Тенденции във възможностите за зареждане на електрически превозни средства

Растежът на пазара на електрически превозни средства може да изглежда неизбежен: фокусът върху намаляването на емисиите на CO2, настоящият политически климат, инвестициите от страна на правителството и автомобилната индустрия и продължаващият стремеж към изцяло електрическо общество сочат към благодат в електрическите превозни средства. Досега обаче широкото приемане на електрически превозни средства от потребителите беше възпрепятствано от дългите времена за зареждане и липсата на инфраструктура за зареждане. Напредъкът в технологиите за зареждане на електрически превозни средства се справя с тези предизвикателства, като позволява безопасно и бързо зареждане у дома и на пътя. Компонентите за зареждане и инфраструктурата се развиват, за да отговорят на нуждите на бързо развиващия се пазар на електрически превозни средства, проправяйки пътя за експоненциален растеж на електрическия транспорт.

ДВИЖЕЩИ СИЛИ ЗАД ПАЗАРА НА ЕЛЕКТРОМОБИЛИ

Инвестициите в електрически превозни средства нарастват от няколко години, но няколко сектора на обществото подчертават повишеното внимание и търсене. Нарастващият фокус върху климатичните решения подчерта значението на електрическите превозни средства – способността както за намаляване на въглеродните емисии от двигателите с вътрешно горене, така и за инвестиране в транспорт с чиста енергия се превърна в широко разпространена цел както за правителството, така и за индустрията. Този фокус върху устойчивия растеж и опазването на природните ресурси също така тласка технологиите към изцяло електрическо общество – свят с неограничена енергия, базирана на възобновяеми ресурси без вредни емисии.
Тези екологични и технологични двигатели са отразени в приоритетите на федералното регулиране и инвестиции, особено в светлината на Закона за инвестиции в инфраструктура и работни места от 2021 г., който задели 7,5 милиарда долара за инфраструктура за електрически превозни средства на федерално ниво, 2,5 милиарда долара за безвъзмездни средства за инфраструктура за зареждане и презареждане на електрически превозни средства и 5 милиарда долара за Националната програма за зареждане на електрически превозни средства. Администрацията на Байдън също така преследва целта за изграждане и инсталиране на 500 000 станции за зареждане с постоянен ток в цялата страна.

Тази тенденция може да се наблюдава и на щатско ниво. Щати, включително Калифорния, Масачузетс и Ню Джърси, се стремят към законодателство, което да приеме изцяло електрическите превозни средства. Данъчните облекчения, движението „Електризирай Америка“, стимулите и заповедите също влияят както на потребителите, така и на производителите да приемат движението за електрически превозни средства.

Автомобилните производители също се присъединяват към преминаването към електрически превозни средства. Водещи традиционни автомобилни производители, включително GM, Ford, Volkswagen, BMW и Audi, постоянно представят нови модели електрически превозни средства. До края на 2022 г. се очаква на пазара да има над 80 модела електрически превозни средства и plug-in хибриди. На пазара се присъединяват и все повече нови производители на електрически превозни средства, включително Tesla, Lucid, Nikola и Rivian.

Комуналните компании също се подготвят за изцяло електрическо общество. Важно е комуналните услуги да са с една крачка напред, когато става въпрос за електрификация, за да отговорят на нарастващото търсене, а критична инфраструктура, включително микромрежи, ще е необходима по междущатските магистрали, за да се поберат зарядни станции. Комуникацията между превозни средства и мрежата също набира скорост по магистралите.

ПРЕЧКИ ПРЕД РАСТЕЖА

Въпреки че широкото приемане на електрическите превозни средства набира скорост, се очаква предизвикателствата да възпрепятстват растежа. Макар стимулите да насърчават потребителите или автопарковете да преминат към електрически превозни средства, те може да са свързани с уловка – може да има движение за електрически превозни средства, което да изисква технологични иновации и инфраструктура за външна комуникация.

Една от най-големите пречки пред приемането на електромобилите на потребителско ниво е надеждната и ефикасна инфраструктура за зареждане. Очаква се до 2030 г. да са необходими 9,6 милиона зарядни порта, за да се отговори на прогнозирания растеж на пазара на електромобили. Почти 80% от тези портове ще бъдат домашни зарядни устройства, а около 20% ще бъдат обществени или зарядни устройства на работното място. В момента потребителите се колебаят да закупят електромобил поради опасения за пробега – опасенията, че колата им няма да може да измине дълго пътуване, без да се налага да се презарежда, и че зарядните станции няма да са налични или ефективни, когато е необходимо.

Обществените или споделените зарядни устройства в частност трябва да могат да осигуряват почти постоянно високоскоростно зареждане денонощно. Шофьор, който спира на зарядна станция по магистрала, вероятно се нуждае от бързо и мощно зареждане – системите за зареждане с висока мощност ще могат да заредят почти напълно батерията на превозните средства само след няколко минути зареждане.

Високоскоростните зарядни устройства изискват специфични конструктивни решения, за да работят надеждно. Необходими са течни охлаждащи възможности, за да се поддържа оптимална температура на зарядните пинове и да се удължи времето, през което превозното средство може да се зарежда с по-високи токове. В зони с гъсто зареждане с превозни средства, поддържането на контактните пинове охладени ще създаде ефективно и постоянно надеждно зареждане с висока мощност, за да се отговори на постоянното търсене на зареждане от потребителите.

СЪОБРАЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРАНЕ НА ЗАРЯДНИ УСТРОЙСТВА С ВИСОКА МОЩНОСТ

Зарядните устройства за електрически превозни средства все по-често се изграждат с фокус върху оптимизиране на здравината и възможностите за зареждане с висока мощност, за да отговорят на нуждите на шофьорите на електрически превозни средства и да преодолеят страха от пробег. Мощното зарядно устройство за електрически превозни средства с 500 ампера е възможно благодарение на системата за течно охлаждане и мониторинг – носещата част на контакта в зарядния конектор е топлопроводима и служи и като радиатор, тъй като охлаждащата течност разсейва топлината чрез интегрирани охлаждащи канали. Тези зарядни устройства съдържат различни сензори, включително сензори за изтичане на охлаждаща течност и прецизно наблюдение на температурата на всеки захранващ контакт, за да се гарантира, че щифтовете не надвишават 90 градуса по Целзий. Ако този праг бъде достигнат, контролерът за зареждане в зарядната станция намалява изходната мощност, за да поддържа приемлива температура.

Зарядните устройства за електрически превозни средства също трябва да могат да издържат на износване и лесно да се подлагат на поддръжка. Дръжките за зареждане на електрически превозни средства са проектирани за износване, грубото боравене с течение на времето, което влияе на контактната повърхност, е неизбежно. Все по-често зарядните устройства се проектират с модулни компоненти, което позволява лесна подмяна на контактната повърхност.
Управлението на кабелите в зарядните станции също е важен фактор за дълготрайността и надеждността. Мощните зарядни кабели съдържат медни проводници, тръбопроводи за течно охлаждане и кабели за активност, но все пак трябва да издържат на издърпване или прегазване. Други съображения включват заключващи се ключалки, които позволяват на водача да остави автомобила си да се зарежда на обществена станция, без да се притеснява, че някой може да разкачи кабела.