Ev Charger Technologies

EV-ŝargaj teknologioj en Ĉinio kaj Usono estas larĝe similaj. En ambaŭ landoj, ŝnuroj kaj ŝtopiloj estas la superforte domina teknologio por ŝargi elektrajn veturilojn. (Sendrata ŝarĝo kaj baterio-interŝanĝo havas maksimume negravan ĉeeston.) Estas diferencoj inter la du landoj rilate al ŝarĝaj niveloj, ŝarĝaj normoj kaj komunikaj protokoloj. Ĉi tiuj similecoj kaj diferencoj estas diskutitaj malsupre.

A. Ŝargaj Niveloj

En Usono, granda kvanto da EV-ŝargado okazas je 120 voltoj uzante nemodifitajn hejmajn murelirejojn. Ĉi tio estas ĝenerale konata kiel Nivelo 1 aŭ "fluta" ŝargado. Kun ŝarĝo de Nivelo 1, tipa baterio de 30 kWh daŭras proksimume 12 horojn por iri de 20% al preskaŭ plena ŝarĝo. (Ekzistas neniuj 120 voltaj ellasejoj en Ĉinio.)

Kaj en Ĉinio kaj Usono, granda kvanto da EV-ŝargado okazas je 220 voltoj (Ĉinio) aŭ 240 voltoj (Usono). En Usono, tio estas konata kiel Nivelo 2 ŝargado.

Tia ŝargado povas okazi kun nemodifitaj ellasejoj aŭ specialeca EV-ŝarga ekipaĵo kaj tipe uzas proksimume 6-7 kW da potenco. Dum ŝargado je 220-240 voltoj, tipa 30 kWh baterio bezonas proksimume 6 horojn por iri de 20% al preskaŭ plena ŝargo.

Fine, kaj Ĉinio kaj Usono havas kreskantajn retojn de Dc rapidaj ŝargiloj, kutime uzante 24 kW, 50 kW, 100 kW aŭ 120 kW de potenco. Kelkaj stacioj povas oferti 350 kW aŭ eĉ 400 kW da potenco. Ĉi tiuj PK rapidaj ŝargiloj povas preni veturilan baterion de 20% ĝis preskaŭ plena ŝarĝo en tempoj kiuj iras de proksimume unu horo ĝis eĉ nur 10 minutoj.

Tablo 6:Plej oftaj ŝarĝaj niveloj en Usono

Fonto: Usona Departemento pri Energio

B. Ŝargaj Normoj

mi. Ĉinio

Ĉinio havas unu tutlandan normon pri rapida ŝargado de EV. Usono havas tri normojn pri rapida ŝargado de EV.

La ĉina normo estas konata kiel Ĉinio GB/T. (La inicialojGBsignifas nacian normon.)

Ĉinio GB/T estis liberigita en 2015 post pluraj jaroj da evoluo.124 Ĝi nun estas deviga por ĉiuj novaj elektraj veturiloj venditaj en Ĉinio. Internaciaj aŭtoproduktantoj, inkluzive de Tesla, Nissan kaj BMW, adoptis la GB/T-normon por siaj EVs venditaj en Ĉinio. GB/T nuntempe permesas rapidan ŝargon je maksimumo de 237.5 kW da produktado (ĉe 950 V kaj 250 amperoj), kvankam multaj

Ĉinaj PK rapidaj ŝargiloj ofertas 50 kW ŝargadon. Nova GB/T estos publikigita en 2019 aŭ 2020, kiu laŭdire ĝisdatigos la normon por inkluzivi ŝargadon ĝis 900 kW por pli grandaj komercaj veturiloj. GB/T estas nur-ĉina normo: la malmultaj Ĉini-fabrikitaj EV-oj eksportitaj eksterlande uzas aliajn normojn.125

En aŭgusto 2018, la Ĉina Elektro-Konsilio (CEC) anoncis memorandon de kompreno kun la reto CHAdeMO, bazita en Japanio, por kune disvolvi ultrarapidan ŝargadon. La celo estas kongruo inter GB/T kaj CHAdeMO por rapida ŝarĝo. La du organizoj partneros por vastigi la normon al landoj preter ?inio kaj Japanio.126

ii. Usono

En Usono, ekzistas tri EV-ŝargaj normoj por DC-rapida ŝarĝo: CHAdeMO, CCS SAE Combo kaj Tesla.

