Az elektromos járművek töltési képességeinek trendjei

Az elektromos járművek piacának növekedése elkerülhetetlennek tűnhet: a CO2-kibocsátás csökkentésére való összpontosítás, a jelenlegi politikai klíma, a kormány és az autóipar beruházásai, valamint a kizárólag elektromos társadalom felé való folyamatos törekvés mind az elektromos járművek áldását jelzik. Mindeddig azonban az elektromos járművek fogyasztók körében történő széles körű elterjedését hátráltatta a hosszú töltési idő és a töltési infrastruktúra hiánya. Az elektromos járművek töltési technológiájának fejlődése megválaszolja ezeket a kihívásokat, lehetővé téve a biztonságos és gyors töltést otthon és útközben is. A töltőalkatrészek és az infrastruktúra növekszik, hogy megfeleljenek a gyorsan növekvő elektromos járművek piacának igényeinek, megnyitva az utat az elektromos közlekedés exponenciális növekedése előtt.

VEZETŐERŐK AZ EV-PIAC MÖGÖTT

Az elektromos járművekbe történő beruházások évek óta növekszenek, de a társadalom több szektora is hangsúlyozta a fokozott figyelmet és keresletet. Az éghajlati megoldásokra való fokozott figyelem rávilágított az elektromos járművek fontosságára – a belső égésű motorok szén-dioxid-kibocsátásának csökkentése és a tiszta energiaszállításba való befektetés a kormány és az ipar számára egyaránt széles körben elterjedt céllá vált. A fenntartható növekedésre és a természeti erőforrások megőrzésére való összpontosítás arra készteti a technológiát, hogy egy teljesen elektromos társadalom felé haladjon – egy olyan világ felé, ahol korlátlan mennyiségű, megújuló erőforrásokon alapuló energia van, káros kibocsátás nélkül.
Ezek a környezeti és technológiai hajtóerők tükröződnek a szövetségi szabályozás és beruházás prioritásaiban, különösen a 2021-es infrastrukturális beruházásokról és foglalkoztatásról szóló törvény fényében, amely szövetségi szinten 7,5 milliárd dollárt különített el az elektromos járművek infrastruktúrájára, 2,5 milliárd dollárt pedig az elektromos járművek töltésére és üzemanyag-feltöltési infrastruktúra támogatására, és 5 milliárd dollárt az elektromos járművek nemzeti töltési programjára. A Biden-adminisztráció célja az is, hogy országszerte 500 000 egyenáramú töltőállomást építsen és telepítsen.

Ez a tendencia állami szinten is megfigyelhető. Az államok, köztük Kalifornia, Massachusetts és New Jersey törvényhozás útján törekszenek a teljesen elektromos járművekre. Az adójóváírások, az Electrify America mozgalom, az ösztönzők és a megbízások szintén befolyásolják a fogyasztókat és a gyártókat, hogy elfogadják az elektromos járművek mozgalmát.

Az autógyártók is csatlakoznak az elektromos járművek felé történő elmozduláshoz. A vezető régi autógyártók, köztük a GM, a Ford, a Volkswagen, a BMW és az Audi, folyamatosan új EV-modelleket vezetnek be. 2022 végére várhatóan több mint 80 elektromos járműmodell és plug-in hibrid lesz elérhető a piacon. Egyre több új elektromos járműgyártó csatlakozik a piachoz, köztük a Tesla, a Lucid, a Nikola és a Rivian.

A közüzemi társaságok is egy teljesen elektromos társadalomra készülnek. Fontos, hogy a közművek a villamosítás terén a görbe előtt maradjanak, hogy megfeleljenek a növekvő keresletnek, és kritikus infrastruktúrára, beleértve a mikrohálózatokat is, szükség lesz az államközi utakon az áramtöltő állomások elhelyezéséhez. A jármű és a hálózat közötti kommunikáció az autópályákon is egyre nagyobb teret hódít.

A NÖVEKEDÉS ÚTÁLLÍTÁSA

Míg az elektromos járművek széles körben történő elterjedése egyre lendületesebb, a kihívások várhatóan meggátolják a növekedést. Míg az ösztönzők arra ösztönzik a fogyasztókat vagy a flottákat, hogy elektromos járművekre váltsanak, ez egy csapással is járhat – lehet, hogy az elektromos járművek kommunikálni tudnak az infrastruktúrával a futásteljesítmény nyomon követése érdekében, ami technológiai innovációkat és kültéri kommunikációs infrastruktúrát igényel.

