نخستین ایستگاه شارژ خودروهای برقی شمال کشور در هتل میزبان بابلسر و همچنین ایستگاه شارژ پارکینگ شهید مدنی در منطقه ۸ تهران دو پروژه جدید مپنا بوده که بهعنوان اولین شارژرهای عمومی سطح کشور بشمار میروند.
معرفی ایستگاههای هتل میزبان بابلسر و شهید مدنی تهران
ایستگاه شارژ هتل میزبان بابلسر از سری ایستگاههای شارژ مدل آنتوریوم (نام گلی است که در طراحی این ایستگاه از آن الهام گرفته شده است) میباشد و دارای یک شارژر DC با توان ۶۰ کیلووات با ۳ استاندارد CHAdeMO (مناسب خودروهایی برقی مانند Mitsubishi Outlander PHEV و Nissan Leaf)، AC-Type2 (مناسب اکثر خودروهای برقی استاندارد از جمله BMW i8) و کانکتور CCS است. همه روزه این شارژر در محوطه هتل میزبان بابلسر آماده شارژ خودروهای شهروندان میباشد.
شارژرهای خودرو برقی نصب شده در پارکینگ عمومی شهید مدنی محصول مرکز کسبوکار برقیسازی مپنا، در طبقه منفی یک پارکینگ راهاندازی شده و مراجعهکنندگان میتوانند همهروزه جهت شارژ خودروهای خود به آنها مراجعه کنند. این شارژرها از نوع شارژرهای AC دیواری سری اریکا با توان خروجی ۷.۴ کیلووات و دارای کانکتور type 2 میباشند.
پروتکل OCPP مپنا
ویژگی مهم ایستگاههای شارژ مپنا اتصال به مرکز مانیتوریگ شرکت و پشتیبانی از پروتکل OCPP است. پروتکل OCPP یک راه حل ارتباط بین ایستگاههای شارژ و سیستم مرکزی ارائه میدهد. با استفاده از این پروتکل، امکان برقراری ارتباط سیستم مرکزی با هر ایستگاه شارژ، صرف نظر از ارائه کننده، امکان پذیر است. این پروتکل با بیش از ۲۰۰۰۰ نصب و استفاده در ۱۶ کشور مختلف، به یک استاندارد برای شارژرها و ارتباطات شبکه در اروپا و بخشهایی از ایالات متحده تبدیل شده است.
استفاده از این پروتکل باعث ایجاد مجموعه گستردهای از پیامها میشود که طیف وسیعی از قابلیتهای زیر را ارائه میدهد:
- شارژ هوشمند
- رزرو ایستگاه شارژ
- کنترل شروع و خاتمه شارژ
- آپدیت نرمافزار شارژر
- احراز هویت محلی
این پروتکل در بستر یک نرمافزار با استفاده از پیامهای تعریف شده و اتصال به یک سیستم مرکزی، امکان پردازش تراکنش شارژ، تعریف مدلهای قیمتگذاری و رسیدگی به صورتحساب را فراهم میکند. هم اکنون این سامانه و اپلیکیشن از وبسایت مرکز کسبوکار برقیسازی مپنا قابل دریافت میباشد.
معرفی انواع ایستگاه شارژ وسایل نقلیه برقی
الف) تقسیمبندی بر اساس قدرت شارژ
۱- ایستگاه شارژ مسکونی
زمانی که یک خودروی PLUG-IN در خانه است و از آن استفاده نمیشود بهترین زمان برای شارژ کردن آن است. بنابراین میتوان از شارژر درون خانه استفاده کرد و یک جایگاه شارژ اختصاصی درون پارکینگ منزل بوجود آورد. شارژرهای درون خانه، معمولا تجهیزات اندازه گیری مقدار برق مصرفی را ندارند اما برای شارژ سریع نیاز به یک سری سیم کشیهای خاص دارند. همچنین میتوان بعضی از شارژرهای قابل حمل را به دیوار وصل کرد و به عنوان ایستگاه شارژ استفاده کرد.
۲- ایستگاه شارژ معمولی اماکن عمومی
معمولا صاحبان مراکز تفریحی و فرهنگی و تجاری که کارمندان و مشتریهای زیادی دارند. خودروهایی زیادی در پارکینگ های این مراکز پارک است، اقدام به نصب شارژرهای خودروهای PLUG-IN در قسمتهایی از پارکینگ میکنند. این شارژرها میتوانند رایگان باشند تا صاحبان خودروهای PLUG-IN را ترغیب کنند تا ضمن استفاده از امکانات آن مراکز، خودروهای خود را نیز شارژ کنند. شارژرهای مورد استفاده در این اماکن معمولا AC نوع اول و دوم هستند که جلوتر پیرامون آنها صحبت خواهیم کرد.
