Villanyszerelők Lapja

Zöld oldal

CHAdeMO: már 400 kW-tal is tud tölteni

Elektromosautó-töltőállomások

2018. augusztus 7. | Kozma László |  133 | |

CHAdeMO: már 400 kW-tal is tud tölteni

Hihetetlen, hogy milyen ütemben fejlődik és változik az elektromosautó-piac és -technológia. Az ember csak kapkodja a fejét, és azt látja, hogy az alig néhány évre visszatekintő új piac már ott tart, hogy számos autógyártó forgalmaz rendkívüli növekvő mértékben elektromos autókat és szédületes ütemben terjed az infrastruktúra is. Nemrégiben jelentette be a CHAdeMO szövetség is, hogy kiadta a 400 kW töltési teljesítményű szabványát – ennek részleteit nézzük meg közelebbről.

Előzmények

A CHAdeMO típusról és technológiáról már írtunk a VL-ben korábban is (pl. 2017/5. és 2017/12. lapszámok), de azért nem árt megismételni, hogy miről van szó. Az elektromosautó-gyártók az autók akkumulátorának töltéséhez teljesen egyedi és kizárólag az autók töltésére alkalmas csatlakozókat fejlesztettek ki. Ezek a csatlakozótípusok az évek során szabványosodtak (IEC 62196 Csatlakozódugók, csatlakozóaljzatok, járműcsatlakozók és bemeneti járműcsatlakozók – lásd 2017/11. lapszám), illetve az alkalmazásuk valamelyest egyszerűsödött, és csökkent a használatos csatlakozótípusok száma. Általánosságban az mondható el, hogy AC töltési módozatokban (2 és 3 módozat) az úgynevezett 1 és 2 típusú (Type 1 és Type 2 vagy T1 és T2) töltési csatlakozó terjedt el nagymértékben (bár létezett korábban T3 és T4 típus is, de ezek alkalmazása teljesen megszűnt). DC töltési módozatban (4 módozat) pedig a CHAdeMO és a Combo 2 vagy más néven CCS (Combined Chargind System) használatos.

1. kép:  Az elektromos autók töltéséhez teljesen egyedi csatlakozókat fejlesztettek ki, amelyek az évek során szabványosodtak, illetve az alkalmazásuk valamelyest egyszerűsödött és csökkent a használatos csatlakozótípusok száma is. A: Type 1 (T1) azaz 1 típusú csatlakozó, B: Type 2 (T2) azaz 2 típusú csatlakozó, C: CHAdeMO típusú csatlakozó, D: Combo 2 vagy más néven CCS (Combined Chargind System) típusú csatlakozó.

Természetesen ehhez alkalmazkodtak az elektromosautó-töltőállomás gyártók is, és ennek megfelelően szerelik fel töltőállomásaikat. Amikor a modernkori elektromosautó-gyártás indult, akkor jellemzően az ázsiai gyártók szerelték fel az autóikat a T1+CHAdeMO kombinációkkal, míg az európai gyártók használták a T2 vagy a Combo 2 csatlakozótípusokat. Ez azóta már teljesen összekeveredett, ráadásul az észak-amerikai és az európai gyártók, amikor európai piacra szánnak bizonyos típusokat, akkor általában megváltoztatják az autón megtalálható csatlakozótípusait (egyrészt alkalmazkodva az uniós előírásokhoz, másrészt pedig piaci és marketing megfontolásokból, megakadályozandó a nagy mennyiségű kontrollálatlan export-import folyamatokat).

2a kép: BMW i3 Combo 2 CCS csatlakozó

2b kép: Nissan Leaf T1 + CHAdeMO csatlakozó kombináció

2c kép: Renaul Zoe T2 típusú csatlakozó

Az Európai Unió kinyilvánította, hogy a T2 típusú csatlakozó az elfogadott az Unió területén, ezért például az összes publikus töltőt ilyen csatlakozóval szerelik fel a gyártók és a befektetők.

Az autógyártók pedig kiválasztanak maguknak egy piaci stratégiát, és annak megfelelően szerelik fel az autót valamilyen csatlakozóval. A német autógyártók már most is előszeretettel használják a Combo 2 CCS csatlakozókat, mivel ezt a típust a 2010-es évek elején a német mérnökök javasolták használatra. De népszerű Európában a Mennekes által kifejlesztett T2 típus is. A T1 típussal lehet AC töltést, míg a CHAdeMO DC töltést tud megvalósítani, ezért ezek kombinációja tökéletes megoldás lehet egy autón. A Combo 2 CCS rendszer viszont egy csatlakozón belül meg tudja valósítani a DC és AC töltést is, ráadásul intelligens módon (ha az autót nagy teljesítménnyel feltöltötte DC egyenárammal, akkor átvált a T2 csatlakozón keresztüli kisebb teljesítményű és lassabb AC töltésre), illetve a csatlakozó felső része használható T2-es csatlakozóként is sima AC töltő állomásokon.

