Разработан стандарт зарядных станций для электромобилей, и они начали появляться в США и Европе. Рассмотрим важный вопрос: как, сколько по времени и, в особенности, где заряжать автомобильный аккумулятор современного электромобиля на примере США и Европы?

Как заряжать электромобиль: устройство аккумулятора

Как и для большинства технических вопросов ответ зависит от многих параметров. Автомобильные аккумуляторы, будь то никель-металл-гидридные или литий-ионные, состоят из множества ячеек с большой емкостью. Парадокс, однако, в том, что автомобили с большей мощностью стоят дороже, более тяжелые, нагреваются сильнее, и заряд их аккумуляторов занимает больше времени.

Срок службы батареи также зависит от того, насколько «глубоко» аккумулятор заряжается и разряжается. Например, Toyota Prius позволяет батарее заряжаться только до 80% от полной емкости, так как заряд выше этой цифры может привести к перегреву (тепловой пробой) и чрезмерному газообразованию, в результате чего уменьшается срок службы батареи. Все это означает, что важную роль играет модель вашего автомобиля и ее особенности.

Сколько заряжать электромобиль по времени

Другим важным фактором, ответственным за скорость зарядки, является тип зарядной системы. Стандартные розетки в большинстве американских гаражей 120 вольт при 20 амперах тока. Умножив эти значения, мы получим ватты, или энергию в единицу времени. При этом полный заряд батареи может занять ночь (примерно 8 часов). Типичные европейские розетки производят около 230 вольт и 16 ампер, что, возможно сократит время на пару часов.

Для автовладельцев, которые ездят на далекие расстояния и не имеют возможности ждать по 8 часов каждой зарядки, есть пара вариантов. В США зарядные станции оборудованы толстыми силовыми кабелями и стандартными разъемами, которые рассчитаны на 240 вольт на 70 ампер. Это позволит полностью зарядить автомобиль через за час-два. В Европе технические характеристики станций обеспечивают 400 вольт на 63 ампер. В таком случае время ожидания измеряется считанными минутами! Впрочем, здесь существует опасность повреждения батареи.

Владельцы частных домов также имеют возможность использовать соединения, предназначенные для такой техники, как кондиционеры. Кроме того, они могут купить дополнительное оборудование для зарядных станций. К сожалению, жители многоквартирных комплексов, не имеют таких преимуществ.

Все зависит от того, как много вы ездите. В среднем, на одном заряде можно проехать до 160 км. Некоторые новые модели смогут стать отличным подспорьем даже в дальних поездках более 426 км (Tesla), но большинство электрокаров все-таки не готовы к таким марш-броскам.

Владельцы Nissan Leaf отвечают на вопрос о протяженности езды на одном заряде: «В теплые месяцы он в районе 125-136 км без включенного положения Eco», - сказал один водитель, добавив, что - «Теперь, когда похолодало, я заметил, что расстояние стало увеличиваться до 144 км».

Если вы планируете двигаться на электромобиле только по маршруту дом-работа - заряжать аккумулятор вам придется раз в несколько дней. А вот в случае более интенсивных перемещений - зарядка может понадобиться ежедневно (или еженощно).

От чего зависит скорость зарядки батареи?

Малая скорость зарядки литий-ионной батареи обусловлена тем, что тяговый аккумулятор электромобиля использует постоянный ток, в нашей электрической сети ток переменный. Для зарядки от сети используется бортовое зарядное устройство электромобиля, которое преобразует переменный ток в постоянный.

Мощность бортового зарядного устройства определяет скорость зарядки электромобиля.

Потому нет однозначного ответа на вопрос о скорости зарядки, данные разнятся в зависимости от авто.

• Батарея Nissan Leaf заряжается за ночь (8 часов) от 220/240-вольтовой зарядной установки Nissan.
• Литий-ионный аккумулятор Tesla тоже заряжается от 240В, но с помощью High Power Wall Connector (HPWC) процесс занимает 3,5 часа.