۳- ایستگاه شارژ سریع اماکن عمومی
دیگر نوع ایستگاه شارژ وسایل نقلیه برقی، شارژرهای شارژ سریع در ایستگاه های عمومی است. این شارژرها با قدرت بیش از ۴۰ کیلووات قادر به تحویل بیش از ۹۷ کیلومتر برد در ۱۰ تا ۳۰ دقیقه هستند. این ایستگاههای شارژ معمولا در استراحتگاههای بین راهی مورد استفاده قرار میگیرند تا امکان سفرهای طولانیتر را برای خودروهای برقی فراهم آورد. البته در ایستگاههای شهری نیز برای شارژ سریع در زمان پارکهای کوتاه مورد استفاده قرار میگیرد. سوکتهای این شارژرها معمولا از نوع ۲ (اروپایی)، CCS ،CHAdeMO و سوپر شارژرهای تسلا هستند.
۴- سواپیپنگ
یک روش دیگر برای شارژ کردن خودروهای برقی این است که باتری به طور کامل با یک باتری شارژ شده تعویض گردد. با این روش میتوان تا ۳۲۰ کیلومتر برد در کمتر از ۱۵ دقیقه بوجود آورد. تا قبل از سال ۲۰۱۴ امکان تعویض باتری خودروهای برقی وجود نداشت اما هم اکنون در بعضی از خودروها و موتورهای برقی این امکان بهوجود آمده است.
مدت زمان شارژ شدن
مدت زمان شارژ شدن بستگی به ظرفیت باتری و قدرت شارژر آن دارد. به زبان ساده مدت زمان شارژ شدن یک باتری به میزان شارژ شدن باتری بستگی دارد. میزان شارژ شدن باتری نیز به مقدار ولتاژ باتری و شارژر وابسته است. انجمن SAE شارژرها از نظر مدت زمان شارژ در سه سطح تقسیم بندی کرده است:
- سطح ۱: ۱۲۰ ولت AC خانگی که کمترین سرعت را دارد.
- سطح ۲: ۲۴۰ ولت VAC خانگی ارتقا یافته که سرعت متوسط دارد.
- سطح ۳: سوپرشارژر ۴۸۰ ولت DC که سریعترین نوع است.
شارژرهای نوع ۳ میتوانند در ۳۰ دقیقه باتری را تا ۸۰% پر کنند. تهیه کنندگان این شارژرها در پی آن هستند تا از استانداردهای بیشتری در این حوزه پیروی کنند. میتوان به راحتی، زمان شارژ باتری را با استفاده از فرمول زیر بدست آورد:
قدرت شارژر (کیلووات) / ظرفیت باتری (کیلووات ساعت)= مدت زمان شارژ باتری (ساعت)
ظرفیت باتری در خودروهای برقی نسل اول مانند نیسان لیف در حدود ۲۰ کیلووات ساعت بود که حدودا ۱۶۰ کیلومتر برد در اختیار راننده قرار میداد که این مقدار بسیار کم بنظر میرسید. برای اولین بار تسلا وسایل نقلیه برد طولانی با تولید انبوه را عرضه کرد. مدل S این شرکت با ظرفیت باتری ۴۰، ۶۰ و ۸۵ کیلووات ساعت به بازار عرضه شد در حالیکه در مدل ۶۰ کیلووات ساعتی تا ۴۸۰ کیلومتر برد داشت.
با پیشرفت تکنولوژی و بهوجود آمدن خودروهای هیبریدی، خودروهای هیبرید PLUG-IN به بازار معرفی شدند. ظرفیت باتری آنها ۳ تا ۵ کیلووات ساعت بود و برد موتور الکتریکی آنها ۲۰ تا ۴۰ کیلومتر میرسید. اما با وجود یک موتور بنزینی که میتوانست در هر زمان موتور الکتریکی را شارژ کند و عملا توانایی پیمایش هر مسافتی را داشت.
برای شارژهای عادی (حداکثر تا ۴/۷ کیلووات) سازندگان خودروها از شارژرهای درون خودرو استفاده میکنند. کابل شارژ این خودروها به برق شهری (۲۳۰ ولت AC) متصل میشود. برای شارژهای سریعتر (۲۲ کیلووات تا ۴۳ کیلووات یا بیشتر)، سازندگان دو راه حل در پیش رو دارند:
- از شارژر درون خودرویی استفاده کنند که توانایی شارژ از ۳ تا ۴۳ کیلووات را با برق تکفاز ۲۳۰ ولتی یا ۴۰۰ ولتی سه فاز را دارند.