Mindenesetre az jól látszik manapság, hogy AC oldalon a T1 és T2, míg a DC oldalon a CHAdeMO és a Combo2 CCS rendszer az elterjedt változatok. Az is biztos és jól látszódik a trendeken, hogy mind az autógyártók, mind pedig az infrastruktúra-fejlesztők arra törekednek, hogy minél nagyobb teljesítményt tudjon tárolni az autó akkumulátora (annak érdekében, hogy minél több kilométert lehessen megtenni egy feltöltéssel), illetve ezt a teljesítményt minél gyorsabban lehessen feltölteni az akkumulátorba (azaz egyre nagyobb teljesítményeket akarnak átvinni a töltési pontból az autóba egységnyi idő alatt). Korábbi cikkünkben (2017/11. lapszám) már részleteztük ezen típusokat, és ott is jól láthatóvá vált, hogy a T1 típus csak 1 fázisú töltést tesz lehetővé, következésképp csak „lassú” töltést biztosít. Mivel 1 fázisú csatlakozás, ezért jelentősebb átalakítások nélkül nem is lesz soha képes gyorsabb töltésre, és ha az autógyártók nem kombinálják DC (pl. CHAdeMO) csatlakozóval, akkor azt az autót nem lehet majd soha gyorsabban tölteni. Ezért is szűnt meg idejekorán a T3 és T4 töltési csatlakozó is. Hogy mi lesz a jövő és mi lesz a T1 sora, egyelőre senki nem tudja, egy biztos, hogy az adottságaiból adódóan a T1 csatlakozó használata korlátos.

CHAdeMO vagy Combo 2 CCS

A cikk szerzője úgy gondolja, hogy a mai piaci viszonyoknak megfelelően és a technológia állása szerint mind a CHAdeMO, mind pedig a Combo 2 CCS rendszer is megmarad és egymás mellett fog versengeni a felhasználókért, valahogy úgy, mint manapság a belső égésű autók esetén a benzin- és dízelüzemű autók és töltőállomások. Mivel a Combo 2 CCS technológia később lépett a piacra, és jelenleg is lényegesen kevesebb autótípus rendelkezik ilyen csatlakozással (bár számuk jelentősen növekszik), ezért a Combo 2 CCS típusú töltőállomások száma is elmarad Európában a CHAdeMO számtól, de azért nagyjából kiegyenlített a helyzet. Világszerte jelenleg már valamivel több mint 18 000 CHAdeMO töltő található az utcákon, míg a Combo 2 CCS darabszámot nehéz lenne meghatározni, de legfeljebb fele lehet a CHAdeMO elterjedtségének. Várhatóan, amikor a 2019–2020 években rengeteg európai autómodell lép a piacra, akkor felgyorsul a Combo 2 CCS darabszám növekedées is. Ráadásul a Combo 2 CCS már korábban felfejlesztette a szabványát 350 kW töltésteljesítményre, a CHAdeMO pedig most érte utol a 400 kW teljesítménnyel.

A jelenleg világszerte megtalálható 18 000 db CHAdeMO töltő jellemzően 50 kW teljesítményt tud leadni (500 V DC, 125 A), bár már megtalálhatók a 100 és 200 kW-os típusok is. Természetesen a CHAdeMO szövetség saját bevallásában megerősítette, hogy a 400 kW típusokat fogja a jövőben preferálni. Az európai Combo 2 CCS 350 kW teljesítményre alkalmas (900 V DC, 350–500 A), bár a töltőállomások ez esetben is jellemzően 50 kW töltést adnak le DC oldalon, miközben a most üzemelő töltőállomások is képesek lennének 100 kW (500 V DC, 200 A) leadására. Ennek leginkább az az oka, hogy az autók ezt a teljesítményfelvételt tudják kezelni. Ehhez képest jött most ki az új CHAdeMO szabvány 400 kW teljesítményre, válaszul a korábbi Combo 2 CCS 350 kW fejlesztésre.

Érdemes figyelemmel lenni arra a tényre is, hogy egyre több típusú és fajtájú jármű kap elektromos technológiát, így tehát jönnek hamarosan a furgonok, teherautók, kamionok és a buszok is. Ezért szükség is van az egyre nagyobb teljesítményre.

CHAdeMO

Az új CHAdeMO 2.0 szabvány tehát már 400 kW teljesítményleadással rendelkezik, amely 1 kV feszültségen lesz képes 400 A átvitelére. Ez a nagy teljesítmény már aktív folyadékhűtést igényel, különben olyan mértékben melegítené a környezetet és nem utolsósorban az akkumulátort, hogy az káros lenne, és az akkumulátor élettartamát jelentősen csökkentené. Ezek a változtatások (nagyobb feszültség, folyadékhűtés) nem igénylik a csatlakozó kialakításának és formájának megváltoztatását. Ez azt jelenti, hogy a majdan újonnan üzembe helyezett 400 kW teljesítményű töltőállomások képesek lesznek tölteni a kisebb teljesítmény felvételére (pl. 50 vagy 100 kW) képes autókat is.
A töltőáramot az elektromos autó motorvezérlő-egysége szabályozza (tekintettel a tényre, hogy a DC töltés nem megy keresztül az elektromos autó töltésvezérlőjén) vagy fedélzeti töltőállomásán keresztül), mégpedig úgy, hogy CAN kommunikációs buszon keresztül tárgyal a töltőállomással, és ha kell, akkor üzen az állomásnak, hogy a kimeneti áramot csökkentse vagy növelje az igényeknek megfelelően.

