Budowa stacji ładowania samochodów elektrycznych
Na rynku urządzeń służących do uzupełniania energii w akumulatorach trakcyjnych pojazdów elektrycznych można znaleźć przenośne ładowarki, stacje ładowania typu wallbox, które wykorzystywane są w celach prywatnych, jak i publicznie oraz wolnostojące stacje, które można spotkać w ogólnodostępnych punktach ładowania. Każde z tych urządzeń z uwagi na ich przeznaczenie zbudowane jest inaczej, jednak dysponują one tożsamymi elementami konstrukcyjnymi, które pozwalają wypełniać ich główne zadanie, a więc ładowanie pojazdów elektrycznych.
W schemacie budowy stacji ładowania samochodów elektrycznych w zależności od rodzaju urządzenia można wyróżnić:
- Moduł mocy - odpowiada za zamianę prądu przemiennego na stały oraz determinuje zakres mocy, z jaką ładowarka jest w stanie ładować pojazd elektryczny. Są to najdroższe elementy stacji ładowania, dlatego producenci tych urządzeń często oferują możliwość skalowania ich mocy poprzez dokładanie kolejnych modułów w razie potrzeby;
- Sterownik ładowania - odpowiada za komunikację z podłączonym do ładowania samochodem i kontroluje przebieg całego procesu;
- Gniazdo ładowania lub/i kabel ładujący - w zależności od modelu i przeznaczenia stacji może być ona wyposażona w gniazda oraz kable ładujące (chłodzone w przypadku stacji o dużej mocy). Gniazda i wtyczki kabli posiadają określone rodzaje złączy do ładowania;
- Zabezpieczenia prądowe - każda stacja ładowania musi posiadać zestaw zabudowanych zabezpieczeń przed przepięciem, czy przeciążeniem. Niektóre zabezpieczenia trzeba jednak zapewni po stronie instalacji, o czym producent urządzenia powinien poinformować;
- Wyświetlacz i panel sterujący - wiele stacji ładowania EV do użytku prywatnego i publicznego wyposażonych jest w wyświetlacze ułatwiające sterowanie urządzeniem i jego komunikacją z autem. Ładowarkami pozbawionymi wyświetlacza można sterować na przykład za pomocą dedykowanej aplikacji w telefonie;
- Jednostka chłodząca - w stacjach ładowania podających prąd z dużą mocą często stosuje się moduły chłodzące zapobiegające przegrzewaniu się systemu;
- Licznik energii elektrycznej - nie tylko ogólnodostępne, ale także domowe stacje ładowania mogą być wyposażone w licznik energii elektrycznej, który ułatwia zarządzanie procesem ładowania;
- Czytnik kart RFID lub fizyczna blokada - publiczne stacje ładowania, do których dostęp powinien być autoryzowany mogą dysponować czytnikiem kart RFID. Również prywatne ładowarki zainstalowane w miejscu, z którego dostęp do złącza mógłby powodować nieautoryzowane korzystanie z urządzenia, mogą być wyposażone w taki czytnik, kod PIN lub fizyczne zamknięcie z kluczem;
- Obudowa i elementy instalacyjne urządzenia - komponentem dostrzegalnym w pierwszej kolejności przez użytkownika stacji ładowania, jest obudowa urządzenia. Producenci stosują w tym kontekście najczęściej tworzywo ABS, ale także stal czy aluminium starając się zapewnić ładowarce ochronę przed czynnikami atmosferycznymi, zabrudzeniem i uszkodzeniami mechanicznymi.
Jak działa ładowarka do samochodu elektrycznego?
Stacja ładowania samochodów elektrycznych to urządzenie, które korzystając z zewnętrznego źródła zasilania podaje energię elektryczną do akumulatorów trakcyjnych pojazdu elektrycznego lub hybrydowego. W zależności od tego, czy kierowca korzysta ze stacji ładowanie AC czy DC prąd będzie trafiał bezpośrednio do baterii (prąd stały DC) lub będzie musiał zostać uprzednio “wyprostowany” przez konwerter zainstalowany w samochodzie. To, z jaką mocą maksymalną można ładować pojazd determinowane jest natomiast przez ograniczenia wynikające z możliwości jego ładowarki pokładowej.
Komunikacja pomiędzy stacją ładowania a pojazdem oraz przesył energii odbywa się poprzez złącze gniazdo / wtyczka. Za funkcje te odpowiadają konkretne zestawy pinów w złączach. Po podłączeniu samochodu do stacji ładowania sterownik ładowarki blokuje kabel w gnieździe i ustala z jaką mocą może podawać prąd do akumulatorów. Występują także ładowarki EV z regulacją mocy ładowania, którą kierowca może wówczas dostosować samodzielnie. Po skomunikowaniu się stacji ładowania i pojazdu i ustaleniu niezbędnych informacji, następuje charakterystyczny dźwięk sygnalizujący rozpoczęcie procesu ładowania.
