Οι εξελίξεις στον τοµέα των ηλεκτρικών αυτοκινήτων είναι ραγδαίες, όσο και αν οι παρούσες οικονοµικές συνθήκες δεν ευνοούν την ταχύτατη εξάπλωσή τους. Κυρίαρχο ρόλο βεβαίως, θα παίξουν οι υποδοµές, ιδίως οι σταθµοί φόρτισης, καθώς και τα καλώδια και οι πρίζες.
Ανάλογα µε την πρίζα φόρτισης, µεταβάλλεται και η τεχνολογία και ο χρόνος που απαιτείται για τη φόρτιση ενός ηλεκτροκίνητου οχήµατος. Πρόκειται για µία ταχέως αναπτυσσόµενη τεχνολογία, που δεν έχει ακόµη αποκτήσει παγκόσµια τυποποίηση, ενώ, υπάρχουν σηµαντικές διαφορές ανάµεσα στις πρίζες φόρτισης, µε βάση την απόδοση και το κόστος αγοράς τους.
Οι πρίζες στις οποίες καταλήγουν τα καλώδια σύνδεσης ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου µε τον φορτιστή δεν έχουν ενιαία τυποποίηση και οι κατασκευαστές χρησιµοποιούν διαφορετικά πρότυπα επί του προκειµένου. Με βάση την ταχύτητα φόρτισης, η αγορά των καλωδίων των ηλεκτροκίνητων (EV) µπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε: αργής φόρτισης (slow charging), γρήγορης φόρτισης (fast charging) και υπερταχείας φόρτισης (rapid charging).
Η πολύ γρήγορη φόρτιση ήταν πάντα το ζητούµενο και σε αυτό αναµένεται να επικεντρωθεί και να δυναµώσει η αγορά τα επόµενα χρόνια.
Στη χώρα µας η σχετική νοµοθεσία (ΦΕΚ 2040 τεύχος Β του 2019) ορίζει ότι «…τα αποδεκτά στοιχεία διασύνδεσης (ρευµατοδότης, βύσµατα, ακροδέκτες) των εν λόγω συσκευών φόρτισης καθορίζονται από το πρότυπο EN/IEC 62196-2 «Plugs Socket-outlets, Vehicle Couplers and Vehicle Inlets – Conductive Charging of Electric Vehicles». Ειδικότερα, για λόγους εξασφάλισης της αναγκαίας διαλειτουργικότητας, ο αποδεκτός ακροδέκτης για την επαναφόρτιση των συσσωρευτών µε τη µέθοδο 3 καθορίζεται από το πρότυπο EN/IEC 62196-2 «Type 2» και ο αποδεκτός ακροδέκτης για την επαναφόρτιση των συσσωρευτών µε τη µέθοδο 4 καθορίζεται από το πρότυπο EN/IEC 62196-3 «Type 3» (DC Combo 2). Επιπλέον, είναι δυνατή και η παράλληλη διάθεση ακροδέκτη για τη φόρτιση µε τη µέθοδο 4, όπως καθορίζεται στο πρωτόκολλο CHAdeMO και όποιο άλλο πρωτόκολλο καλύπτεται από διεθνές ή ευρωπαϊκό πρότυπο…».
Ένας σηµαντικός διαχωρισµός γίνεται ανάµεσα στις πρίζες για χρήση σε εναλλασσόµενο ρεύµα και σε συνεχές. Εκείνες που προορίζονται για φόρτιση µε εναλλασσόµενο ρεύµα είναι δύο:
- η πρίζα J1772 και
- η Type 2 ή mennekes.
Η πρίζα J1772
Η πρίζα J1772 σχεδιάστηκε, αρχικά, από τον φορέα California Air Resources Board το 2001 και καθιερώθηκε σε Βόρεια Αμερική και Ιαπωνία. Η μέγιστη ισχύς που παρέχεται από αυτό το καλώδιο είναι 19,2kW, από κύκλωμα 80A και 240V. Η πρίζα έχει 5 ακροδέκτες:
- CP: Control Pilot, που χρησιμοποιείται για την αναμετάδοση δεδομένων μεταξύ του αυτοκινήτου και του φορτιστή σχετικά με το πόσο ρεύμα απαιτείται.
- PP: Proximity Pilot – που διασφαλίζει ότι έχει πραγματοποιηθεί η σύνδεση.
