądem stałym (DC).

System ładowania Mode 1 (prądem przemiennym)

Zgodnie z normą IEC 61851-1 jest to system ładowania prądem przemiennym nie większym niż 16 A i napięciem nie większym niż 250 V przy prądzie jednofazowym oraz 480 V przy prądzie trójfazowym.
Ten system ładowania wykorzystywany jest przede wszystkim w ładowarkach domowych, garażowych itp. ze zwykłych gniazd 230 V, gdzie maksymalna moc ładowania jaką możemy uzyskać to 3,68 kW (przy ładowaniu prądem jednofazowym). Jest to system ładowania zdefiniowany jako wolny lub półszybki, bez dedykowanego systemu ochrony. System nie zapewnia komunikacji pomiędzy pojazdem a ładowarką.

Źródło: Sesko sesko.fi 17.12.2018

System ładowania Mode 2 (prądem przemiennym)

Jest to system ładowania prądem przemiennym nie większym niż 32 A i napięciem nie większym niż 250 V przy prądzie jednofazowym oraz 480 V przy prądzie trójfazowym.
System ładowania zdefiniowany jako wolny lub półszybki, z podstawowymi systemami ochrony tj. wyłącznikiem różnicowo prądowym który ulokowany w ładowarce. W tym systemie ładowarka przejmuje sterowanie komunikacją z pojazdem.

Źródło: Sesko sesko.fi 17.12.2018

System ładowania Mode 3 (prądem przemiennym)

Jest to system ładowania prądem przemiennym. System ładowania zdefiniowany jako wolny lub półszybki, a ładowanie odbywa się za pomocą dedykowanych połączeń z pojazdem elektrycznym np. TYPE 2 (AC) wraz z zaawansowanymi funkcjami sterującymi i zabezpieczającymi.

Źródło: Sesko sesko.fi 17.12.2018

System ładowania Mode 4 (prądem stałym)

Jest to system ładowania prądem stałym. System ładowania zdefiniowany jako półszybki i szybki, a ładowanie odbywa się za pomocą dedykowanych połączeń z pojazdem elektrycznym np. Combo 2 wraz z zaawansowanymi funkcjami sterującymi i zabezpieczającymi. W tego typu ładowarkach przetwornik AC/DC znajduje się stacjonarnie w ładowarce. Ponadto, ze względu na bezpieczeństwo użytkownika, połączenie wtykane przewidziane jest realizowane tylko od strony pojazdu.

 Źródło: Sesko sesko.fi 17.12.2018

Ponadto, norma IEC 61851-1 określa trzy przypadki dla ww. połączeń.

Przypadek 1 (opisany w normie jak CASE A) jest to przypadek gdzie ładowarka (zazwyczaj przenośna) jest połączona do sieci elektroenergetycznej kablem zasilającym i jest zgodna z systemem ładowania Mode 1 lub Mode 2

Przypadek 2 (opisany w normie jak CASE B) jest to przypadek gdzie kabel ładowarki jest wprowadzony z jednej strony do gniazda pojazdu elektrycznego, a drugi koniec kabla w gniazdo ładowarki. Kabel ładowarki można odłączyć zarówno od strony pojazdu elektrycznego jak i od strony ładowarki. Jest to połączenie zgodne z systemem ładowania Mode 3.

Przypadek 3 (opisany w normie jak CASE C) jest to przypadek gdzie ładowanie realizowane jest poprzez prąd stały. Kabel zasilający ładowarkę jest umocowany na stałe do niej. Jest to połączenie zgodne z systemem ładowania Mode 4.