- از شارژر خارجی استفاده کنند که جریان AC را به DC تبدیل میکند. این شارژرها توانایی شارژ خودرو را از ۵۰ کیلووات (نیسان لیف) تا ۱۳۵ کیلووات (تسلا مدل S) دارد.
| حداکثر جریان | ولتاژ | قدرت | نوع جریان | زمان شارژ باتری خودرو برقی برای طی مسافت ۱۰۰ کیلومتر |
|---|---|---|---|---|
| ۱۶ آمپر | ۲۳۰ ولت AC | ۳.۳ کیلووات | تک فاز | ۶-۸ ساعت |
| ۳۲ آمپر | ۲۳۰ ولت AC | ۷.۴ کیلووات | تک فاز | ۳-۴ ساعت |
| ۱۶ آمپر | ۴۰۰ ولت AC | ۱۱ کیلووات | سه فاز | ۲-۳ ساعت |
| ۳۲ آمپر | ۴۰۰ ولت AC | ۲۲ کیلووات | سه فاز | ۱-۲ ساعت |
| ۶۳ آمپر | ۴۰۰ ولت AC | ۴۳ کیلووات | سه فاز | ۲۰-۳۰ دقیقه |
| ۱۰۰-۱۲۵ آمپر | ۴۰۰-۵۰۰ ولت DC | ۵۰ کیلووات | جریان مستقیم | ۲۰-۳۰ دقیقه |
| ۳۰۰-۳۵۰ آمپر | ۳۰۰-۵۰۰ ولت DC | ۱۲۰ کیلووات | جریان مستقیم | ۱۰ دقیقه |
ب) تقسیمبندی بر اساس درگاه
شارژرهای تمام خودروهای الکتریکی از شارژ تک فاز پشتیبانی میکنند. آنها را میتوان به پریزهای استاندارد وصل کرد، اما مشکل این است که سوکتهای استاندارد قدرت کافی بیشتر از۱۶ amh را فراهم نمیکند. در نتیجه، اکثر خودروهای الکتریکی وقتی به پریزهای استاندارد وصل میشوند، نمیتوانند بیش از ۱۰ آمپر جریان برق بکشند. این به این معنی است که زمان شارژ بسیار طولانی خواهد بود. هرچه پک باتری خودروهای الکتریکی بزرگتر باشد، به توان بیشتری نیاز دارد. و هر چه سریعتر باتری را شارژ کنید، ظرفیت بیشتری دارد. به همین دلیل است که اکثر خودروهای الکتریکی وقتی به پریزهای استاندارد وصل میشوند، نمیتوانند بیش از ۱۶ آمپر جریان برق بکشند. اما زمان شارژ آنها بسیار بیشتر از خودروهایی با باتریهای کوچکتر است.
خروجیهای سه فاز برای جریانهای بالاتر طراحی شده اند. دلیل اینکه تعداد کمی از خودروهای الکتریکی دارای شارژ سه فاز هستند این است که شارژرهای سه فاز گرانتر از تک فاز است. در حال حاضر هیچ یکپارچگی در خود سوکت در ماشین الکتریکی وجود ندارد، بنابراین تعداد زیادی پورتهای شارژ و آداپتورهای مختلف وجود دارد.
کانکتورهای AC
انواع مختلفی از کانکتورهای AC خودروهای برقی، وجود دارد که معمولاً با تولید کنندگان هر منطقه متفاوت است. منابع داخلی معمولاً ۷ کیلو وات هستند، اما اگر به شارژر سریع وصل شوید، میتوانید برای شارژ یک خودروی برقی به ۲۲ کیلو وات برسید. در واقع، برخی از خودروهای برقی مانند رنو ZOE، میتوانند از طریق همان دوشاخه به ۴۳ کیلووات برسند که دو برابر نرخ شارژ معمولی است.
نوع ۱ (J1772، SAE J1772)
در سال ۲۰۰۹، SAE آمریکا دوشاخه نوع اول یا J1772 را معرفی کرد. این یک دوشاخه تک فاز است که برای اتصالهای ۲۲۰-۲۳۰ ولت AC با حداکثر ظرفیت شارژ تا ۷.۴ کیلو وات است. این کانکتور نوع ۱ دارای طراحی پنج پین است. دو پین برای ارتباط بین EV و ایستگاههای شارژ استفاده میشود تا حداکثر جریان موجود برای خودرو را تعیین کند و خودرو را در حین شارژ ثابت نگه دارد. سه پایه باقیمانده به عنوان خطوط AC برای شارژ و یک خط برای اتصال به زمین استفاده میشود.