Оптимизируем время работы машины от заряда до заряда

Вы можете не бояться того, что оставив машину на два-три месяца в гараже, обнаружите ее с севшей батареей. Литий-ионные аккумуляторы (как правило, используются именно они) разряжаются со скоростью всего 3% в месяц. Этого нельзя сказать о свинцовых батареях - их темп несколько больше, так что проведывать автомобиль придется раз в 2-3 недели.

Виды и способы зарядки электромобилей

Есть четыре основных режима зарядки электрокара:

1. Зарядка от бытовой сети. На данный момент она практически перестала применяться в современных электрокарах. И это понятно - уровень безопасности при таком режиме ниже среднего.
2. Зарядка от бытовой сети с помощью переменного тока. Различие от первого варианта - использование защиты внутри штатного кабеля. Кабель приобретается вместе с серийным электрокаром.
3. Одно- или трехфазной зарядки. При этом режиме используется особый разъем. В случае, если речь идет об однофазных разъемах, то используется SAE J1772. А если о трехфазных, то о Mennekes. С его помощью вы будете уверены в безопасности во время зарядки электрокара. К тому же, этот режим позволяет полностью контролировать процесс зарядки переменным током. Важно до начала зарядки уточнить, какая фактическая мощность доступна. Если речь идет о заправочных станциях, то на них есть специальные наклейки.
4. Режим, предполагающий зарядку с помощью быстрого тока. На данный момент существует всего два типа подобных станций для зарядок электрокара: CHAdeMO (еще называют System A или Yazaki) и CCS (System C). Все это — специальные комплексы для быстрой зарядки электрокаров постоянным током.

Так, например, электромобиль зарядится на 80% всего за полчаса. А вот, если вы захотите зарядить его до 100%, понадобится намного больше времени, так как дольше всего идет именно балансировка отдельных аккумуляторов.

Стоимость зарядки электромобиля

В среднем во время зарядки электрокар использует 8-15 кВт. То есть согласно действующим тарифам на электроэнергию - одна зарядка обойдется вам в 70 грн (10 часов заряда от розетки в 220В).
Если вы не планируете заряжать электрокар от бытовой розетки - можно использовать другой способ.

Рассчитать стоимость зарядки отталкиваясь от расхода. Там, где у обычных автомобилей расход измеряется как литр на километр - тут все считается в киловатт-часах на километр. Получается, что полный заряд аккумулятора требует около 80 киловатт-часов. Учитывая, что пробег на полной батарее может быть до 160 километров, нехитрыми арифметическими действиями получаем - 20 кВтч на 100 км. То есть около 9 грн на сегодняшний день.

Из года в год электромобили становятся популярнее. Эксперты считают, что эти бесшумные, безопасные и высокопроизводительные транспортные средства сделают двигатели внутреннего сгорания устаревшими к 2025 году. Пока люди лишь присматриваются к машинам будущего, сопоставляя их достоинства и недостатки и узнаем все о зарядке электромобиля.

Ввиду малой распространённости электрокаров производители ещё улучшают технологии зарядки. Но как заряжать электромобиль сегодня? Это можно делать от:

• 220-вольтовой розетки. Этот способ ненадежен, так как в старых электросетях они бывают незаземлёнными;
• Электросети бытовой, подающей переменный ток. При этом кабель прилагается к машине и оснащён защитой;
• Зарядки трёхфазной. С ней можно контролировать процесс, поэтому она абсолютно безопасна.
• High Power Wall Connector (HPWC). Это портативное, мощное настенное устройство для зарядки с длиной кабеля в 762 см. Оно позволяет питать электрокар от домашней сети в 240 Вольт.
• Станции зарядной. Число их в России постепенно растёт. Лишь с ними возможны дальние поездки.

Для автомобилистов в жарких странах разрабатывают методы зарядки от ветрогенераторов и солнечных батарей.