CHAdeMO estis la unua EV-rapid-ŝarga normo, datrilatante al 2011. Ĝi estis evoluigita fare de Tokio

Electric Power Company kaj signifas "Charge to Move" (vortludo en la japana).127 CHAdeMO estas nuntempe uzata en Usono en la Nissan Leaf kaj Mitsubishi Outlander PHEV, kiuj estas inter la plej vendataj elektraj veturiloj. La sukceso de La Folio en Usono povas estiŜARGO DE ELEKTRO VEHIBILOJ EN ĈINIO KAJ Unuiĝintaj Ŝtatoj

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | FEBRUARO 2019 |

parte pro la frua engaĝiĝo de Nissan disvastigi CHAdeMO-rapid-ŝargan infrastrukturon ĉe koncesioj kaj aliaj urbaj lokoj.128 En januaro 2019, ekzistis pli ol 2,900 CHAdeMO-rapidŝargiloj en Usono (same pli ol 7,400 en Japanio kaj 7,900). en Eŭropo).129

En 2016, CHAdeMO sciigis ke ĝi ĝisdatigus sian normon de sia komenca ŝargadofteco de 70

kW por oferti 150 kW.130 En junio 2018 CHAdeMO anoncis la enkondukon de 400 kW ŝargkapablo, uzante 1,000 V, 400 amp likva-malvarmigitajn kablojn. La pli alta ŝarĝo estos disponebla por kontentigi la bezonojn de grandaj komercaj veturiloj kiel kamionoj kaj busoj.131

Dua ŝarga normo en Usono estas konata kiel CCS aŭ SAE Combo. Ĝi estis liberigita en 2011 fare de grupo de eŭropaj kaj usonaj aŭtoproduktantoj. La vortokomboindikas, ke la ŝtopilo enhavas kaj AC-ŝarĝadon (ĝis 43 kW) kaj DC-ŝarĝadon.132 In

Germanio, la Charging Interface Initiative (CharIN) koalicio estis formita por rekomendi por la ĝeneraligita adopto de CCS. Male al CHAdeMO, CCS-ŝtopilo ebligas DC kaj AC ŝargadon per ununura haveno, reduktante la spacon kaj malfermaĵojn necesajn sur la veturilo-karoserio. Jaguaro,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA kaj Hyundai subtenas CCS. Tesla ankaŭ aliĝis al la koalicio kaj en novembro 2018 anoncis, ke ĝiaj veturiloj en Eŭropo venos ekipitaj per CCS-ŝarĝaj havenoj.133 La Chevrolet Bolt kaj BMW i3 estas inter la popularaj EV-oj en Usono, kiuj uzas CCS-ŝarĝadon. Dum nunaj rapidaj ŝargiloj CCS ofertas ŝarĝon je ĉirkaŭ 50 kW, la programo Electrify America inkluzivas rapidan ŝargon de 350 kW, kiu povus ebligi preskaŭ kompletan ŝargon en nur 10 minutoj.

La tria ŝarga normo en Usono estas funkciigita fare de Tesla, kiu lanĉis sian propran proprietan Supercharger-reton en Usono en septembro 2012.134 Tesla

Superŝargiloj kutime funkcias je 480 voltoj kaj ofertas ŝargadon je maksimumo de 120 kW. Kiel

de januaro 2019, la retejo de Tesla listigis 595 lokojn de Superŝargiloj en Usono, kun pliaj 420 lokoj "baldaŭ."135 En majo 2018, Tesla sugestis, ke en la estonteco ĝiaj Superŝargiloj povus atingi potenconivelojn ĝis 350 kW.136

En nia esplorado por ĉi tiu raporto, ni demandis usonajn intervjuitojn ĉu ili konsideris la mankon de ununura nacia normo por DC-rapida ŝargado kiel baro al EV-adopto. Malmultaj respondis jese. La kialoj, ke pluraj normoj pri rapida ŝargado de DC ne estas konsiderataj kiel problemo, inkluzivas:

● Plej multe de la EV-ŝargado okazas hejme kaj en la laboro, kun Ŝargiloj de Nivelo 1 kaj 2.

● Multo de la publika kaj laboreja ŝarga infrastrukturo ĝis nun uzis la Nivelon 2-ŝargilojn.

● Estas disponeblaj adaptiloj, kiuj permesas al posedantoj de EV uzi plej multajn rapidajn ŝargilojn de DC, eĉ se la EV kaj ŝargilo uzas malsamajn ŝargajn normojn. (La ĉefa escepto, la Tesla superŝarga reto, estas malfermita nur al Tesla veturiloj.) Precipe, estas iuj zorgoj pri la sekureco de rapid-ŝargaj adaptiloj.

● Ĉar la ŝtopilo kaj konektilo reprezentas malgrandan procenton de la kosto de rapida ŝarĝa stacio, ĉi tio prezentas malmulte da teknika aŭ financa defio al stacidomoj kaj povus esti komparita kun la hosoj por malsamaj oktanaj benzinoj ĉe benzinstacio. Multaj publikaj ŝargstacioj havas plurajn ŝtopilon alkroĉitajn al ununura ŝargfosto, permesante al ajna tipo de EV ŝargi tie. Efektive, multaj jurisdikcioj postulas aŭ instigas tion.ŜARGO DE ELEKTRO VEHIBILOJ EN ĈINIO KAJ Unuiĝintaj Ŝtatoj