- PE: Protective Earth – γείωση προστασίας με καλώδιο 6mm για αυξημένη ασφάλεια.
- L1: Φάση AC.
- L2: Ουδέτερος AC.
Στη Βόρεια Αμερική, όλοι οι κατασκευαστές ηλεκτρικών αυτοκινήτων, εκτός από την Tesla, χρησιμοποιούν την πρίζα SAE J1772, γνωστή ως πρίζα J, για φόρτιση επιπέδου 1 (120 volt) και επιπέδου 2 (240 volt). Η Tesla παρέχει ένα καλώδιο προσαρμογέα με κάθε αυτοκίνητο που πουλάει, ώστε να μπορούν τα αυτοκίνητά της να χρησιμοποιούν σταθμούς φόρτισης με υποδοχή J1772.
Η πρίζα Type 2 – mennekes
Στην Ευρώπη, η τυπική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας για οικιακή χρήση είναι 220 volt, σχεδόν διπλάσια από την τάση που χρησιμοποιείται στη Βόρεια Αμερική. Γι’ αυτόν τον λόγο, δεν έχει εφαρμογή το επίπεδο 1 στη φόρτιση και, αντί για την πρίζα J1772, το πρότυπο που χρησιμοποιείται από όλους τους κατασκευαστές είναι η πρίζα IEC 62196 Type 2, που συνήθως αναφέρεται ως mennekes.
Η πρίζα αυτή αναπτύχθηκε από την εταιρεία Mennekes σε συνεργασία με ευρωπαϊκά εργοστάσια κατασκευής ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Επιτρέπει τόσο τη μονοφασική, όσο και την τριφασική φόρτιση και ρεύματα από 16A μονοφασικό έως 63A τριφασικό (3,7 kW έως 43,5 kW).
Όσον αφορά τους ακροδέκτες του, έχει τρεις τροφοδοσίας, ουδέτερο, προστατευτική γείωση και δύο ελέγχου δεδομένων (οι πρίζες Mennekes συμμορφώνονται με το διεθνές πρότυπο IEC 62196-2, καθώς και το γερμανικό πρότυπο VDE-AR-E 2623-2-2):
- L1, L2, L3: τρεις ακροδέκτες τροφοδοσίας
- N: ουδέτερος
- PE – Protective Earth: προστατευτική γείωση
- CP – Control Pilot: ακροδέκτης ελέγχου δεδομένων
- PP – Proximity Pilot: ακροδέκτης ελέγχου δεδομένων.
Φόρτιση µε DC
Για την υπερταχεία φόρτιση, το ρεύµα φόρτισης είναι συνεχές. Υπάρχουν πέντε τύποι πριζών φόρτισης µε συνεχές ρεύµα (DC), που χρησιµοποιούνται παγκοσµίως:
- Η CCS-combo 1, που χρησιµοποιείται, κυρίως, στις ΗΠΑ.
- Η CCS-combo 2, που χρησιµοποιείται, κυρίως, στην Ευρώπη.
- Η πρίζα CHAdeMO, που χρησιµοποιείται, παγκοσµίως, για αυτοκίνητα κατασκευασµένα από ιαπωνικές αυτοκινητοβιοµηχανίες.
- H πρίζα Tesla DC, που χρησιµοποιείται από την οµώνυµη αυτοκινητοβιοµηχανία.
- H Κίνα έχει τη δική της πρίζα DC, µε βάση το κινεζικό πρότυπο GB / T.
CCS-combo 1
Οι πρίζες CCS Combo1 και Combo 2 προέρχονται από τις αντίστοιχες πρίζες εναλλασσόμενου Type 1 και Type 2, διατηρώντας τους ακροδέκτες γείωσης και σημάτων. Έχουν προστεθεί δύο ακόμη ακροδέκτες, ένας + και ένας – για το συνεχές ρεύμα (DC), που εξασφαλίζει τη γρήγορη φόρτιση. Η πρίζα CCS Combo1 χρησιμοποιεί κατά βάση την πρίζα J1772 με δύο ακόμη ακροδέκτες. Το πρότυπο αυτό είναι το αποδεκτό στη Βόρεια Αμερική και αναπτύχθηκε και εγκρίθηκε από τον φορέα SAE. Σε γενικές γραμμές, ένας φορτιστής CCS μπορεί να αποδώσει έως 350 Amps σε μία τάση μεταξύ 200 έως 1000V, δίνοντας μέγιστη ισχύ της τάξης των 350 kW.