Az elektromos járművek fogyasztói szintű elterjedésének egyik legnagyobb akadálya a megbízható és hatékony töltési infrastruktúra. Becslések szerint 2030-ra 9,6 millió töltőportra lesz szükség az elektromos járművek piacának előre jelzett növekedéséhez. Ezeknek a portoknak csaknem 80%-a otthoni töltő lesz, és körülbelül 20%-a nyilvános vagy munkahelyi töltő lesz. Jelenleg a fogyasztók haboznak vásárolni elektromos járművet a távolsági szorongás miatt – attól tartanak, hogy autójuk nem lesz képes hosszú utat megtenni anélkül, hogy újra kellene tölteni, és a töltőállomások nem lesznek elérhetők vagy nem működnek hatékonyan, ha szükséges.

Különösen a nyilvános vagy megosztott töltőknek kell közel állandó, nagy sebességű töltési lehetőséget biztosítaniuk éjjel-nappal. Egy autópálya melletti töltőállomásnál megálló sofőrnek valószínűleg gyors, nagy teljesítményű töltésre van szüksége – a nagy teljesítményű töltőrendszerek már néhány perc töltés után képesek lesznek majdnem teljesen feltöltött akkumulátort biztosítani a járműveknek.

A nagy sebességű töltők megbízható működéséhez speciális tervezési megfontolások szükségesek. Folyadékhűtésre van szükség ahhoz, hogy a töltőtüskék optimális hőmérsékleten maradjanak, és meghosszabbítsák azt az időt, amíg a jármű nagyobb áramerősséggel tölthető. A járművek sűrű töltési területein az érintkezőcsapok hűtése hatékony és egyenletes, megbízható, nagy teljesítményű töltést eredményez, amely kielégíti a fogyasztók állandó töltési igényeit.

NAGY TELJESÍTMÉNYŰ TÖLTŐ TERVEZÉSI SZEMPONTOK

Egyre gyakrabban készülnek elektromos töltőkészülékek, amelyek a robusztusság és a nagy teljesítményű töltési képességek optimalizálására összpontosítanak, hogy megfeleljenek az elektromos járművezetők igényeinek és leküzdjék a hatótávolságot. A folyadékhűtési és felügyeleti rendszerrel nagy teljesítményű, 500 amperes EV töltőt tesz lehetővé – a töltőcsatlakozó érintkezőtartója hővezető képességgel rendelkezik, és hűtőbordaként is szolgál, mivel a hűtőfolyadék a beépített hűtőcsatornákon keresztül elvezeti a hőt. Ezek a töltők különféle érzékelőket tartalmaznak, beleértve a hűtőfolyadék-szivárgás-érzékelőket és a pontos hőmérséklet-figyelést minden tápcsatlakozásnál annak biztosítására, hogy a tűk hőmérséklete ne haladja meg a 90 Celsius fokot. Ha ezt a küszöböt eléri, a töltőállomás töltésvezérlője csökkenti a kimenő teljesítményt az elfogadható hőmérséklet fenntartása érdekében.

Az elektromos járművek töltőinek ellenállónak kell lenniük a kopással és elhasználódással, és könnyen karbantarthatók. Az elektromos járművek töltőfogantyúit kopásra és elhasználódásra tervezték, elkerülhetetlen a durva kezelés az idő múlásával, amely befolyásolja a párosító felületet. A töltőket egyre gyakrabban tervezik moduláris komponensekkel, amelyek lehetővé teszik az illeszkedő felület egyszerű cseréjét.
A töltőállomások kábelkezelése szintén fontos szempont a hosszú élettartam és a megbízhatóság szempontjából. A nagy teljesítményű töltőkábelek rézhuzalokat, folyadékhűtő vezetékeket és aktív kábeleket tartalmaznak, mégis ki kell bírniuk a felhúzást vagy áthajtást. Egyéb megfontolások közé tartoznak a zárható reteszek, amelyek lehetővé teszik a vezető számára, hogy elhagyja a járművet egy nyilvános állomáson töltve (az illeszkedő felület modularitása és a hűtőfolyadék áramlásának illusztrációja), anélkül, hogy aggódnia kellene, hogy valaki kihúzza a kábelt.