По всему миру набирает обороты производство электрического транспорта – электромобилей, электробусов и других транспортных средств, которые работают на электрической тяге. Из-за их большей экологичности по сравнению с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания всё больше стран поддерживает развитие электротранспорта. В России уже во многих, в основном, крупных городах появляются зарядные станции для электрокаров. Лидеры в этом, конечно, Москва и Санкт-Петербург, где практически в каждом районе города установлены электрозаправки.
Чтобы обеспечить электрозаправку питанием от внешней сети, необходимо подключить её к электрическому щиту, который выполнит распределение напряжения переменного или постоянного тока, а также защитит от перегрузок и короткого замыкания. Также щиты с преобразователями для зарядных станций трансформируют напряжение до подходящего напряжения запитки электрического транспорта.
На фотографиях выше изображена сборка на нашем производстве щитов преобразователей для зарядных станций электробусов. На монтажных панелях монтируется модульное оборудование, а затем вся плата устанавливается в напольный металлический шкаф. Корпуса имеют рым-болты для удобной транспортировки тяжёлых щитов.
Зарядные станции
Все электромобили вмещают аккумуляторные батареи, накапливающие в себе заряд и позволяющие приводить транспорт в движение. Заряд и разряд происходит благодаря химической реакции элементов, взаимодействующих друг с другом (литий, никель, кобальт и т.д.). Электромоторов может быть несколько, также автомобиль может быть гибридным, то есть объединять в себе как аккумуляторную батарею, так и ДВС. Чтобы производить заряд накопителя электротранспорта от внешнего источника питания, необходимы специальные устройства – зарядные станции. Они являются заправками для электромобилей и электробусов.
Зарядные станции или электрозаправки являются элементами инфраструктуры города, которые находятся на придорожной территории и предназначены для зарядки аккумуляторов электрического транспорта, такого как электрокары, электробусы, электросамокаты, гироскутеры и так далее. Электрозаправки как и любое зарядное устройство являются преобразователем одного вида энергии в другой. То есть, чтобы запитать АКБ электромобиля, которая использует постоянный ток, необходимо преобразовать переменный ток внешней сети. Помимо этого, зарядные устройства выравнивают напряжение общих сетей электроснабжения на вольтаж, подходящий электродвигателю автомобиля.
Существуют различные разновидности зарядных станций, которые отличаются по назначению и скорости зарядки.
Виды зарядных станций
Все зарядные станции запитывают батареи электрокаров или электробусов постоянным током, но сами питание могут получать как от переменного, так и от постоянного тока. Скорость заряда электротранспорта, как правило, зависит от силы тока. Чем больше ток – тем большую мощность выдаёт зарядная станция и тем быстрее происходит заряд АКБ. Но существует также предел для каждой батареи, при превышении которого батарея может потерять свою ёмкость и даже выйти из строя.
Зарядные станции подразделяются на станции переменного тока и постоянного тока.
Самый простой способ пополнения энергии электротранспорта – обычная однофазная сеть переменного тока. Зарядить АКБ от обычной бытовой розетки позволит специальный преобразовательный кабель, которым обычно комплектуется любой электрокар. Хоть такой способ и является наиболее щадящим для батареи, пополнение энергии будет происходить очень медленно, так как розетка 220В не способна выдать большой ток, достаточный для быстрого заряда всей ёмкости электромобиля.
Питание от трёхфазной сети 380В переменного тока обеспечивает бóльшую выходную мощность зарядного устройства (ЗУ), которая достигает 43кВт. При этом зарядка может производиться по трёхфазной и однофазной схеме. Для данного способа уже не подойдёт простой кабель с преобразователем, в таком случае используется стационарное ЗУ, которое выдаёт максимальный ток на выходе 63А, а диапазон выходного напряжения до 480В. Самый быстрый способ зарядки электродвигателя – это зарядка постоянным током, при которой отсутствует звено преобразования переменного тока в постоянный. В DC установках сила тока до 500А, а выходная мощность может доходить до 500кВт! От ультрабыстрых зарядных станций с большим током обычно заряжаются электробусы, которые имеют на борту АКБ большой ёмкости.
Также существуют различные виды разъёмов и вилок для зарядки электромобилей с выходной мощностью 65, 100, 120, 180 кВт в зависимости от модели.
Среди них следующие:
- Type 1 J1772;
- Type 2 Mennekes;
- Tesla Supercharger;
- CCS Combo 1/2;
- CHAdeMO.
Электробусы заряжаются специальной мачтой, которая считается ультрабыстрой зарядной станцией и обеспечивает полной зарядкой за 20 минут. К данной подзаряжающей колонне электробус стыкуется с помощью контактных токоприёмников, расположенных на крыше.
Щиты для зарядки электробусов
Любой автопарк, содержащий в своём составе экологичный вид автобусов – электробусы, должен иметь специальные мощные зарядные станции. В отличие от троллейбусов, которые получают энергию от контактных проводов и на протяжении всего пути к ним присоединены, электробусы имеют на своём борту электрический тяговый двигатель на АКБ. Зарядив батареи полностью, электробус может без подзарядки совершать путь до 100 км. Таким образом, электробус не ограничен в манёврах на дорогах так не должен быть присоединён ни к каким контактам. Чтобы обеспечить электрический автобус энергией используются мощные зарядные станции с зарядным куполом, либо пополнение производится одним из разъёмов при долгой ночной зарядке.
Например, зарядные станции «Яблочков» заряжают электробусы как куполом, так и зарядными кабелями. Имеют такие электрозаправки модульную конструкцию, позволяющую осуществлять сервисные работы изнутри. Внутри мощной зарядной станции установлен комплект из электрических щитов. Вводной силовой щит обеспечивает ввод электроэнергии внутри станции, а также защищает оборудование от перегрузок. Щит собственных нужд (ЩСН) – также как и на трансформаторных подстанциях обеспечивает распределение электрической энергии от вводного щита по потребителям. ЩСН обеспечивает защиту и резервирование потребителей внутри зарядной станции. Шкаф преобразователей представляет собой устройство для конвертирования входного напряжения под напряжение с параметрами, необходимыми для зарядки электробусов. В своём составе щит с преобразователями имеет инверторы, преобразующие напряжение из AC в DC и высокоскоростные блоки защиты от скачков напряжения. Также в его составе имеются автоматы защиты для каждого устройства. В результате работы электрических щитов и правильного распределения электроэнергии, необходимое напряжение поступает в розетку или купол с 2 контактами для пополнения заряда электробусов.
На фото слева щит собственных нужд для зарядной станции, собранный на давальческом оборудовании (оборудование предоставлено Заказчиком). На центральной фотографии – щиты с полками для размещения и подключения преобразователей (инверторов), которые осуществляют преобразование напряжения для зарядки электробусов. Справа изображён ЩСН на стадии монтажа. Щит для собственных нужд вмещает в себя блоки питания производителей Phoenix contact и Mean well, защитное оборудование DEKraft, розетки 220В, термостат для контроля обогрева, аккумуляторные батареи для резервного питания. Рядом с АКБ расположен обогреватель.
Станции электрозарядки «Яблочков» имеют помимо зарядной мачты разъём CCS Combo2, позволяющий осуществлять зарядку электромобилей. Питание электрозаправка может получать как от источника питания переменного тока 400В, так и от постоянного тока, используемого в трамвайно-троллейбусной сети 600В. Выходной ток составляет до 500А, а мощность до 500кВт. На нашем производстве осуществлялась сборка комплекта ЩСН + Шкаф преобразователей.
