Тенденции в возможностях зарядки электромобилей

Рост рынка электромобилей может показаться неизбежным: акцент на сокращении выбросов CO2, текущий политический климат, инвестиции правительства и автомобильной промышленности, а также продолжающееся стремление к созданию полностью электрического общества — все это указывает на благо электромобилей. Однако до сих пор широкое внедрение электромобилей потребителями сдерживалось длительным временем зарядки и отсутствием зарядной инфраструктуры. Достижения в области технологий зарядки электромобилей решают эти проблемы, обеспечивая безопасную и быструю зарядку дома и в дороге. Компоненты и инфраструктура для зарядки растут, чтобы удовлетворить потребности быстрорастущего рынка электромобилей, открывая путь к экспоненциальному росту электротранспорта.

ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ РЫНКА ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Инвестиции в электромобили растут уже несколько лет, но повышенное внимание и спрос были подчеркнуты некоторыми секторами общества. Растущее внимание к климатическим решениям подчеркнуло важность электромобилей: способность как сокращать выбросы углекислого газа двигателями внутреннего сгорания, так и инвестировать в экологически чистый транспорт энергии стала широко распространенной целью как для правительства, так и для промышленности. Этот акцент на устойчивом росте и сохранении природных ресурсов также приводит к тому, что технологии стремятся к полностью электрическому обществу – миру с неограниченной энергией, основанной на возобновляемых ресурсах без вредных выбросов.
Эти экологические и технологические факторы отражены в приоритетах федерального регулирования и инвестиций, особенно в свете Закона об инвестициях в инфраструктуру и рабочих местах 2021 года, который выделил 7,5 миллиардов долларов на инфраструктуру электромобилей на федеральном уровне, 2,5 миллиарда долларов на гранты на зарядку и заправку электромобилей, и 5 миллиардов долларов на Национальную программу зарядки электромобилей. Администрация Байдена также преследует цель построить и установить 500 000 зарядных станций постоянного тока по всей стране.

Эту тенденцию можно наблюдать и на государственном уровне. В штатах, включая Калифорнию, Массачусетс и Нью-Джерси, принимаются законы, предусматривающие использование полностью электрических транспортных средств. Налоговые льготы, движение Electrify America, стимулы и мандаты также влияют на потребителей и производителей, подключая их к движению электромобилей.

Автопроизводители также присоединяются к переходу на электромобили. Ведущие устаревшие автопроизводители, включая GM, Ford, Volkswagen, BMW и Audi, постоянно представляют новые модели электромобилей. Ожидается, что к концу 2022 года на рынке будет доступно более 80 моделей электромобилей и подключаемых гибридов. На рынок также выходит все больше новых производителей электромобилей, включая Tesla, Lucid, Nikola и Rivian.

Коммунальные компании также готовятся к полностью электрическому обществу. Важно, чтобы коммунальные предприятия оставались на шаг впереди, когда дело доходит до электрификации, чтобы удовлетворить растущий спрос, а критически важная инфраструктура, включая микросети, будет необходима вдоль межштатных автомагистралей для размещения электрозарядных станций. Связь между транспортными средствами и сетями также набирает обороты на автострадах.

ПРЕПЯТСТВИЯ РОСТА

Несмотря на то, что темпы широкого внедрения электромобилей набирают обороты, ожидается, что проблемы будут тормозить рост. Хотя стимулы будут стимулировать потребителей или автопарки к переходу на электромобили, они могут иметь одну загвоздку: электромобили могут получить возможность взаимодействовать с инфраструктурой для отслеживания пробега, что потребует технологических инноваций и инфраструктуры наружной связи.

Одним из крупнейших препятствий на пути внедрения электромобилей на потребительском уровне является надежная и эффективная инфраструктура зарядки. По оценкам, к 2030 году потребуется 9,6 миллиона зарядных портов, чтобы удовлетворить прогнозируемый рост рынка электромобилей. Почти 80% этих портов будут использоваться для домашних зарядных устройств, а около 20% — в общественных или на рабочих местах. В настоящее время потребители не решаются покупать электромобиль из-за беспокойства по поводу запаса хода – опасений, что их автомобиль не сможет совершить длительную поездку без подзарядки, а зарядные станции не будут доступны или неэффективны, когда это необходимо.

Общественные или общие зарядные устройства, в частности, должны быть способны обеспечивать практически постоянную высокоскоростную зарядку круглосуточно. Водителю, который останавливается на зарядной станции вдоль автострады, вероятно, потребуется быстрая мощная зарядка — мощные системы зарядки смогут обеспечить транспортному средству почти полностью заряженный аккумулятор всего за несколько минут зарядки.

Для надежной работы высокоскоростных зарядных устройств требуются особые конструктивные решения. Возможности жидкостного охлаждения необходимы для поддержания оптимальной температуры зарядных контактов и продления времени, в течение которого автомобиль может заряжаться более высокими токами. В зонах зарядки с интенсивным движением транспортных средств поддержание охлаждения контактных штырей обеспечит эффективную и стабильную надежную зарядку высокой мощности для удовлетворения постоянного спроса потребителей на зарядку.

СООБРАЖЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ МОЩНОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА

Зарядные устройства для электромобилей все чаще создаются с упором на оптимизацию надежности и возможностей зарядки высокой мощности, чтобы удовлетворить потребности водителей электромобилей и преодолеть беспокойство по поводу дальности пробега. Мощное зарядное устройство для электромобилей на 500 А стало возможным благодаря жидкостному охлаждению и системе мониторинга: держатель контактов в зарядном разъеме обладает теплопроводностью, а также служит радиатором, поскольку охлаждающая жидкость рассеивает тепло через встроенные охлаждающие каналы. Эти зарядные устройства содержат множество датчиков, в том числе датчики утечки охлаждающей жидкости и точный контроль температуры на каждом силовом контакте, чтобы гарантировать, что температура контактов не превышает 90 градусов Цельсия. Если этот порог достигнут, контроллер зарядки на зарядной станции снижает выходную мощность для поддержания приемлемой температуры.

Зарядные устройства для электромобилей также должны быть устойчивыми к износу и легко подвергаться техническому обслуживанию. Рукоятки зарядки электромобилей рассчитаны на износ, поэтому грубое обращение с течением времени неизбежно повлияет на контактную поверхность. Все чаще зарядные устройства разрабатываются с использованием модульных компонентов, позволяющих легко заменять сопрягаемую поверхность.
Прокладка кабелей на зарядных станциях также является важным фактором долговечности и надежности. Мощные зарядные кабели содержат медные провода, линии жидкостного охлаждения и активные кабели, но при этом должны выдерживать натяжение или переезд. Другие соображения включают запираемые защелки, которые позволяют водителю покинуть (Модульность сопряженной поверхности вместе с изображением потока охлаждающей жидкости) свой автомобиль, заряжающийся на общественной станции, не беспокоясь о том, что кто-то может отсоединить кабель.