Ev Charger Téhnologi

Téknologi ngecas EV di Cina sareng Amérika Serikat sacara lega sami. Di dua nagara éta, kabel sareng colokan mangrupikeun téknologi anu paling dominan pikeun ngecas kendaraan listrik. (Ngeusi batre nirkabel sarta swapping batré boga paling saeutik ayana.) Aya béda antara dua nagara ngeunaan tingkat ngecas, standar ngecas jeung protokol komunikasi. Kasaruaan jeung bédana ieu dibahas di handap.

A. Tingkat Ngecas

Di Amérika Serikat, seueur ngecas EV lumangsung dina 120 volt nganggo stop kontak témbok bumi anu teu dirobih. Ieu umumna katelah Level 1 atanapi "trickle" ngecas. Kalayan ngecas Level 1, batré 30 kWh biasa butuh sakitar 12 jam kanggo ngalih tina 20% ka muatan ampir pinuh. (Teu aya outlet 120 volt di Cina.)

Di Cina sareng Amérika Serikat, seueur pisan ngecas EV lumangsung dina 220 volt (Cina) atanapi 240 volt (Amérika Serikat). Di Amérika Serikat, ieu katelah ngecas Level 2.

Ngecas sapertos kitu tiasa lumangsung sareng toko anu teu dirobih atanapi alat ngecas EV khusus sareng biasana ngagunakeun kakuatan 6-7 kW. Nalika ngecas dina 220–240 volt, batré 30 kWh biasana butuh sakitar 6 jam kanggo ngalih ti 20% ka muatan ampir pinuh.

Tungtungna, Cina sareng Amérika Serikat gaduh jaringan pangecas gancang DC anu ngembang, biasana nganggo kakuatan 24 kW, 50 kW, 100 kW atanapi 120 kW. Sababaraha stasion tiasa nawiskeun kakuatan 350 kW atanapi bahkan 400 kW. Pangecas gancang DC ieu tiasa nyandak batré kendaraan tina 20% dugi ka ngeusi batre ampir pinuh dina waktos-waktos ti kasarna sajam dugi ka 10 menit.

Tabél 6:Tingkat ngecas paling umum di AS

Sumber: Departemen Énergi AS

B. Standar Ngecas

abdi. Cina

Cina gaduh hiji standar ngecas gancang EV nasional. AS gaduh tilu standar ngecas gancang EV.

Standar Cina katelah Cina GB / T. (InisialGBnangtung pikeun standar nasional.)

Cina GB / T dirilis dina 2015 sanggeus sababaraha taun development.124 Ayeuna wajib pikeun sakabéh kandaraan listrik anyar dijual di Cina. Pabrikan mobil internasional, kalebet Tesla, Nissan sareng BMW, parantos ngadopsi standar GB / T pikeun EVna anu dijual di China. GB / T ayeuna ngamungkinkeun ngecas gancang dina maksimal 237,5 kW kaluaran (dina 950 V sareng 250 amps), sanaos seueur

Pangecas gancang DC Cina nawiskeun ngecas 50 kW. GB / T anyar bakal dileupaskeun dina 2019 atanapi 2020, anu dilaporkeun bakal ningkatkeun standar kalebet ngecas dugi ka 900 kW pikeun kendaraan komersial anu langkung ageung. GB/T mangrupakeun standar Cina wungkul: sababaraha EVs buatan Cina diékspor mancanagara ngagunakeun standar séjén.125

Dina bulan Agustus 2018, Déwan Listrik Cina (CEC) ngumumkeun memorandum of understanding sareng jaringan CHAdeMO, dumasar di Jepang, pikeun babarengan ngembangkeun pangecas ultra-gancang. Tujuanana nyaéta kasaluyuan antara GB / T sareng CHAdeMO pikeun ngecas gancang. Dua organisasi éta bakal gawé bareng pikeun ngalegaan standar ka nagara-nagara saluareun Cina sareng Jepang.126

ii. Amérika Sarikat

Di Amérika Serikat, aya tilu standar ngecas EV pikeun ngecas gancang DC: CHAdeMO, CCS SAE Combo sareng Tesla.

CHAdeMO mangrupikeun standar ngecas gancang EV munggaran, ti taun 2011. Diwangun ku Tokyo.

