1. Що таке зарядна станція

Зарядна станція – це фізичний об’єкт з однією або декількома точками заряджання, що використовує загальний інтерфейс користувача. Всі фізичні інтерфейси “людина-машина” розташовані на зарядній станції.
Деякі зарядні станції оснащені зчитувачем RFID , кнопками, дисплеями, світлодіодами тощо. Інші станції – “Підключи та заряджай” (Plug & Charge), без кнопок, дисплея тощо. У таких випадках транспортний засіб автоматично ідентифікується.

2. Як влаштовано зарядку для електромобіля

• Електромобілі приводяться в рух крихітними зарядженими частинками, званими електронами .
• Ці електрони потрапляють всередину електромобіля через швидкі зарядні пристрої постійного струму (DC), або через зарядні пристрої змінного струму (AC).

По суті, зарядний пристрій для електромобілів отримує електричний струм або з розетки на 220 В, або з мережі, до якої він підключений, і доставляє цю електрику в електрокар.

Види електрики

Зарядні станції можуть працювати між двома типами електрики: постійним струмом та змінним струмом.

• Постійний струм (DC)
  У постійному струмі електрони рухаються в одному напрямку.
• Змінний струм (AC)
  У змінному струмі змінюється потік електронів.

Електромережа подає змінний струм, але акумулятор електромобіля потребує постійного струму. Перетворення змінного струму на постійний може здійснюватися в автомобілі або в пункті заряджання.

• Заряджання змінним струмом:
  Перетворення змінного струму на постійний відбувається в автомобілі. Потужність перетворювача AC-DC в автомобілі визначає, скільки зарядних потужностей зарядної станції можна використовувати. Заряджання змінним струмом зазвичай супроводжується нижчою швидкістю зарядки (проте можлива і швидка 22 кВт).
• Заряджання постійним струмом:
  Перетворення змінного струму з мережі на постійний відбувається поза автомобілем, а безпосередньо в зарядній станції. Постійний струм дозволяє зарядній станції заряджати акумулятор із високою потужністю (> 22 кВт). Зарядна станція має прямий контакт із акумулятором автомобіля.

1-фазна та 3-фазна зарядка електромобілів: основні відмінності

Що відбувається під час заряджання? Електрика надходить з електромережі через зарядний пристрій електромобіля до електромобіля. І тут ми підходимо до головної різниці між фазами.

• 1-фазна зарядка : потужність тече по одному провіднику (дроту). Максимальна потужність заряджання – 7,4 кВт (у деяких країнах однофазна зарядка дозволена або можлива лише за меншої потужності заряджання).
• 3-фазна зарядка : потужність тече по трьох провідниках (дротах). Максимальна потужність заряджання – 11 або 22 кВт.

Як бачите, головна відмінність – швидкість. Коли справа доходить до максимальної потужності заряджання, найкращим вибором є трифазні зарядні пристрої. Потенційно вони можуть заряджати ваш електромобіль у кілька разів швидше за однофазні зарядні пристрої, що робить їх ідеальними для тих, кому необхідно якнайшвидше повернутися в дорогу.

Електромобілі з однофазним та трифазним бортовим зарядним пристроєм

Кожен електромобіль має заздалегідь певну кількість фаз заряджання, як і кожна зарядна станція змінного струму.

• Приклади електромобілів з однофазним зарядним бортовим пристроєм: Opel Corsa-e (у базовій комплектації), Mazda MX-30.
• Приклади електромобілів з трифазним зарядним бортовим пристроєм: Audi e-tron, Renault Zoe, Tesla Model X, BMW i3.

Деякі електромобілі, представлені на ринку, у тому числі VW e-Golf та Škoda Enyaq iV 50, можна заряджати через 2 фази. Якщо ви хочете отримати від них максимальну потужність заряджання, вам знадобиться трифазний зарядний пристрій. Двофазних зарядних пристроїв просто не існує.