CCS-combo 2
Η γρήγορη φόρτιση DC στην Ευρώπη είναι, επίσης,
η ίδια με τη Βόρεια Αμερική, όπου χρησιμοποιείται το πρότυπο CCS, από όλους σχεδόν τους κατασκευαστές, εκτός από τη Nissan και τη Mitsubishi. Το σύστημα CCS (Combined Charging System), στην Ευρώπη, συνδυάζεται με την πρίζα τύπου 2 και είναι λίγο διαφορετικό απ’ ό,τι στην Αμερική, όπου, κατά βάση, χρησιμοποιείται η πρίζα J1772.
Η πρίζα CCS-combo 2 αποτελεί μία εξέλιξη του Type 2, ώστε να μπορεί να φορτίσει ηλεκτρικά οχήματα και μέσω DC τάσης. Χρησιμοποιείται στις μεθόδους φόρτισης Mode 3 και Mode 4.
Η πρίζα CHAdeMO
Τον Μάρτιο του 2010, η Toyota Motor Corporation, η Nissan Motor Co. Ltd., η Mitsubishi Motors Corporation, η Fuji Heavy Industries Ltd και η Tokyo Electric Power ίδρυσαν, επίσημα, την ένωση «CHAdeMO Association». Το 2011, παρουσίασαν τον πρώτο φορτιστή DC, στην Ευρώπη. Αποτελεί προσθήκη στα Ευρωπαϊκά πρότυπα από την Ιαπωνία, όπου και αναπτύχθηκε. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για DC τάση φόρτισης, με τη μέθοδο 4 (Mode 4) και χρησιμοποιεί δίαυλο CAN για επικοινωνία του φορτιστή με το αυτοκίνητο.
Η πρίζα του προτύπου CHAdeMO χρησιμοποιείται, σήμερα, για τη φόρτιση DC όλων των ιαπωνικών ηλεκτροκίνητων αυτοκινήτων. Τα επίπεδα τάσης, ρεύματος και ισχύος του προτύπου CHAdeMO είναι 50-500V στα 400Α, παρέχοντας, έτσι, μέγιστη ισχύ 200kW.
Tesla DC
Οι φορτιστές της εταιρείας Tesla στις ΗΠΑ χρησιμοποιούν τη δική τους πρίζα, ενώ η ευρωπαϊκή παραλλαγή χρησιμοποιεί την πρίζα Type 2, αλλά με φόρτιση συνεχούς ρεύματος (DC). Η αυτοκινητοβιομηχανία χρησιμοποιεί την ίδια πρίζα για γρήγορη φόρτιση επιπέδου 1, επιπέδου 2 και DC. Η πρίζα αυτή χρησιμοποιείται μόνο από αυτοκίνητα της Tesla σε συνδυασμό με τους γρήγορους φορτιστές DC της εταιρείας, που ονομάζονται Superchargers και προορίζονται για αποκλειστική χρήση των πελατών της. Οι πρίζες Tesla DC έχουν δύο ακροδέκτες σήματος, μία γείωση και δύο ακροδέκτες για το συνεχές ρεύμα (DC) και δυνατότητα για ισχύ έως 120 kW.
Πρίζα GB / T
Η Κίνα διαθέτει δικό της πρότυπο και πρίζα φόρτισης DC, που χρησιμοποιεί δίαυλο CAN για επικοινωνία. Καινοτομία αυτού του συστήματος είναι ότι μπορεί να φορτίζει τόσο τη βοηθητική μπαταρία χαμηλής τάσης, όσο και την μπαταρία υψηλής τάσης του ηλεκτρικού αυτοκινήτου. Διαθέτει 5 ακροδέκτες τροφοδοσίας: 2 για ταχεία φόρτιση DC, 2 για τη βοηθητική μπαταρία χαμηλής τάσης και έναν για γείωση. Διαθέτει, επίσης, 4 ακροδέκτες σήματος: Control Pilot, Proximity Pilot και δύο για επικοινωνία δικτύου CAN. Σε ό,τι αφορά τις επιδόσεις, οι ονομαστικές τάσεις είναι 750V ή 1000V και το ρεύμα έως 250A.
του Νικου Βασιλακη
