Zastavia motorizácie budúcnosti súčasné ťažkosti?
- Pár slov o napájaní elektromobilov
- Elektrina – prečo nie?
- Dôjdem?
- Kde nabijem?
- Nabíjanie – koľko to potrvá?
- Konektory a káble v ponuke TME
- Typ 1
- Typ 2
- Typ GB/T
Trh s elektromobilmi je neustále rastúcim odvetvím automobilového priemyslu. K tomuto rastu prispieva viacero faktorov, v neposlednom rade aj ekonomické a environmentálne hľadisko – dopyt po vozidlách poháňaných alternatívnymi zdrojmi energie stimulujú aj miestne orgány v Európe, Severnej Amerike a Ázii. A hoci sa popularita takzvaných EV (electric vehicle) na jednotlivých trhoch vo svete líši, niet pochýb o tom, že popularita týchto dopravných prostriedkov rastie a pravdepodobne bude rásť aj naďalej.
Keďže TME [1] ponúka širokú škálu článkov venovaných elektromobilom, chceli by sme našim zákazníkom priblížiť otázky týkajúce sa ich napájania a noriem uplatňovaných na celom svete.
Pár slov o napájaní elektromobilov
Okrem pohonnej jednotky (alebo jednotiek) je základným komponentom elektromobilu samozrejme zdroj energie. Vo väčšine prípadov je napájanie zabezpečené balíkom dobíjateľných lítium-iónových článkov. Jedno vozidlo môže obsahovať až tisíce jednotlivých článkov 18650. V súčasnosti sú vedúcimi technológiami Li-Ion NMC (záporná elektróda obsahuje grafit, zatiaľ čo kladná elektróda je vyrobená z niklu, mangánu a kobaltu) a Li-Ion NCA (s použitím oxidov hliníka). Takéto články sa vyznačujú dobrým elektrickým výkonom, hustotou energie a relatívne vysokou spoľahlivosťou. Treba spomenúť, že donedávna sa na trhu objavovali vozidlá využívajúce nikel-metalhydridové batérie (známe ako NiMH), ale ich používanie bolo spojené s mnohými komplikáciami (vysoké prevádzkové teploty, uvoľňovanie vodíka). Na druhej strane, budúcnosť je čoraz viac spojená s používaním ekologicky šetrnejších a odolnejších článkov Li-FePO4 alebo lítium-železo-fosfátových článkov (označovaných aj skratkou LFP).
Základné skladovanie energie nie je jediným zdrojom energie, ktorý výrobcovia elektrických vozidiel používajú. Niektoré plne elektrifikované vozidlá stále používajú klasické kyselinové batérie ako doplnkový zdroj energie (napr. na osvetlenie). Okrem toho sa superkondenzátoryinštalujú do regulátorov nabíjania, regulátorov pohonu (meničov), systémov na podporu zrýchľovania a systémov na rekuperáciu energie (napr. rekuperačné brzdenie). A hoci sa táto technológia považuje za nástupcu lítiových batérií, zatiaľ podporuje len metódy, ktoré boli implementované a široko testované.
Použitie článkov poskytujúcich vysoký prúd (vysoká hustota výkonu) v kombinácii s viacfázovými motormi poskytuje elektrickým vozidlám vynikajúcu dynamiku (vysoký krútiaci moment aj pri nízkych rýchlostiach) a zároveň odstraňuje potrebu mechanických prevodov. Okrem toho sa elektromobily vďaka tejto konštrukcii vyznačujú vysokou spoľahlivosťou a tichou prevádzkou, no napriek rastúcej popularite ešte zďaleka nedominujú na automobilovom trhu. Prečo?
Elektrina – prečo nie?