Electric Power Company sarta nangtung pikeun "Charge to Move" (a Pun dina basa Jepang).127 CHAdeMO ayeuna dipaké di Amérika Serikat dina Nissan Daun jeung Mitsubishi Outlander PHEV, nu diantara kandaraan listrik pangluhurna-ngajual. Kasuksésan The Leaf di Amérika Serikat meureunNgecas kandaraan listrik di Cina jeung Amérika Serikat

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | Pébruari 2019 |

kusabab sabagian komitmen awal Nissan pikeun ngaluncurkeun infrastruktur ngecas gancang CHAdeMO di dealerships sareng lokasi kota anu sanés.128 Nepi ka Januari 2019, aya langkung ti 2,900 pangecas gancang CHAdeMO di Amérika Serikat (sareng langkung ti 7,400 di Jepang sareng 7,900 di Éropa).129

Dina 2016, CHAdeMO ngumumkeun éta bakal ningkatkeun standarna tina tingkat ngecas awalna 70

kW nawarkeun 150 kW.130 Dina Juni 2018 CHAdeMO ngumumkeun bubuka 400 kW kamampuhan ngecas, ngagunakeun 1.000 V, 400 amp kabel cair-tiis. Pangecas anu langkung luhur bakal sayogi pikeun nyumponan kabutuhan kendaraan komersial ageung sapertos treuk sareng beus.131

Standar ngecas kadua di Amérika Serikat katelah CCS atanapi SAE Combo. Ieu dirilis dina 2011 ku grup pabrik mobil Éropa jeung AS. kecapcombonunjukkeun yén colokan ngandung duanana ngecas AC (nepi ka 43 kW) jeung ngecas DC.132 Dina

Jérman, koalisi Charging Interface Initiative (CharIN) dibentuk pikeun ngajengkeun nyoko kana CCS anu nyebar. Beda sareng CHAdeMO, colokan CCS ngamungkinkeun DC sareng AC ngecas ku port tunggal, ngirangan rohangan sareng bukaan anu diperyogikeun dina awak kendaraan. Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA sareng Hyundai ngadukung CCS. Tesla ogé geus ngagabung koalisi jeung dina bulan Nopémber 2018 ngumumkeun kandaraan na di Éropa bakal datang dilengkepan CCS ngecas ports.133 The Chevrolet Bolt jeung BMW i3 mangrupakeun diantara EVs populér di Amérika Serikat nu ngagunakeun CCS ngecas. Sanaos pangecas gancang CCS ayeuna nawiskeun ngecas sakitar 50 kW, program Electrify America kalebet ngecas gancang 350 kW, anu tiasa ngeusi batre ampir lengkep dina sakedik 10 menit.

Standar ngecas katilu di Amérika Serikat dioperasikeun ku Tesla, anu ngaluncurkeun jaringan Supercharger proprietary sorangan di Amérika Serikat dina Séptémber 2012.134 Tesla.

Supercharger biasana beroperasi dina 480 volt sareng nawiskeun ngecas maksimal 120 kW. Salaku

Januari 2019, situs wéb Tesla ngadaptarkeun 595 lokasi Supercharger di Amérika Serikat, kalayan tambahan 420 lokasi "énggal-énggal datang".

Dina panalungtikan kami pikeun laporan ieu, kami naroskeun ka anu diwawancara AS naha aranjeunna nganggap kurangna standar nasional tunggal pikeun ngecas gancang DC janten halangan pikeun nyoko EV. Saeutik dijawab satuju. Alesan anu sababaraha standar ngecas gancang DC henteu dianggap masalah kalebet:

● Kalolobaan ngecas EV lumangsung di imah jeung karya, jeung Level 1 jeung 2 carjer.

● Seueur infrastruktur ngecas umum sareng tempat kerja dugi ka ayeuna parantos nganggo pangecas Level 2.

● Adapters sadia nu ngidinan boga EV ngagunakeun paling DC chargers gancang, sanajan EV jeung carjer ngagunakeun standar ngecas béda. (Iwal utama, jaringan Tesla supercharging, ngan kabuka pikeun kandaraan Tesla.) Utamana, aya sababaraha masalah ngeunaan kasalametan adaptor gancang-ngecas.

● Kusabab colokan na konektor ngagambarkeun perséntase leutik biaya stasiun gancang-ngecas, ieu presents saeutik tantangan teknis atawa finansial ka nu boga stasiun sarta bisa dibandingkeun jeung hoses pikeun béngsin octane béda dina stasiun fueling. Seueur stasiun ngecas umum gaduh sababaraha colokan napel dina pos ngecas tunggal, ngamungkinkeun sagala jinis EV ngecas di dinya. Mémang, seueur yurisdiksi ngabutuhkeun atanapi ngadorong ieu.Ngecas kandaraan listrik di Cina jeung Amérika Serikat