Розберемося які роз’єми підтримують 1-фазну або 3-фазну зарядку

• Зарядні кабелі  Type 1:  підходять лише для однофазного заряджання.
• При виборі кабелю  Type 2 потрібно бути обережним. Ви можете або прочитати, скільки фаз він підтримує, або подивитись на його вилку (той кінець, який вставляється в автомобільну розетку). Якщо він підтримує три фази, всі 7 штирьових отворів мають однакове заповнення. Якщо доступна лише одна фаза, два нижні контакти виглядають порожніми.

Крім підтримки трифазного заряджання, трифазний кабель також можна використовувати для однофазної зарядки.

На сайті echarger можна купити зарядні станції для електромобілів всіх типів і роз’ємів. Далі поговоримо про режими заряджання.

4. Режими заряджання

Поняття ‘режим’ відноситься до способу заряджання (ємність, зв’язок, безпека). Розрізняють чотири режими заряджання:

MODE 1

Заряджання в режимі 1 здійснюється за допомогою зарядного кабелю (технічно званого «Обладнання живлення електромобілів» або EVSE) від розетки 230 вольт до автомобіля. Цей зарядний кабель є прямим з’єднанням мідних провідників. Звучить складно, але це схоже на те, як підключені всі інші пристрої у вашому будинку: телевізор, пральна машина, тостер і т. д. Для повної зарядки акумулятора при цьому типі заряджання потрібно більше часу (близько 40-60 годин).

Заряджання в режимі 1 не рекомендується , оскільки  воно може призвести до пошкодження автомобіля при виникненні будь-яких проблем з подовжувачем або адаптером. Проблема безпеки полягає в тому, що через перенапругу та перевантаження може виникнути потенційна небезпека займання.

MODE 2

Заряджання з фіксованим обмежувачем струму. Заряджання відбувається через звичайну розетку 230 вольт або через зарядну домашню станцію. Кабель, що постачається в комплекті з новим електроавтомобілем, має коробку з вбудованим обмежувачем струму (ICCB). На практиці максимальна потужність заряджання становить не більше 7,4 кВт (1-фазний, 32A) або 22 кВт (3-фазний, 32A).

MODE 3

Режим 3 забезпечує “контрольовану” зарядку, обмін даними відбувається між автомобілем і зарядним пристроєм, і тільки коли автомобіль і зарядна станція визначають відповідний струм зарядки, розетку подається напруга.

• Зарядна станція або електромобіль оснащені інвертором, який перетворює змінний струм на постійний.
• Зарядна станція з режимом mode 3 може подавати набагато більший струм і забезпечувати 1-фазне живлення потужністю від 3,6 кВт (230 В/16 А) до 3-фазного потужністю 11 кВт (400 B/16 A), 22 кВт (400 В/32 А), а іноді навіть 44 кВт.

Для заряджання в режимі Mode 3 в домашніх умовах необхідно адаптоване підключення за допомогою трьох фазної мережі ( трьох фазних проводів та одного нульового).

У режимах 1, 2 і 3 заряджання відбувається через перетворювач в автомобілі або зарядному пристрої  (змінний струм від зарядної станції до постійного струму в автомобільному акумуляторі), і процес заряджання контролюється автомобілем.

MODE 4

Режим 4 включає: зарядку постійним струмом. Кабель нерозривно пов’язані з точкою зарядки. Зарядна станція підключається безпосередньо до акумулятора електрокара.

• Зарядка в режимі 4 для більшості електричних або гібридних автомобілів, що підключаються, може бути проведена за півгодини до 80%.
• Замість використання перетворювача в автомобілі зарядні пристрої самі оснащені перетворювачем, який безпосередньо забезпечує автомобіль постійним струмом.
• Потужність зарядки, що поставляється, варіюється в основному від 50 кВт до 175 кВт

Скільки часу потрібно електромобілю для заряджання?