Ładowanie samochodu elektrycznego krok po kroku
Każdy użytkownik samochodu elektrycznego powinien wozić w bagażniku dedykowany jego pojazdowi kabel ładujący. Wynika to z faktu, że nie wszystkie ogólnodostępne stacje ładowania wyposażone są w takie kable, a wciąż skromna infrastruktura stacji EV w Polsce często wyklucza wybór pomiędzy kilkoma zlokalizowanymi w pobliżu punktami.
Celem korzystania z ogólnodostępnych stacji ładowania samochodów elektrycznych należy zarejestrować się w systemie wybranego operatora (np. Greenway, Orlen Charge, IONITY), ściągnąć dedykowaną aplikację i podpiąć pod nią swoją kartę płatniczą. Wówczas po wybraniu na mapie najbliższej stacji ładowania, sam proces odbywa się w kilku prostych krokach:
1. Po zaparkowaniu w wyznaczonym miejscu przy stacji ładowania należy otworzyć dostęp do gniazda w samochodzie. Jeżeli stacja posiada własne kable, kierowca wybiera ten z odpowiednią wtyczką (najczęściej Type 2, Type 2 CSS, CHAdeMO) i trybem ładowania lub podłącza własny kabel do gniazda w stacji.
2. Rozpoczęcie ładowania poprzedzone jest weryfikacją w aplikacji lub kartą we wbudowanym w stację czytniku RFID. Start ładowania blokuje kabel w gnieździe pojazdu.
3. Kolejny krok to sprawdzenie czasu potrzebnego do naładowania baterii do pożądanego przez kierowcę poziomu. Warto pamiętać, aby nie zostawiać samochodu podpiętego do publicznej ładowarki na wiele godzin jeżeli nie jest to konieczne do jego pełnego naładowania. Wynika to oczywiście z faktu uprzejmości wobec innych, potencjalnych użytkowników ładowarki.
4. Po zakończeniu ładowania blokada kabla zostaje dezaktywowana i kierowca może odłączyć go od gniazda.
Wydajność stacji ładowania EV - co na nią wpływa?
Cecha stacji ładowania samochodów elektrycznych, która w kontekście działania tego urządzenia jest dla wielu użytkowników kluczowa, to jego wydajność. Warto w tym miejscu pamiętać, że to ile trwa ładowanie samochodu elektrycznego uzależnione jest od wielu aspektów, a parametry samej ładowarki stanowią tylko jeden z nich. Tym niemniej istnieje kilka czynników, które mogą wpływać na efektywność pracy stacji ładowania i należą do nich między innymi:
- Dostosowanie parametrów stacji ładowania do możliwości auta - ładowarka o niskiej mocy maksymalnej może nie spełnić wymagań właściciela samochodu elektrycznego wyposażonego w akumulatory o sporej pojemności;
- Instalacja elektryczna zapewniająca stacji pełną wydajność - montaż stacji ładowania to zadanie dla elektryka o odpowiednich uprawnieniach. Będzie on w stanie tak dostosować instalację, by zasilała ładowarkę w optymalnym i bezpiecznym zakresie;
- Prawidłowa eksploatacja stacji ładowania - firma instalująca stację ładowania w domu klienta ma za zadanie przeszkolić użytkowników w zakresie efektywnego korzystania z urządzenia. Na stacjach publicznych zwykle znajduje się instrukcja obsługi, która pozwala uzyskać optymalne parametry ładowania.
Jak bezpiecznie ładować samochód elektryczny?
Działanie stacji ładowania samochodów elektrycznych opiera się na pobieraniu, konwertowaniu i przesyłaniu prądu elektrycznego. Każde urządzenie elektryczne wymaga natomiast podjęcia odpowiednich działań na etapie produkcji, instalacji i użytkowania, by jego użytkowanie było bezpieczne. W przypadku ładowarek do samochodów elektrycznych trzeba zwrócić w tym kontekście uwagę na:
- Korzystanie ze stacji ładowania autoryzowanych operatorów;
- Unikanie użytkowania stacji ładowania, których stan techniczny budzi w jakimkolwiek elemencie zastrzeżenia;
- Zakup ładowarki do prywatnego użytku wyposażonej we wszystkie niezbędne zabezpieczenia prądowe;
- Zapewnienie odpowiednich zabezpieczeń ze strony instalacji elektrycznej w miejscu montażu;
- Zadbanie o dobrą kondycję kabla ładującego i wtyczki;
- Zlecenie montażu stacji ładowania profesjonalnej firmie legitymującej się odpowiednimi uprawnieniami elektrycznymi i doświadczeniem w branży.