A CHAdeMO szabvány gondoskodik az áramütés elleni védelemről is, mert a töltőben elhelyezett leválasztó transzformátor teljesen elválasztja az AC oldalt a DC oldaltól. Így a DC oldal egy teljesen szigetelt és nem földelt rendszer lesz, illetve mind az AC, mind pedig a DC oldal tartalmaz szivárgóáram-figyelő rendszert, és szivárgás esetén azonnal lekapcsolja a betáplálást.

A kommunikációs szálakat (CAN busz és pilot kábelek) úgy alakították ki, hogy ha bármi probléma merül fel az autó töltésével vagy annak felügyeletével kapcsolatban, akkor megszűnik a töltés. Ha például megszakad a kommunikációs vezeték, akkor is a biztonság oldalára téved a rendszer és kikapcsolja a töltést.

A csatlakozófejet a töltés indítása és a kontaktor meghúzása előtt mechanikusan reteszelik, a mechanikus reteszt pedig villamos retesz védi, így töltés alatt azt kihúzni nem lehetséges. Mindaddig tehát, amíg a töltőfejen feszültség van, és ez nem csökken a biztonsági feszültségszint alá, addig nem lehet azt kimozdítani az aljzatból.

Sajnos kép még nem található a 400 kW-os, folyadékhűtéses csatlakozóról, csak a 200 kW teljesítményfejlesztésű változatról. Ezen látható, hogy gondoskodik a rendszer a töltővezeték és csatlakozás hőmérséklet-érzékeléséről. A szabvány értelmében a megérinthető felületek nem lehetnek 85 °C-nál magasabbak, míg a tartható felületek hőmérséklete nem lehet magasabb, mint 65 °C. Az érzékelő közvetlenül megszakíthatja a töltést, ha a hőmérsékletek meghaladják a megadott értékeket.

3. kép: 200 kW teljesítményű CHAdeMO töltőrendszer hőmérsékletérzékelése

VSX és PnC

Az új CHAdeMO szabvány már képes lesz az úgynevezett V2X technológiára, ami azt jelenti, hogy a jármű nemcsak felvenni lesz képes töltést a töltőpontról, hanem az akkumulátorból a hálózatra visszatáplálni, ezzel megvalósítva az okos hálózatok és okos városok legfontosabb vágyát (helyi energia-előállítás és rövid távokra való szállítás). Ez a tulajdonság alapjaiban változtatja meg az energiapiacot és a teljes eszközüzemeltetés jelleget. Ekkor már egy jármű költségeinek számításakor bele kell (illetve érdemes lesz) majd számolni annak a bevételnek is az összegét, amely a hálózatba visszatáplált energia ellenértékét jelenti.

Az új szabvány alkalmas lesz a szintén új megközelítésű plug-and-charge (PnC), azaz csatlakoztasd-és-töltsd technológiára. Ez egész pontosan azt jelenti, hogy semmiféle külső azonosításra (kártya hozzáérintése a töltőhöz, applikáció indítása, kártyás fizetés) nem lesz szükség, hanem a töltőállomás a csatlakozófejen (CHAdeMO) és az erősáramú vezetéken keresztül azonosítja a felhasználót az autóban elmentett adatok (név, cím, bankkártya adatok) alapján, és ha minden rendben van, akkor a töltés automatikusan elindul.

A CHAdeMO honlapja szerint sikeres teszteket hajtottak végre Svájcban több elektromos autóval (Nissan, Mitsubishi, Tesla, Kia) és töltőállomás-gyártóval (DBT-CEV, Efacec Electric Moblity, EVTEC, Signet EV Inc., Tritium), amelyek közül több is ismerős lehet már a hazai közönség előtt is. A DBT töltőforgalmazó nyerte nemrégiben a kormányzat központi beszerzés által kiírt országos töltőhálózati tendert, és bár késéssel, de megindult a töltőhálózat kiépítése. A Tritium DC töltőkről pedig az NKM miatt olvashattunk, ugyanis a magyarországi szolgáltató ilyen töltőket fog hamarosan a területén telepíteni. De a Tritium fogja szállítani a németországi, franciaországi, egyesült királyságbeli, norvégiai és svédországi IONITY töltőállomásokat is hamarosan. A teszt során a töltők képesek voltak a régebbi szabvány szerinti, folyadékhűtés nélküli kábelekkel rendelkező autókat is tölteni, és bizonyos típusok esetén felment a töltési teljesítmény 100 A fölé (jelenleg forgalomban lévő autótípusok még nem képesek felvenni 400 kW teljesítményt).

E-mobilitásElektromos autó