38 | PUSAT ON kawijakan énergi global | COLUMBIA SIPA

Sababaraha produsén mobil nyarios yén jaringan ngecas ekslusif ngagambarkeun strategi kompetitif. Claas Bracklo, kapala éléktromobilitas di BMW sareng pupuhu CharIN, nyatakeun dina 2018, "Kami parantos ngadegkeun CharIN pikeun ngawangun posisi kakuatan." 137 Seueur pamilik Tesla sareng investor nganggap jaringan supercharger proprietary na mangrupikeun titik jual, sanaos Tesla terus nganyatakeun. kahayang pikeun ngidinan model mobil séjén ngagunakeun jaringan na disadiakeun aranjeunna nyumbangkeun waragad sabanding jeung usage.138 Tesla oge bagian tina CharIN promosi CCS. Dina Nopémber 2018, éta ngumumkeun yén mobil Model 3 anu dijual di Éropa bakal dilengkepan palabuhan CCS. Pamilik Tesla ogé tiasa mésér adaptor pikeun ngaksés pangecas gancang CHAdeMO.139

C. Ngecas Protokol Komunikasi Ngecas protokol komunikasi diperlukeun pikeun ngaoptimalkeun ngecas pikeun kaperluan pamaké (pikeun ngadeteksi kaayaan muatan, tegangan batré jeung kaamanan) jeung grid (kaasup

kapasitas jaringan distribusi, harga waktos-of-pamakéan sarta ukuran respon paménta).140 Cina GB / T na CHAdeMO ngagunakeun protokol komunikasi katelah BISA, bari CCS jalan kalawan protokol PLC. Protokol komunikasi terbuka, sapertos Open Charge Point Protocol (OCPP) anu dikembangkeun ku Open Charging Alliance, beuki populer di Amérika Serikat sareng Eropa.

Dina panilitian kami pikeun laporan ieu, sababaraha anu diwawancara AS nyarioskeun gerakan ka arah protokol komunikasi sareng parangkat lunak salaku prioritas kawijakan. Khususna, sababaraha proyék ngecas umum anu nampi dana dina American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) dicutat salaku parantos milih ngical paralatan anu gaduh platform proprietary anu salajengna ngalaman kasusah kauangan, nyésakeun parangkat rusak anu peryogi ngagantian.141 Paling kota, utilitas, sareng ngecas. jaringan anu dikontak pikeun ulikan ieu nyatakeun dukungan pikeun protokol komunikasi kabuka sareng insentif pikeun ngaktipkeun host jaringan ngecas pikeun ngalihkeun panyadia sacara lancar.142

D. Waragad

Pangecas bumi langkung mirah di Cina tibatan di Amérika Serikat. Di Cina, pangecas bumi anu dipasang dina témbok 7 kW biasa dijual sacara online antara RMB 1,200 sareng RMB 1,800.143 Pamasangan peryogi biaya tambahan. (Kaseueuran pameseran EV swasta nganggo carjer sareng instalasi kalebet.) Di Amérika Serikat, harga pangecas bumi Level 2 dina kisaran $450- $600, ditambah rata-rata $500 kanggo pamasangan.144 Alat ngecas gancang DC nyata langkung mahal di duanana nagara. Waragad rupa-rupa lega. Hiji ahli Cina diwawancara pikeun laporan ieu diperkirakeun yén masang 50 kW DC ngecas gancang pos di Cina ilaharna waragad antara RMB 45,000 na RMB 60,000, kalawan pos ngecas sorangan akuntansi pikeun kasarna RMB 25,000 - RMB 35,000 jeung cabling, infrastruktur underground jeung akuntansi tanaga gawé. pikeun sésana.145 Di Amérika Serikat, DC ngecas gancang bisa ngarugikeun puluhan rébu dollar per pos. Variabel utama anu mangaruhan biaya pamasangan alat ngecas gancang DC kalebet kabutuhan pikeun trenching, upgrades trafo, sirkuit anyar atanapi ditingkatkeun sareng panel listrik sareng pamutahiran estetika. Signage, permitting jeung aksés pikeun nu cacad mangrupakeun considerations tambahan.146

E. Ngecas Nirkabel

Ngecas nirkabel nawiskeun sababaraha kaunggulan, kalebet estetika, ngahemat waktos sareng betah dianggo.