• При використанні станції швидкого заряджання (заряджання рівня 3) . Середній час, необхідний зарядки електромобіля середнього розміру, становить від 17 до 52 хвилин.
• При використанні домашньої зарядної станції (заряджання рівня 2) . Середній час, необхідний зарядки електромобіля середнього розміру, становить від 1 години 45 хвилин до 6 годин .
• При зарядці автомобіля без зарядної станції з використанням звичайної розетки будинку (рівень 1) . Середній час заряджання автомобіля середнього розміру складе близько 19 годин

Що впливає на час заряджання електромобіля?

• Розмір батареї
  Так само, як розмір паливного бака бензинового автомобіля, розмір акумулятора визначає, скільки енергії може зберігати автомобіль. Вимірюється в кіловат-годинах (кВтч), які є електричним еквівалентом літра: чим більше акумулятор, тим довше він заряджатиметься.
• У рівень заряду (порожній або повний)
  Подібно до лічильника палива в автомобілі, стан заряду (SoC) показує, скільки енергії ваш електромобіль може використовувати між «повним» і «порожнім» станом. Простіше кажучи, це відсоток заряду акумулятора електромобіля щодо його ємності зараз.
  Через особливості хімічного складу батарей, батарея з низьким SoC зможе витримувати набагато вищу вихідну потужність, ніж батарея з високим SoC. Заряджання поступово сповільнюватиметься  , коли акумулятор електромобіля наближається до повного заряду. Ось чому зарядка електромобіля з 20 до 80 відсотків відбувається набагато швидше, ніж із 80 до 100 відсотків.
• Зарядна потужність електромобіля
  Хоча батареї більшого розміру означають, що вони можуть зберігати більше енергії, це не завжди означає швидший час заряджання, оскільки деякі автомобілі можуть споживати більше енергії, ніж інші. Наприклад,  Tesla Model 3 має потужність швидкого заряджання 250 кВт, тоді як менший Peugeot e-208 підтримує лише швидку зарядку 50 кВт – велика різниця в часі заряджання.
  Приклад:   Електромобіль Peugeot e-208 на зарядній станції потужністю 240 кВт означає, що він може заряджатися щонайбільше на 50 кВт, оскільки це все, що йому потрібно.
  Заряджання Tesla Model 3 на тій же зарядній станції потужністю 240 кВт означає, що вона заряджатиметься максимум на 240 кВт (хоча автомобіль може споживати 250 кВт), оскільки це максимальна вихідна потужність зарядної станції.
• Умови
  навколишнього середовища та особливо температура відіграють життєво важливу роль у тому, наскільки швидко ви зможете зарядити електромобіль. Батареї працюють найефективніше за температури 20–25°C.
  Якщо температура стає занадто низькою або занадто високою, заряджання може тривати трохи більше часу, особливо при використанні станції швидкого заряджання. Це пов’язано з тим, що система керування акумулятором автомобіля (BMS) знижує потужність, щоб захистити акумулятор при підвищенні або зниженні температури.

Час заряджання електромобілів

* Приблизний час заряджання акумулятора від 20 до 80 відсотків. Тільки в ілюстративних цілях: не вказано точний час заряджання, деякі автомобілі не зможуть витримувати певні споживані потужності та/або не підтримують швидку зарядку.

Щоб максимально продовжити термін служби батареї вашого електромобіля, заряджайте його лише до 80% при повсякденній їзді та уникайте розрядки акумулятора вашого автомобіля.

Скільки кіловат потрібно для заряджання електромобіля

Хоча звички керування значно різняться в різних регіонах, середній показник по Україні становить близько 18700 кілометрів на рік або 50.2  км на день. У цьому випадку домашній зарядний пристрій для електромобілів споживатиме близько 11 кВт/год на день, або 310 кВт/год на місяць та 4015 кВт/год на рік.

В Україні тариф на електричну енергію у 2025р.  становить  4,32 грн./кВт*год.