Ako vidno, vývoj elektrických vozidiel priamo súvisí s pokrokom v oblasti technológie pohonu a metód skladovania energie. Tieto otázky sa odrážajú vo viacerých štúdiách o postoji spotrebiteľov k elektromobilom. Zatiaľ čo „výkon“ týchto strojov je pre väčšinu potenciálnych kupujúcich celkom uspokojivý – pochybnosti vodičov sa týkajú ich dojazdu (t. j. vzdialenosti, ktorú vozidlo dokáže prejsť po nabití). Niektoré zdroje opisujú psychologický fenomén „úzkosti z dojazdu“. (range anxiety). Túto úzkosť vyvolávajú tri faktory: (1) neistota, či energia uložená v batériách umožní dosiahnuť cieľ cesty; (2) obmedzená dostupnosť nabíjacích staníc; (3) dlhý čas nabíjania. Ako dôvod, prečo si nekúpiť elektromobil, sa často uvádza „úzkosť z dojazdu“. Je načase riešiť tieto tri problémy tým, že odpovieme na otázky spotrebiteľov, ktoré ich znepokojujú.
Dôjdem?
Elektromobily majú presne kalibrované snímače, meracie prístroje a sofistikovaný softvér, ktorý umožňuje odhadnúť predpokladaný dojazd vozidla s vysokou presnosťou. Keďže potenciálnu vzdialenosť vypočítava softvér, mnohé vozidlá na trhu vykonávajú výpočet adaptívne – zohľadňujú štýl jazdy vodiča a faktory prostredia, ako je teplota vzduchu. Navyše, diaľkové aktualizácie softvéru umožňujú predĺžiť dojazd vozidla bez akéhokoľvek zásahu do jeho konštrukcie. Technológie skladovania energie neustále napredujú – štatistiky o možnostiach elektrických vozidiel rýchlo strácajú aktuálnosť. Pri zvažovaní kúpy nového vozidla sa oplatí zabezpečiť si prístup k najnovším informáciám a venovať pozornosť najnovším parametrom, ktoré zverejňujú výrobcovia.
Kde nabijem?
Tu je situácia rôzna. V niektorých krajinách, napríklad v Nórsku, už nie je problém s dostupnosťou nabíjacích miest. Bohužiaľ, existujú aj regióny, kde sa infraštruktúra určená pre odvetvie EV vozidiel rozvíja pomalšie. Treba však poznamenať, že používanie elektromobilu v meste si nevyžaduje časté nabíjanie. V mnohých prípadoch stačí pripojiť vozidlo k vyhradenej stanici raz týždenne, napríklad cez noc. Ale ani doplnenie energie „na ceste“ nebude prekážkou – stanice pozdĺž hlavných tranzitných ciest sú čoraz častejšie vybavené nabíjačkami s vynikajúcimi parametrami, ktoré umožňujú za niekoľko desiatok minút naakumulovať energiu potrebnú na prekonanie stoviek kilometrov.
Nabíjanie – koľko to potrvá?
Odpoveď, bohužiaľ, nie je jednoduchá. Čas dobíjania batérie závisí od možností stanice, parametrov vozidla a použitej kabeláže. Je dôležité poznamenať, že súčasné technológie prakticky eliminujú problém pomalého nabíjania. Najnovšia generácia riešení zahŕňa umiestnenie nabíjacích kontrolérov v stanici (nie vo vozidle) – tieto vysokoprúdové obvody dodávajú energiu priamo do článkov vo vozidle. Napríklad špecifikácia normy CHAdeMO používanej v Japonsku predpokladá používanie jednosmerných vedení s výkonom do 400 kW. To znamená, že plné nabitie typického mestského vozidla trvá menej ako dve štvrťhodiny. Nové normy zohľadňujú aj vyvážené hospodárenie s energiou, napríklad systém V2H (vehicle-to-home), ktorý umožňuje, aby batéria vo vozidle spolupracovala so solárnym systémom a domácim úložiskom energie (nabíjanie môže prebiehať obojsmerne).
Treba poznamenať, že vyššie opísané riešenia sa už uplatňujú, ale zďaleka nie sú univerzálne. Spotrebitelia sa denne stretávajú predovšetkým s tromi štandardmi nabíjačiek a konektorov. Sú to: prevládajúci severoamerický Typ 1 (J1772); legislatívne stanovený európsky Typ 2 (niekedy nesprávne nazývaný MENNEKES); a čínsky GB/T (guobiao z čínskeho spojenia „národný štandard”). Nižšie opisujeme možnosti káblov, konektorov a nabíjačiek vyrobených podľa týchto noriem.
