Тенденции в возможностях зарядки электромобилей

Рост рынка электромобилей может казаться неизбежным: стремление к сокращению выбросов CO2, нынешняя политическая обстановка, инвестиции со стороны правительства и автомобильной промышленности, а также постоянное стремление к полностью электрическому обществу — все это указывает на большой потенциал электромобилей. Однако до сих пор широкое распространение электромобилей среди потребителей сдерживалось длительным временем зарядки и отсутствием зарядной инфраструктуры. Достижения в технологии зарядки электромобилей решают эти проблемы, обеспечивая безопасную и быструю зарядку дома и в дороге. Компоненты и инфраструктура зарядки развиваются, чтобы удовлетворить потребности быстрорастущего рынка электромобилей, открывая путь к экспоненциальному росту электрического транспорта.

ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ РЫНКА ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Инвестиции в электромобили растут уже несколько лет, но повышенное внимание и спрос на них подчеркиваются различными секторами общества. Растущее внимание к климатическим решениям подчеркивает важность электромобилей – возможность как сократить выбросы углекислого газа от двигателей внутреннего сгорания, так и инвестировать в экологически чистый транспорт стала широко распространенной целью как для правительства, так и для промышленности. Этот акцент на устойчивом развитии и сохранении природных ресурсов также стимулирует технологическое движение к полностью электрическому обществу – миру с неограниченными энергетическими ресурсами, основанными на возобновляемых источниках энергии, без вредных выбросов.
Эти экологические и технологические факторы нашли отражение в приоритетах федерального регулирования и инвестиций, особенно в свете Закона об инвестициях в инфраструктуру и создании рабочих мест 2021 года, который выделил 7,5 миллиарда долларов на инфраструктуру для электромобилей на федеральном уровне, 2,5 миллиарда долларов на гранты для инфраструктуры зарядки и заправки электромобилей и 5 миллиардов 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, принимают законы, направленные на поддержку полностью электрических транспортных средств. Налоговые льготы, движение «Электрификация Америки», стимулы и обязательные требования также влияют на потребителей и производителей, побуждая их к переходу на электромобили.

Автопроизводители также присоединяются к движению в сторону электромобилей. Ведущие традиционные автопроизводители, включая GM, Ford, Volkswagen, BMW и Audi, постоянно выпускают новые модели электромобилей. К концу 2022 года ожидается, что на рынке будет представлено более 80 моделей электромобилей и подключаемых гибридов. Также растет число новых производителей электромобилей, включая Tesla, Lucid, Nikola и Rivian.

Энергетические компании также готовятся к полностью электрифицированному обществу. Важно, чтобы энергетические компании опережали события в вопросах электрификации, чтобы удовлетворить растущий спрос, и вдоль автомагистралей потребуется критически важная инфраструктура, включая микросети, для размещения зарядных станций. Технология связи «автомобиль-сеть» (VIN) также набирает популярность вдоль автомагистралей.

Препятствия на пути роста

Хотя темпы широкого внедрения электромобилей растут, ожидается, что рост будет сдерживаться различными проблемами. Хотя стимулы будут побуждать потребителей или автопарки переходить на электромобили, у них может быть и обратная сторона – возможно, потребуется возможность связи электромобилей с инфраструктурой для отслеживания пробега, что потребует технологических инноваций и наружной коммуникационной инфраструктуры.

Одной из главных преград на пути распространения электромобилей среди потребителей является надежная и эффективная зарядная инфраструктура. По оценкам, к 2030 году потребуется 9,6 миллиона зарядных портов для удовлетворения прогнозируемого роста рынка электромобилей. Почти 80% из них будут домашними зарядными устройствами, а около 20% — общественными или рабочими зарядными устройствами. В настоящее время потребители не решаются на покупку электромобиля из-за опасений по поводу запаса хода — боязни, что их автомобиль не сможет совершить длительную поездку без подзарядки, а зарядные станции будут недоступны или неэффективны в нужный момент.

В частности, общественные или общие зарядные устройства должны обеспечивать практически постоянную высокоскоростную зарядку круглосуточно. Водителю, остановившемуся на зарядной станции вдоль автомагистрали, скорее всего, потребуется быстрая и мощная зарядка – системы быстрой зарядки смогут почти полностью зарядить аккумулятор автомобиля всего за несколько минут.

Для надежной работы высокоскоростных зарядных устройств необходимы особые конструктивные решения. Система жидкостного охлаждения необходима для поддержания оптимальной температуры контактных выводов и увеличения времени зарядки автомобиля высокими токами. В зонах с высокой плотностью зарядных станций охлаждение контактных выводов обеспечит эффективную, стабильную и надежную зарядку высокой мощности, удовлетворяя постоянный поток потребительского спроса.

КОНСТРУКЦИЯ МОЩНОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА: СООБРАЖЕНИЯ

В последнее время зарядные устройства для электромобилей все чаще разрабатываются с упором на оптимизацию прочности и высокой мощности зарядки, чтобы удовлетворить потребности водителей электромобилей и преодолеть боязнь недостаточного запаса хода. Мощное зарядное устройство для электромобилей с током 500 ампер стало возможным благодаря системе жидкостного охлаждения и мониторинга – контактная группа в зарядном разъеме обладает теплопроводностью и также служит радиатором, поскольку охлаждающая жидкость рассеивает тепло через встроенные охлаждающие каналы. Эти зарядные устройства содержат множество датчиков, включая датчики утечки охлаждающей жидкости и точный контроль температуры на каждом силовом контакте, чтобы гарантировать, что температура контактов не превысит 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 выдерживать износ и легко поддаваться техническому обслуживанию. Рукоятки зарядных устройств рассчитаны на износ, поэтому неаккуратное обращение со временем неизбежно повлияет на контактную поверхность. Все чаще зарядные устройства проектируются с модульными компонентами, что позволяет легко заменять контактную поверхность.
Организация кабелей на зарядных станциях также является важным фактором для обеспечения долговечности и надежности. Мощные зарядные кабели содержат медные провода, линии жидкостного охлаждения и кабели для подключения оборудования, но при этом должны выдерживать натяжение или наезд автомобиля. Другие важные моменты включают в себя запирающиеся защелки, которые позволяют водителю оставлять свой автомобиль на зарядке на общественной станции, не опасаясь, что кто-то может отсоединить кабель. (Модульность соединительной поверхности вместе с иллюстрацией потока охлаждающей жидкости)