Тенденции в возможностях зарядки электромобилей

Рост рынка электромобилей может показаться неизбежным: акцент на сокращении выбросов CO2, текущая политическая ситуация, инвестиции правительства и автомобильной промышленности, а также продолжающееся стремление к полностью электрическому обществу — всё это указывает на преимущества электромобилей. Однако до сих пор широкому распространению электромобилей среди потребителей препятствовали длительное время зарядки и отсутствие зарядной инфраструктуры. Достижения в области технологий зарядки электромобилей решают эти проблемы, обеспечивая безопасную и быструю зарядку дома и в дороге. Компоненты и инфраструктура зарядных станций развиваются, 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 на них отмечаются в различных секторах общества. Растущее внимание к климатическим решениям подчеркивает важность электромобилей: возможность сократить выбросы углерода от двигателей внутреннего сгорания и инвестировать в экологически чистый транспорт стала общей целью как для правительства, так и для промышленности. Этот акцент на устойчивом росте и сохранении природных ресурсов также способствует развитию технологий, стремящихся к полностью электрическому обществу – миру с неограниченной энергией, основанному на возобновляемых источниках, 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 млрд долларов на инфраструктуру электромобилей на федеральном уровне, 2,5 млрд долларов на гранты на инфраструктуру зарядки и дозаправки электромобилей и 5 млрд долларов на Национальную программу зарядки электромобилей. Администрация Байдена также ставит перед собой цель построить и установить 500 000 зарядных станций постоянного тока по всей стране.

Эта тенденция наблюдается и на уровне штатов. Такие штаты, как Калифорния, Массачусетс и Нью-Джерси, разрабатывают законодательство, поддерживающее полностью электрические автомобили. Налоговые льготы, движение «Электрифицируй Америку», стимулы и предписания также способствуют тому, чтобы потребители и производители поддержали движение электромобилей.

Автопроизводители также присоединяются к переходу на электромобили. Ведущие автопроизводители, включая GM, Ford, Volkswagen, BMW и Audi, постоянно представляют новые модели электромобилей. Ожидается, что к концу 2022 года на рынке появится более 80 моделей электромобилей и подключаемых гибридов. Растёт число новых производителей электромобилей, включая Tesla, Lucid, Nikola и Rivian.

Коммунальные компании также готовятся к переходу на полностью электрифицированное общество. Важно, чтобы коммунальные службы опережали темпы электрификации, чтобы удовлетворить растущий спрос. Кроме того, вдоль межштатных автомагистралей потребуется инфраструктура, включая микросети, для размещения зарядных станций. Связь между транспортным средством и сетью также набирает популярность на автомагистралях.

ПРЕПЯТСТВИЯ К РОСТУ

Несмотря на то, что повсеместное внедрение электромобилей набирает обороты, ожидается, что трудности будут сдерживать рост. Хотя стимулы будут стимулировать потребителей или автопарки переходить на электромобили, они могут иметь и подводные камни: возможно, электромобили получат возможность обмениваться данными с инфраструктурой для отслеживания пробега, что потребует технологических инноваций и создания инфраструктуры для уличной связи.

Одним из главных препятствий для внедрения электромобилей на потребительском уровне является надёжная и эффективная зарядная инфраструктура. По оценкам, к 2030 году потребуется 9,6 млн зарядных портов для удовлетворения прогнозируемого роста рынка электромобилей. Почти 80% из них будут домашними зарядными устройствами, а около 20% — общественными или корпоративными. В настоящее время потребители не решаются приобретать электромобиль из-за опасений по поводу запаса хода: они опасаются, что их автомобиль не сможет проехать большое расстояние без подзарядки, а зарядные станции будут недоступны или неэффективны в нужный момент.

В частности, общественные или коллективные зарядные станции должны обеспечивать практически постоянную высокоскоростную зарядку круглосуточно. Водителю, остановившемуся на зарядной станции вдоль автомагистрали, вероятно, понадобится быстрая и мощная зарядка — мощные зарядные системы смогут практически полностью зарядить аккумулятор автомобиля всего за несколько минут зарядки.

Высокоскоростные зарядные устройства требуют особого внимания к конструкции для обеспечения надёжной работы. Жидкостное охлаждение необходимо для поддержания оптимальной температуры зарядных контактов и увеличения времени зарядки автомобиля более высокими токами. В местах с высокой плотностью зарядных устройств охлаждение контактных контактов обеспечит эффективную и стабильную, надёжную зарядку высокой мощности, удовлетворяющую постоянный спрос потребителей.

СООБРАЖЕНИЯ О КОНСТРУКЦИИ МОЩНОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА

Зарядные устройства для электромобилей всё чаще разрабатываются с упором на оптимизацию прочности и высокую мощность зарядки, чтобы удовлетворить потребности водителей электромобилей и избежать беспокойства о запасе хода. Мощное зарядное устройство для электромобилей с током 500 ампер стало возможным благодаря системе жидкостного охлаждения и мониторинга: контактная группа в зарядном разъёме обладает теплопроводностью и также служит радиатором, поскольку охлаждающая жидкость рассеивает тепло через встроенные охлаждающие каналы. Эти зарядные устройства оснащены различными датчиками, включая датчики утечки охлаждающей жидкости и датчики точного контроля температуры на каждом силовом контакте, чтобы гарантировать, что температура контактов не превысит 90 градусов Цельсия. При достижении этого порогового значения контроллер зарядки зарядной станции снижает выходную мощность для поддержания приемлемой температуры.

Зарядные устройства для электромобилей также должны быть износостойкими и легко поддаваться обслуживанию. Зарядные ручки для электромобилей рассчитаны на износ, поэтому со временем грубое обращение неизбежно приводит к повреждению контактной поверхности. Зарядные устройства всё чаще конструируются с модульными компонентами, что позволяет легко заменять контактную поверхность.
Размещение кабелей на зарядных станциях также играет важную роль в обеспечении долговечности и надежности. Высокомощные зарядные кабели содержат медные провода, линии жидкостного охлаждения и кабели для подключения к сети, но при этом должны выдерживать натяжение и наезд. Среди других важных моментов — наличие запирающихся фиксаторов, которые позволяют водителю (модульность сопрягаемой поверхности и иллюстрация потока охлаждающей жидкости) оставлять автомобиль на зарядке на общественной станции, не беспокоясь о том, что кто-то может отсоединить кабель.