Konektory a káble v ponuke TME
Keďže komfort vodičov závisí od kvality konektorov a káblov, zaradili sme do nášho sortimentu riešenia známych a osvedčených značiek: HARTING a Green Cell. Sortiment TME určený pre elektromobily je zameraný na tri skupiny zákazníkov: výrobcovia nabíjacích staníc; poskytovatelia služieb vykonávajúci EV inštalácie vo verejných, komerčných a domácich priestoroch – a spotrebitelia, ktorí hľadajú značkovú kabeláž pre svoje vozidlá.
Typ 1
Typ 1 (J1772) je najrozšírenejší v Severnej Amerike (kde sa bežne označuje ako J plug), hoci sa používa aj v niektorých automobiloch distribuovaných v Európe (častejšie v automobiloch vyrobených pred rokom 2014). Pripojenie J1772 zabezpečuje jednofázové napájanie vozidla striedavým prúdom (AC) a maximálny výkon 19,2 kW. V prípade ponuky značky HARTING výkon konektorov vyrobených podľa tejto normy dosahuje 10 kW a sú z výroby vybavené káblami s dĺžkou 5 m alebo 7,5 m. Ani maximálne elektrické parametre typu 1 neumožňujú rýchle „dobitie“ vozidla (napr. počas krátkej prestávky v jazde), ale každá verejná nabíjacia stanica by mala byť vybavená týmto typom konektorov – pretože zabezpečia kompatibilitu s mnohými staršími modelmi vozidiel. Ich špecifikácia bude vyhovujúca v miestach dlhého (napr. celonočného) nabíjania.
Továrenské pripojenie konektora ku káblu zabezpečuje mechanickú odolnosť.
Typ 2
Káble 2. typu sa vyznačujú stupňom ochrany IP55.
Konektory typu 2 pochádzajú z výrobku vyvinutého spoločnosťou MENNEKES, preto sa niekedy nesprávne označujú touto značkou (v USA sa však označujú ako typ J3068). V roku 2014 bola táto norma na žiadosť ACEA (European Automobile Manufacturers‘ Association), uznaná ako platná norma v Európskej únii a zásuvky tohto typu sa musia nachádzať vo všetkých automobiloch distribuovaných na území EÚ. Káble TME typu 2 od spoločnosti HARTING poskytujú výkon až 22 kW a (na rozdiel od typu 1) sú kompatibilné s trojfázovým, oveľa rýchlejším spôsobom nabíjania. Kompaktné vozidlo môže po hodine pripojenia k nabíjačke s týmito parametrami získať energiu na viac ako 100 km jazdy. Rovnako ako J1772 majú navádzacie piny a vysokoprúdový uzemňovací kontakt, ale majú vyšší stupeň ochrany (IP55 namiesto IP44). V katalógu TME je možné zakúpiť aj zásuvku typu 2 (s 0,7 m prívodmi pre káble [2]), ktorá je hotovým komponentom na budovanie kompaktných nabíjacích bodov.
Okrem toho ponúkame nabíjacie káble Green Cell. Ide o nevyhnutné príslušenstvo pre každé elektrické vozidlo, ktoré umožňuje používať stanice vybavené iba zásuvkou. Káble sa dodávajú v praktickom puzdre a vo verziách s dĺžkou 5 a 7 metrov, čím poskytujú pohodlné pripojenie aj pre veľké elektrické dodávky.
Typ GB/T
Pri opise najobľúbenejších konektorov pre elektrické vozidlá nemôžeme vynechať normu GB/T. Všetky elektrické vozidlá vyrobené v Číne sú vybavené týmito zásuvkami. Konektory majú podobné špecifikácie ako typ 2 a podporujú trojfázové nabíjanie. V štandarde GB/T sú vyrobené konektory HARTING s najvyšším menovitým výkonom: 24,4 kW. Tento typ konektora by sa mal inštalovať predovšetkým do nabíjacích staníc určených pre ázijský trh.
Produkty určené na čínsky trh musia mať konektor typu GB/T.
Text spracovala spoločnosť Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
Zdroj: https://www.tme.eu/sk/news/library-articles/page/45353/konektory-a-kable-pre-elektricke-automobily/ [3]