نوع ۲ (Mennekes, IEC 62196)
در سال ۲۰۱۳، کمیسیون اروپا برای توسعه حمل و نقل پایدار یک کانکتور جدید برای وسایل نقلیه الکتریکی نوع دوم یا Mennekes (به نام شرکت سازنده آن) تصویب کرد که رایج ترین نوع در اروپا در نظر گرفته میشود. کانکتور نوع ۲ دارای طراحی هفت پین است که در آن دو پایه اضافی به این کانکتورها اجازه میدهد تا از شارژ سه فاز پشتیبانی کنند. در نسخه تک فاز، حداکثر توان خروجی مانند نوع ۱ – ۷.۴ کیلو وات است. اما در نسخه سه فاز (۳۸۰ ولت) ایستگاههای خانگی میتوانند تا ۲۲ کیلو وات و شارژرهای تخصصی تا ۴۳.۵ کیلو وات را تحویل دهند.
کانکتورهای شارژ سریع DC
شارژرهای سریع DC معمولاً با نرخ شارژ ۵۰ کیلو وات شروع میشوند، در حالی که شارژرهای فوق سریع میتوانند با سرعت ۱۰۰ تا ۱۵۰+ کیلووات شارژ شوند. گاهی اوقات این توان به ۳۵۰ کیلووات میرسد. مانند شارژرهای AC، این شارژرها در مناطق و تولیدکنندگان متفاوت هستند.
CHAdeMO
اولین تلاش برای شارژر DC ،CHAdeMO ژاپنی بود که اکنون به عنوان استاندارد رسمی در ژاپن برای تمام شارژرهای سریع DC استفاده میشود. CHAdeMO مخفف “CHarge de MOve” است که به معنای حرکت با استفاده از شارژ است. یک کانکتور شارژ DC دو پین با ولتاژ بمیزان ۵۰۰ ولت، جریان تا ۱۲۵ آمپر و قدرت تا ۲۰۰ کیلو وات (استاندارد ۲.۰ با توان تا ۴۰۰ کیلووات نیز ظاهر شد). به طور گسترده در سراسر جهان استفاده میشود.
کانکتورهای شارژ مشترک DC و AC
CCS Combo (سیستم شارژ ترکیبی)
کانکتور CCS اساسا یک نسخه ارتقا یافته از شارژرهای نوع ۱ و نوع با دو محل اتصال برق اضافی است و نه تنها میتواند باتری را با جریان AC (200-500 ولت) شارژ کند، بلکه دارای عملکرد شارژ DC تا ۱۷۰ کیلو وات است. بنابراین سیستم شارژ ترکیبی (CCS) نامیده میشود. بنابراین برای خودروهایی که از شارژر نوع ۱ استفاده میکنند، از CCS 1 برای شارژ DC و شارژر نوع ۲ از CCS2 برای شارژ DC استفاده میکنند. متأسفانه، در روسیه قدرت همچنان به ۵۰ کیلو وات محدود میشود. اتصالات CCS Combo در اروپا، ایالات متحده آمریکا و ژاپن متفاوت است. در زمان قدیم، آنها کانکتور Combo 2 سازگار با Mennekes و در ایالات متحده و ژاپن Combo 1 را ارائه میدهند که بر اساس نوع ۱ (J1772) است.
GB/T 20234
این استاندارد اغلب به شکل ساده شده GBT نامیده میشود. فقط در خودروهای برقی ساخت چین استفاده میشود. همه خودروهایی که در چین تولید و فروخته میشوند، فقط از GB/T به عنوان درگاه شارژ استفاده میکنند. به نظر میرسد شبیه به Mennekes اروپایی است، اما در واقع کاملاً با آن ناسازگار است. علاوه بر این، دو نوع کانکتور GBT وجود دارد. یکی برای شارژ با جریان AC و دیگری برای شارژ با جریان DC.
کانکتورهای تسلا – AC و DC ترکیبی
تسلا بیش از هر سازنده دیگری خودروهای برقی فروخته است و اغلب در بخش توسعه پیشرو است. برخلاف تمام سازندگان دیگر، تسلا طراحی کانکتور جداگانه ای برای شارژ AC و DC ندارد. در عوض آنها از یک رابط فیزیکی برای هر دو استفاده میکنند. تنها تفاوت تسلا در این است که نوع ۱ برای آمریکای شمالی و تسلا نوع ۲ برای اروپا است. فقط خودروهای تسلا میتوانند از این شارژر سریع DC، معروف به سوپرشارژر استفاده کنند. در واقع، قبل از اینکه ایستگاه سوپرشارژر اجازه دسترسی به برق را بدهد، خودروی الکتریکی باید به عنوان مدل تسلا شناسایی شود.
سوپرشارژرهای تسلا از کانکتور اختصاصی خود در ایالات متحده استفاده میکنند. در اروپا، از کانکتور Mennekes نوع ۲ استفاده میکند، اما میتواند با استفاده از دو پین برای جریان DC، توان بسیار بیشتری را ارائه دهد.