Если ёмкость батареи равна 90 кВт/ч, то её можно заполнить, подавая электричество со скоростью 90 кВт за час или 90 часов по 1 кВт. Фактически же существуют потери, поэтому скорость заряда аккумулятора неравномерна.

Чтобы заряд пополнялся быстро, необходимо обзавестись устройством с хорошей пропускающей способностью.

Идеальный вариант – трёхфазовая розетка, имеющая совокупную мощность потребления в 10,5 кВт. У стандартного разъёма она в 3 раза меньше.

Чтобы установить розетку с тремя фазами в жилище, нужно получить разрешение на это. Вмонтировать её лучше в стену парковки у дома или места службы. Всё это должно быть готово до покупки электрокара.

Процесс зарядки элементарен: один конец соединительного провода вставляется в розетку с заземлением, а другой – в разъём авто.

Желательное время зарядки электромобиля и сколько заряжается электромобиль

Время зарядки электромобиля понятно на примере Tesla Model S. Желательно проводить процесс зарядки ночью или рабочим днём. Именно тогда транспортное средство долго пребывает в покое.

Дозарядка для Model S безвредна. Излишка не будет, ведь здесь отсутствует эффект памяти. Производитель рекомендует заряжать Tesla S и на сильном морозе, ведь при этом избыток электроэнергии пойдёт на прогрев салона. Главное – включить климат-контроль.

Сколько заряжается электромобиль? От трехфазовой розетки с максимальной силой тока в 16 А электромобиль зарядится за 8 часов. Так как скорость питания от обычной розетки в четыре раза меньше, чем от первой, то для 100%-го результата здесь потребуется более, чем 33 часа. Быстрее первой поможет зарядиться оборудование HPWC. Оно обеспечит мощность в 22 кВт, а это значит – 4 часа на процесс. Такой же скорости можно добиться, если установить в авто дополнительное к первому зарядное устройство.

Пополнение абсолютно разряженной батареи на специальных станциях занимает до 40 минут. Это долго по сравнению с 5 минутами на обычной бензоколонке. К счастью, израильская компания Chakratec создала технологию для быстрой зарядки электрокаров. Её суть – в наборе энергии солнца и хранении её маховиками заправочных станций. 10 минут – это то, за сколько заряжается электрокар будущего.

Многие автолюбители задаются вопросом: «оправдана ли покупка электрокара?». Для ежедневной эксплуатации такому транспортному средству нужна электроэнергия. Хотя содержать электромобиль выгоднее, чем его дизельные или бензиновые аналоги, его эксплуатация целесообразна не во всех странах. Всё зависит от цен на 1 кВт/ч. Государства с самым дорогим электричеством и оптимальной стоимостью топлива – Дания, Германия, Италия и прочие европейские государства. Им лучше использовать обычные автомобили. В странах СНГ – ситуация противоположная: при низкой стоимости электроэнергии цены на бензин и дизель постоянно растут. Так что ездить на , Украине, Казахстане и т. д. – экономически выгодно.

Другое дело – покупка самого электрокара. Все знают, что он стоит немало. Если цена традиционной модели Nissan Tiida начинается в районе 639 тысяч рублей, то электромобиль Nissan Leaf обойдётся в 1,7 миллиона рублей. Такое приобретение окупится экономией на топливо. Произойдёт это через 5 лет пользования им, при условии, что ежегодный пробег машины будет составлять от 25 000 км.

Электрические транспортные средства расходуют примерно 30 кВт-ч. на 160 км. Столько же потребляет Nissan Leaf. Чуть больше – 35 кВт – ч. за это же расстояние тратит нашумевшая Tesla Model S. Это превышение нормы объясняется тем, что данная машина тяжелее и мощнее прочих электрокаров. Меньше обычного – 28 кВт – ч. за тот же пробег потребляет электроверсия Chevrolet Spark.

Эксперты уверены, что лучшим в плане практичности станет высокотехнологичный BMW i3. Расчёты показали, что этот электромобиль будет тратить только 26 кВт – ч на 160 км.