Ieu sadia dina 1990s pikeun EV1 (hiji mobil listrik mimiti) tapi jarang kiwari.147 Wireless EV Sistim ngecas ditawarkeun rentang online dina biaya ti $1,260 nepi ka sabudeureun $3,000.148 Wireless EV ngecas mawa pinalti efisiensi, kalawan sistem ayeuna nawarkeun efisiensi ngecas sakitar 85%.149 Produk ngecas nirkabel ayeuna nawiskeun transfer daya 3–22 kW; carjer nirkabel sadia pikeun sababaraha model EV tina muatan Plugless boh 3,6 kW atawa 7,2 kW, sarua jeung Level 2 ngecas.150 Bari loba pamaké EV nganggap ngecas nirkabel teu patut biaya tambahan, 151 sababaraha analis geus ngaramalkeun téhnologi nu enggal bakal nyebar, sareng sababaraha produsén mobil parantos ngumumkeun yén aranjeunna bakal nawiskeun ngecas nirkabel salaku pilihan pikeun EV ka hareup. Ngecas nirkabel bisa jadi pikaresepeun pikeun kandaraan tangtu jeung ruteu tangtu, kayaning beus umum, sarta eta oge geus diusulkeun pikeun jalan raya listrik hareup, sanajan biaya tinggi, efisiensi ngecas low jeung speeds ngecas slow bakal drawbacks.152

F. Ganti Batré

Kalayan téknologi swapping batré, kandaraan listrik tiasa ngagentos batréna anu béak ka batur anu dicas pinuh. Ieu bakal nyirorot shorten waktu diperlukeun pikeun ngecas hiji EV, kalawan kauntungan poténsi signifikan pikeun supir.

Sababaraha kota sareng perusahaan Cina ayeuna nuju ékspérimén sareng swap batré, kalayan fokus kana EV armada tinggi-manfaat, sapertos taksi. Kota Hangzhou geus deployed accu swapping pikeun armada taksi na, nu ngagunakeun Zotye EVs.155 lokal dijieun Beijing geus diwangun sababaraha stasiun batré-swap dina usaha dirojong ku automaker lokal BAIC. Dina ahir 2017, BAIC ngumumkeun rencana pikeun ngawangun 3.000 stasiun swapping nasional ku 2021.156 Startup EV Cina NIO ngarencanakeun pikeun ngadopsi téhnologi batré-swap pikeun sababaraha kandaraan sarta ngumumkeun éta bakal ngawangun 1.100 stasiun swapping di Cina.157 Sababaraha kota di Cina— kaasup Hangzhou jeung Qingdao-ogé geus dipaké swap batré pikeun beus.158

Di Amérika Serikat, sawala ngeunaan swap batré luntur sanggeus bangkrut 2013 ngamimitian batré-swap Israél Project Better Place, nu geus ngarencanakeun jaringan stasiun swapping pikeun mobil panumpang.153 Dina 2015, Tesla ninggalkeun rencana stasiun swapping na sanggeus ngawangun ngan hiji. fasilitas démo, blaming kurangna minat konsumen. Aya sababaraha percobaan anu lumangsung ngeunaan swapping batré di Amérika Serikat kiwari.154 Turunna dina biaya batré, jeung meureun dina extent Lesser deployment infrastruktur DC ngecas gancang, geus dipikaresep ngurangan daya tarik swapping batré di Amérika Sarikat.

Nalika swapping batré nawiskeun sababaraha kaunggulan, éta ogé ngagaduhan kalemahan anu penting. Batré EV beurat sareng biasana aya di handapeun kendaraan, ngabentuk komponén struktural integral kalayan kasabaran rékayasa minimal pikeun alignment sareng sambungan listrik. Batré ayeuna biasana ngabutuhkeun cooling, sarta nyambungkeun jeung megatkeun sambungan sistem cooling hese.159 Kusabab ukuran jeung beurat maranéhanana, sistem batré kudu pas sampurna pikeun nyegah rattling, ngurangan maké jeung tetep wahana dipuseurkeun. Arsitéktur batré skateboard umum dina EVs kiwari ngaronjatkeun kaamanan ku nurunkeun puseur beurat wahana sarta ngaronjatkeun panyalindungan kacilakaan di hareup jeung pungkur. Batré anu tiasa dicabut anu aya dina kalapa atanapi di tempat sanés bakal kakurangan kauntungan ieu. Kusabab paling boga kandaraan muatan utamana di imah atawaNgecas kandaraan listrik di Cina jeung Amérika Serikatdi tempat kerja, swapping batré teu merta bakal ngabéréskeun masalah infrastruktur ngecas- éta ngan bakal mantuan alamat ngecas umum jeung rentang. Sareng kusabab kalolobaan produsén mobil henteu daék ngabakukeun bungkus batré atanapi desain — mobil dirancang sakitar batré sareng motorna, ngajantenkeun ieu mangrupikeun nilai proprietary 160 - swap batré tiasa ngabutuhkeun jaringan stasiun swapping anu misah pikeun unggal perusahaan mobil atanapi alat swap anu misah pikeun modél anu béda-béda. ukuran kandaraan. Sanaos treuk swap batré sélulér parantos diusulkeun, 161 modél bisnis ieu tacan dilaksanakeun.