Переоборудование станций современных электромобилей для зарядки суперконденсаторов

Аннотация

В статье рассмотрены вопросы переоборудования станций зарядки АКБ (аккумуляторных батарей) современных электромобилей для зарядки других источников электрической энергии, в частности суперконденсаторов, установленных на электромобилях.

Переоборудование станций современных электромобилей для зарядки суперконденсаторов

Автопроизводители электромобилей активно разрабатывают новые технологии, которые должны увеличить дальность поездки от одной зарядки или использовать кратковременные подзарядки на пути следования. [1 ]

Зарядить автомобиль на данный момент можно тремя основными способами, различающимися по времени заряда:

1. 8-12 часов для полной зарядки для Leaf Nissan или до 30 часов для Tesla – от однофазной бытовой сети с напряжением 220 В.
2. от 4 до 8 часов от промышленной 3-х фазной сети с напряжением 380 В на АЗС и паркингах.
3. 30-60 минут для зарядки АКБ до 80% емкости от ускоренных зарядок с большой отдаваемой мощностью.

Один из самых популярных электромобилей Тесла модели С  (Model  S) может зарядиться от полтора часа до 80% с помощью станции быстрой зарядки Supercharger V1/V2 ограниченной по мощности до 120 кВт. Станцией быстрой зарядки Supercharger V3 с удвоенной мощностью (250 кВт) от 50 минут до часа.

В последнее время появилось большое количество новых моделей электромобилей, которые требуют специальных зарядных станций. Заряжать такие авто можно и от обычной розетки 220 в. Однако это займет более 10 часов. Для электромобилей нового поколения специалисты швейцарской компании АВВ создали зарядное устройство Terra High Power DC с максимальной мощностью 350 кВт. Terra High Power DC может обеспечить сверхскоростную зарядку батарей электромобилей – за 8 минут. 

Зарядка Terra HP 3-поколения благодаря технологии распределения мощности АВВ Dynamic DCможет заряжать один автомобиль мощностью до 350 кВт и током до 500 А или два автомобиля мощностью каждого до 175 кВт и 375 А.

Следующий шаг фирмы разработать и создать самую мощную и быструю зарядку для электромобилей Terra High Power DC с максимальной мощностью – 450 кВт, что в три-четыре раза выше мощности зарядных станций Tesla Supercharges V1/V2 и почти в полтора раза большеSupercharges V3. Только некоторые автомобили могут воспользоваться зарядкой с такой большой мощностью (большинство фирм выпускают электромобили, которые заряжаются от зарядок с мощностью до 50 кВт). Nissan Leaf начиная с 2018 года и Tesla Model 3 и выше могут заряжаться от зарядок с мощностью до 100 кВт.

Зарядные станции, которые применяются сейчас, могут выдавать мощность значительно меньше СНАdeMO – до 62,6 кВт; JI772 level 2 – 18.2 кВт, Tesla Supercharger для Model S до 120 кВт.   

Появление новых мощных автоаккумуляторов и использование суперконденсаторов способных выдерживать режим быстрой зарядки ведет к тому, что будут востребованы и более мощные, быстрые зарядки с большими зарядными токами. Целесообразность применения в системе питания электромобилей суперконденсаторов, обьясняется тем, что время их зарядки/разрядки равно 50-60 секунд [2]. Сборка из пяти-шести ионисторов емкость 350 F каждый, выдает токи 350 А и выше, что дает возможность в широком применении таких устройств. Зарядка суперконденсаторов может происходить как при движении по дороге, оснащенной беспроводными зарядными станциями в дорожном полотне или при кратковременной остановке с быстрой зарядкой большими токами. По данным института Кванджоу, новый суперконденсатор уже может накапливать такое количество энергии как литий-ионная батарея такого же веса – со временем зарядки менее четырех минут. Создать возможности для заряда таких суперконденсаторов возможно и на существующих зарядках для АКБ эдектромобилей, если они смогут обеспечить значительные токи заряда (уровня 350-500 Ампер 500 кВт.) (Суперконденсаторы быстро заряжаются, время заряда зависит от того, какой ток может обеспечить зарядное устройство.) На обычную электрозаправку подводится 3-х фазная система питания мощностью от 350 кВт, подключаются кабели зарядки, способные пропускать токи до 300-350- Ампер и рассчитанные на напряжения постоянного тока до 1000 Вольт. Устройство фирмы АВВ рассчитаны на напряжение 150-920 Вольт, устройства для заряда Nissan Leaf – до 480 Вольт). С помощью модернизированных зарядных заправок можно будет осуществлять зарядку суперконденсаторов до 8 % номинальной емкости за несколько минут. Для этого потребуются кабельные соединения, рассчитанные на указанные выше токи. Так сечение медных шин при токах 500 А составит более 120 мм²/- Контроль процессом заряда-разряда может быть осуществлен с помощью устройства заряда-разряда [ 3].

Авторы статьи:

Федорец С.Г., ведущий конструктор УКРНИИТМ (Украинский научно-исследовательский институт технологий и машиностроения), г. Днепр, Украина

Божок И.М., главный инженер УКРНИИТМ, г. Днепр, Украина

Мазан Н.Н., инженер УКРНИИТМ, г. Днепр, Украина

Федоров С.И., ст.преподаватель кафедры Электротехники, Национальный технический универститет «Днепровская политехника» (НТУ «ДП»), г. Днепр, Украина.

Литература:

1. Рогоза М.А., Бородай В.А., Нестерова Е.Ю., Кошеленко Е.В., Федоров С.И. Скоростное обслуживание тяговых аккумуляторов современных транспортных средств. Проблемы использования информационных технологий в образовании, науке и промышленности: ХV11 международная конф. ( 24 ноября 2022 г., г. Днепр): сб. науч. пр/ред.кол.: А.А.Азюковский и др.: М-во образования и науки Украины, Нац.Техн. Ун-т «Днепровская политехника». Днепр: НТУ «ДП», 2022 № 7 С. 57-58.
2. Shurygina.  Supercapacitors. Assistans or possible competitors to battery power supplies. “Electronics: Science, Technology; Business”, Issue № 3/2003.
3. Ukrainian Patent № 146811 U, 18.03.2021./ Fedoretz S.G., Bozhok I.M., Mazan N.M.

_____________________________________________________

✒️Подписывайтесь на наш Telegram канал «Гранит науки»
✒️Читайте нас на Яндекс Дзен

📩У нас есть страница на Facebook и Вконтакте
📩Журнал «Гранит Науки» в Тeletype
📩Прислать статью [email protected]
📩Написать редактору [email protected]