Согласно тарифу на электроэнергию для жителей Москвы 1 кВт – ч стоит 5,38 руб. (данные 2018 года). Так как в среднем электромашина потребляет 30 кВт-ч. на 160 км, то расход на 1 км. равен 0,19 кВт – ч. Ежегодный пробег в 25 000 км. расходует 4750 кВт. Помножив эту величину на ваш местный тариф, вы выясните стоимость зарядки электромобиля в год. В Москве она составит 25555 рублей. Вот сколько стоит зарядить электромобиль от своей сети. Если заправляться на станции, расходы на зарядку электрокара возрастут в 2,5 раза.

Автомобили-гибриды с обычными двигателями и силовыми электроагрегатами на первый взгляд не так выгодны. Если купить их по цене электромобилей, то они окупят свою стоимость через значительно больший километраж пути. Например, комбинированная Toyota Highlander возместит переплаченные за неё деньги, когда проедет 354000 км! Это выявило американское исследование, в ходе которого сравнили расход топлива обычного авто и гибрида. При этом не учли регулярные расходы на замены аккумуляторной батареи, питающей электромотор последнего. Отсюда вывод: комбинированное авто разумно брать только для путешествий по миру.

Здесь имеется одно исключение – Linkoln MKZ. Его гибридная и традиционная версия продаются в США по одинаковой цене. За счёт этого и малого расхода топлива комбинированная модель выигрывает.

В ходе исследования выявили и наименее выгодный гибрид. Им стал BMW Active 3. Каждый сэкономленный им литр топлива повышал его цену на 6400 $ в сравнении с бензиновым аналогом. Чтобы нивелировать эту разницу, нужно проехать на этом авто целых 2 млн. километров!

Электромобиль – сравнительно недавняя новинка. Такие машины по-прежнему волнуют умы и вызывают много вопросов. Любителям электрокаров и тем, кто собирается их приобрести, будут интересны следующие факты:

1. Сердце электромобиля — батарея аккумулятора — словно человек, любит температуру в 21 градус по Цельсию. Жара или сильный мороз уменьшают срок её службы. К тому же, высокие или низкие температуры требуют работы кондиционера или печки, забирающих треть вырабатываемой электроэнергии (см. . Плюсы и минусы электрокаров).
2. TeslaMotors установила во всех штатах Америки удобные станции для заправки. Там можно поменять исчерпавшую себя батарею на уже заряженную. Эта услуга стоит от 60 до 80 $. Когда требуется быстрая зарядка аккумулятора электромобиля, здесь можно зарядить свои машины за 20 минут абсолютно бесплатно. Показатель прекрасный, если вспомнить сколько времени заряжается электромобиль домашним способом.
3. Срок службы стандартной батареи электромобиля – 8 лет. Затем происходит её замена на новую. Так как литий-ионные батареи выкидывать на свалку запрещено, с увеличением выпуска автомобилей будет расти количество заводов по их утилизации.
4. Как зарядить электромобиль без стресса для него? Во-первых, прямо перед отправлением в путь. Пребывание в покое со 100% — но заряженным аккумулятором губительно для состояния данного вида машины. Во-вторых, литий-ионные батареи стоит заряжать лишь для 80 -90%, выше – для них перегрузка. Именно поэтому в электрокарах есть опция «нормальной» зарядки.
5. Необходимость избегать периодов длительной разряженности батареи тоже относится к вопросу о том, как заряжать электрокары. В перспективе абсолютный разряд делает из батареи бесполезный кирпич. Даже 30% заполненности – это низкий уровень. При отсутствии движения такой заряд будет забираться электромобилем, по 1 % в день.

Разберем этот вопрос на основе Tesla Model S. В первую очередь, определяемся, где наш электромобиль будет находиться без движения самое продолжительное время. В основном, это ночью возле дома: вы спите – машина заряжается. И днем возле работы: пока вы занимаетесь делами.

