Page 34 - elektroinfo 3/2020 demo

elektromobilność
elektromobilność

przegląd technologii

ładowania baterii pojazdów

elektrycznych (część 1.)

standardy ładowania pojazdów elektrycznych i przegląd topologii stacji
ładowania pojazdów elektrycznych

mgr inż. Marta Żurek-Mortka – Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu

Do ładowania baterii pojazdów elektrycznych (electric vehicles – EV) stosuje się głów-
nie konfiguracje systemów zasilanych prądem stałym i przemiennym, w których czas wy-
magany do pełnego naładowania zależy od zastosowanego standardu (normy) łado-
wania uwzględniającego moc systemu ładowania. Wiele organizacji, takich jak Institu-
te of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), Society of Automotive Engineers (SAE)
lub International Electrotechnical Commision (IEC), pracuje nad dokumentami standa-
ryzującymi fizyczne, elektryczne i funkcjonalne wymagania dotyczące systemów łado-
wania pojazdów elektrycznych.

ajpopularniejszym standardem wania prądem przemiennym i stałym
Nw Ameryce Północnej jest SAE pokazano w tabeli 1. W Unii Europej- przekształtniki DC/DC
J1772, który określa 6 poziomów mocy skiej, ze względu na powszechną obec- DC
ładowania, z czego 3 są najczęściej sto- ność instalacji trójfazowych, dominu- DC pojazd EV
sowane w praktyce: poziom 1, poziom je trójfazowe złącze IEC 62196-2 ty- przekształtnik AC/DC
2 i szybkie ładowanie [1]. Układy łado- pu 2. Zgodnie z normą IEC 62196 zna- AC DC
mionowe napięcie robocze nie prze- DC DC magazyny energii
streszczenie kracza 480 V AC o częstotliwości od 50 transformator DC
do 60 Hz, a prąd znamionowy nie prze-
Czas ładowania baterii pojazdów elektrycz‑ filtr harmonicznych
nych jest wciąż poważnym problemem kracza 63 A w układach trójfazowych DC
wpływającym na rozwój elektryfikacji źródła OZE
transportu. Aby było możliwe całkowite lub 16 A w układach jednofazowych
zastąpienie tradycyjnych stacji, koniecz‑ [2]. Obecnie prowadzone są prace ba-
na jest budowa stacji szybkiego ładowania Rys. 1. Topologia stacji ładowania EV z przekształtnikiem AC/DC/DC [3]
o mocy wynoszącej ponad 1 MW. W tym dawcze w Chinach nad ulepszonym
przypadku kluczową rolę odgrywa topo‑ typem złącza GB/T o zwiększonej dzielić ze względu na sieć i źródła ju baterii pojazdu [3]. Natomiast ze
logia stacji ładowania oraz zastosowana
strategia ładowania baterii pojazdu elek‑ mocy ładowania baterii do ok. 1 MW zasilania, oraz konwertery mocy. względu na źródła zasilania stacje
trycznego. Niniejszy artykuł przedstawia [13]. Standardy ładownia ulegają cią- Najbardziej popularnym podziałem ładowania EV można podzielić na
rozwiązania technologii ładowania po‑
jazdów elektrycznych wraz z przeglądem głym zmianom wraz z rozwojem bate- są stacje ładowania prądem prze- konwencjonalne oraz hybrydowe,
stosowanych strategii ładowania baterii. rii pojazdów elektrycznych. miennym AC i prądem stałym DC. w których energia elektryczna po-
Prezentowane są wybrane topologie stacji
ładowania różniące się ze względu na za‑ Wzrost mocy wyjściowych stacji ła- System zapewniający zasilanie prą- chodzi z OZE oraz dodatkowo są wy-
stosowane przekształtniki i źródła energii. dowania EV wynika z postępującego dem przemiennym AC, który jest posażone w magazyny energii (np.
Słowa kluczowe: stacje ładowania EV, to‑
pologie stacji ładowania, standardy łado‑ rozwoju technologicznego pojazdów przetwarzany na prąd stały w celu superkondensatory, magazyny Li-
wania EV, strategie ładowania baterii EV.
elektrycznych, mającej na celu całko- ładowania akumulatorów pojazdów -ion, ogniwa paliwowe).
wite zelektryfikowanie transportu lą- elektrycznych, wymaga konwerte-
dowego i zmniejszenie emisji dwu- ra AC/DC. Systemy prądu stałego stacje wykorzystujące
D 2 i 0 i L L tlenku węgla. Obejmuje transport mają większą moc niż systemy prą- dwukierunkowe
masowy włącznie z transportem to- du przemiennego i wymagają spe- przekształtniki AC/DC/DC
S 1
R 0 warów pojazdami ciężarowymi, któ- cjalnego okablowania oraz instala-
u 1 S 2 D 1 u 0
E re ze względu na parametry baterii, cji. Wszystkie systemy ładowania Ten typ topologii składa się z dwu-
wymagają szybkiego ładowania dużą prądu stałego DC mają podłączo- kierunkowego przekształtnika
mocą (ponad 1 MW). ne na stałe elektryczne urządzenie AC/DC, który jest połączony z siecią
Rys. 2. Dwukierunkowy przekształ- Istnieje kilka topologii stacji ła- serwisowe pojazdu (EVSE) dosto- przez transformator dystrybucyjny,
tnik DC/DC [16] dowania, które głównie można po- sowujące prąd ładowania do rodza- filtr harmonicznych i łącze DC zasi-

www.elektro.info.pl nr 3/2020
76