Model S можно заряжать, не ожидая полной разрядки батареи до нуля, в любой момент автомобиль можно подключить к розетке для зарядки или дозарядки. Производитель рекомендует оставлять батарею подключенной для зарядки все время, пока вы не ездите. Поскольку она не имеет эффекта памяти, то не будет излишка зарядки, если вы оставите ее подключенной на длительное время. Оставлять батарею на зарядке важно зимой на лютом морозе. Тогда будет возможность включить климат-контроль и прогреть салон и батарею автомобиля от сети, не растрачивая на это энергию самой батареи.

Словом, у нас есть два места, где удобно заряжать батарею. Можно ли “протянуть переноску” из квартиры? Теоретически – да. Практически – нет. Во-первых, это опасно при плохой погоде в дождь или снег, во-вторых, зарядка от обычной розетки идет очень медленно. Чтобы нормально заряжать батарею электромобиля, нужно будет установить трехфазную “красную” розетку на месте парковки рядом с домом или работой – это первоочередная задача, об этом стоит позаботиться еще до покупки электромобиля.

Вольты, амперы и киловатты

Для начала – немного базовой информации про электрический ток. Емкость батареи электромобиля измеряется в киловатт-часах. В нашем случае емкость батареи составляет 85 кВтч. Теоретически она может отдать мощность в 85 кВт в течение одного часа или 85 часов отдавать мощность в 1 кВт. Для зарядки батареи нужно провести обратный процесс – подавать на нее 85 кВт в течение часа или 85 часов подавать 1 кВт. В реальности из-за потерь зарядка не всегда идет с одинаковой скоростью и показателями, но общий принцип такой.

Для быстрой зарядки нам понадобится мощное зарядное устройство с высокой пропускной способностью.

В обычной бытовой розетке номинальное напряжение 220 В и максимальная сила тока не больше 16 А. Умножаем напряжение на силу тока и получаем максимальную мощность потребления в 3,5 кВт.

Второй вариант розеток – трехфазные розетки с межфазным напряжением 380 В и напряжением каждой фазы 220 В. Такая розетка имеет те же 16 А тока, что с учетом трех фаз дает нам 220 В х 16 А х 3 = 10,5 кВт.

Чтобы установить трехфазную розетку в доме, вам необходимо будет сделать проект, согласование, проложить кабели, установить розетки. В каждом отдельном случае будет варьироваться срок, стоимость, доступность электрической мощности. Потому, прежде чем задуматься о покупке электромобиля, вам обязательно нужно понять для себя, как вы решите вопрос с зарядкой.

Для зарядки батареи электромобиля переменный ток сети превратится в постоянный при помощи зарядного оборудования, установленного внутри автомобиля. Базово в Tesla Model S установлено одно зарядное устройство мощностью 11 кВт, а дополнительно можно установить второе и получить мощность зарядки в 22 кВт.

В комплекте с машиной поставляется Mobile Connector – умный соединительный кабель. Для европейского рынка в комплекте есть два адаптера: один для обычной розетки и второй – для трехфазной.

В автомобиле располагается разъем зарядки Mennekes Type 2, главным преимуществом которого является возможность работать как с постоянным, так и с переменным током, в одно- или трехфазной сети. Также он существенно безопаснее обычных разъемов, поскольку процесс зарядки начинается лишь после того, как автомобиль с кабелем “договорятся” между собой про тип электрического тока и мощность зарядки.

Первая зарядка.

Когда мы разобрались с розетками и кабелями, можно приступать к зарядке. Открываем багажник, достаем Mobile Connector, вставляем в розетку. Индикатор загорается зеленым – все готов к зарядке. С противоположной стороны кабеля находится ручка с кнопкой и разъемом Type 2. Нажимаем кнопку на ручке, в задней фаре с водительской стороны открывается лючок, вставляем в него разъем, в фаре начинают мигать зеленым три светодиода – идет зарядка!

В салоне Tesla Model S на экране показывается напряжение сети, тип и сила тока. В процессе зарядки ток постепенно увеличивается, при этом идет контроль напряжения. Как только будет выявлено падение напряжения при увеличении мощности или его колебании, сила тока будет ограничена. Сработает защита от перегрузки сети. При зарядке от трехфазной розетки, на максимальных для этого типа розетки 16 А, зарядка будет идти на мощности 11 кВт. Полная зарядка от такой розетки будет длиться около 8 часов.

Скорость зарядки от обычной розетки будет в четыре раза медленнее, чем у трехфазной розетки, поскольку максимальная мощность в данном случае всего 3 кВт. А полная зарядка займет больше 33 часов. Кроме того, обычная розетка обязательно должна иметь заземление, иначе Mobile Connector моргнет четыре раза красным диодом, сигнализируя про отсутствие заземления, без которого процесс зарядки не начнется. Очень часто при монтажных работах или в старых электросетях можно встретить незаземленные или “зануленные” розетки.

Так что наличие розетки в стене еще не гарантирует возможность от нее зарядиться.

Если хотите заряжаться дома быстрее, чем это позволяет трехфазная розетка, нужно установить дополнительное зарядное оборудование High Power Wall Connector(HPWC). Или дополнительно установить в автомобиль второе зарядное устройство, к уже установленному ранее. В этом случае максимальная мощность зарядки будет 22 кВт, что позволить зарядить автомобиль полностью за 4 часа.

Впрочем, самая большая проблема с зарядкой на 22 кВт – это выделение соответствующей мощности. Если нет возможности получить в месте зарядки 22 кВт, дополнительное зарядное устройство в машину не будет смысла и заказывать. Чаще всего в дороге зарядка будет от обычной розетки (обязательное условие – наличие заземления) или трехфазной розетки. Даже если вдруг найдете розетку с мощностью 22 кВт, то 4 часа – для зарядки днем слишком много, а при зарядке ночью разница в 4 или 8 часов не будет иметь значения.

Как это ни странно, но в городе электрозаправки владельцу электромобиля не нужны. Запас хода составляет 300-350 км. Зимой в худшем случае он опускается до 200 км. Если у вас есть трехфазная розетка или HPWC, вечером вы ставите автомобиль на зарядку, а утром у вас всегда будет “полный бак”. В случае с обычной розеткой полной зарядки может и не получиться. Особенно зимой. Потому лучшая электрозаправка – это трехфазная розетка у вас дома.

Можно ли нормально эксплуатировать электромобиль, если у вас нет гаража или места на парковке? Без особых проблем, за исключением трех моментов – нужно найти и договориться, где ставить свой электромобиль на зарядку, долго ждать завершения зарядки, протирать кабель от пыли и грязи, прежде чем положить его назад в багажник.

Какие расходы

Расход энергии в электромобилях измеряется в ватт-часах на километр. С учетом того, что зарядное устройство не имеет КПД 100, а батарея в нормальном режиме, чтобы продолжить срок службы и иметь возможность пользоваться рекуперативным торможением, заряжается только до 90%, то полная зарядка батареи на 85 кВтч потребует около 100 кВтч. Если взять реальный, пессимистический запас хода в 300 км, то на каждые 100 км пробега расходуется около 30 кВтч.

В пересчете на деньги по тарифу на электроэнергию для физлиц, каждые 100 км обойдутся примерно в 18,90 грн.

О чем нужно помнить

• зарядка от обычной розетки требует настоящего заземления и длится больше суток
• для нормальной эксплуатации нужна трехфазная розетка в гараже или на стоянке, которая позволит зарядиться полностью за ночь (8 часов)
• второстепенное зарядное устройство в автомобиле и HPWC особой роли не играют, лучше купить второй Mobile Connector и использовать его как стационарный
• без постоянного места с электророзеткой пользоваться электромобилем очень неудобно
• без быстрых электрозаправок мощностью от 50 кВт и выше на трассах далекие поездки проблематичны.