38 | CENTRO PRI TUTMUNDA ENERGIA POLITIKO | COLUMBIA SIPA

Iuj aŭtoproduktantoj diris, ke ekskluziva ŝarga reto reprezentas konkurencivan strategion. Claas Bracklo, estro de elektromoveco ĉe BMW kaj prezidanto de CharIN, deklaris en 2018, "Ni fondis CharIN por konstrui pozicion de potenco."137 Multaj Teslo-posedantoj kaj investantoj konsideras ĝian proprietan superŝargilreton vendpunkto, kvankam Tesla daŭre esprimas. volemo permesi al aliaj aŭtomodeloj uzi ĝian reton kondiĉe ke ili kontribuas financadon proporcia al uzado.138 Tesla ankaŭ estas parto de CharIN antaŭeniganta CCS. En novembro 2018, ĝi sciigis ke modelo 3-aŭtoj venditaj en Eŭropo venus ekipitaj per CCS-havenoj. Tesla posedantoj ankaŭ povas aĉeti adaptilojn por aliri CHAdeMO-rapidajn ŝargilojn.139

C. Ŝargaj Komunikaj Protokoloj Ŝargaj komunikadaj protokoloj estas necesaj por optimumigi ŝargadon por la bezonoj de la uzanto (por detekti staton de ŝargo, bateriotensio kaj sekureco) kaj por la reto (inkluzive de ŝarĝo).

kapablo de distribua reto, prezoj de tempo de uzo kaj mezuroj de respondo al postulo).140 Ĉinio GB/T kaj CHAdeMO uzas komunikan protokolon konatan kiel CAN, dum CCS funkcias kun la PLC-protokolo. Malfermaj komunikadaj protokoloj, kiel la Open Charge Point Protocol (OCPP) evoluigita fare de la Open Charging Alliance, iĝas ĉiam pli popularaj en Usono kaj Eŭropo.

En nia esplorado por ĉi tiu raporto, pluraj usonaj intervjuitoj citis la movon al malfermaj komunikadaj protokoloj kaj programaro kiel politika prioritato. Aparte, kelkaj publikaj ŝargaj projektoj kiuj ricevis financadon sub la Usona Reakiro kaj Reinvesto-Leĝo (ARRA) estis cititaj kiel elektis vendistojn kun proprietaj platformoj kiuj poste spertis monmalfacilaĵojn, lasante rompitajn ekipaĵojn kiuj postulis anstataŭaĵon.141 Plej multaj urboj, servaĵoj kaj ŝargado. retoj kontaktitaj por ĉi tiu studo esprimis subtenon por malfermaj komunikaj protokoloj kaj instigoj por ebligi ŝargajn retgastigantojn perfekte ŝanĝi provizantojn.142

D. Kostoj

Hejmaj ŝargiloj estas pli malmultekostaj en Ĉinio ol en Usono. En Ĉinio, tipa 7 kW surmura hejma ŝargilo vendeblas interrete inter RMB 1,200 kaj RMB 1,800.143 Instalado postulas kroman koston. (La plej multaj privataj EV-aĉetoj venas kun ŝargilo kaj instalaĵo inkluzivita.) En Usono, Nivelo 2 hejmaj ŝargiloj kostas en la intervalo de $450-$600, plus mezumo de proksimume $500 por instalado.144 DC-rapida ŝarga ekipaĵo estas signife pli multekosta en ambaŭ landoj. Kostoj varias vaste. Unu ĉina fakulo intervjuita por ĉi tiu raporto taksis, ke instali 50 kW DC-rapidŝargan postenon en Ĉinio kutime kostas inter RMB 45,000 kaj RMB 60,000, kun la ŝargado mem respondecas pri proksimume RMB 25,000 - RMB 35,000 kaj kablado, subtera infrastrukturo kaj laborkontado. por la resto.145 En Usono, DC-rapida ŝargado povas kosti dekojn da miloj da dolaroj po poŝto. Gravaj variabloj influantaj la koston de instalo de DC-rapida ŝarga ekipaĵo inkluzivas la bezonon de tranĉeo, transformilĝisdatigaĵoj, novaj aŭ ĝisdatigitaj cirkvitoj kaj elektraj paneloj kaj estetikaj ĝisdatigoj. Signado, permesado kaj aliro por handikapuloj estas pliaj konsideroj.146

E. Sendrata Ŝargado

Sendrata ŝarĝo ofertas plurajn avantaĝojn, inkluzive de estetiko, tempoŝparo kaj facileco de uzo.

Ĝi estis havebla en la 1990-aj jaroj por la EV1 (frua elektra aŭto) sed estas malofta hodiaŭ.147 Sendrataj EV-ŝargaj sistemoj ofertis interretan koston de $1,260 ĝis ĉirkaŭ $3,000.148 Sendrata EV-ŝargado portas efikecpunon, kun nunaj sistemoj proponantaj ŝargan efikecon de ĉirkaŭ 85%.149 Nunaj sendrataj ŝargaj produktoj ofertas potencotransigo de 3–22 kW; sendrataj ŝargiloj haveblaj por pluraj EV-modeloj de Plugless-ŝarĝo ĉe aŭ 3.6 kW aŭ 7.2 kW, ekvivalenta al Nivelo 2 ŝargado.150 Dum multaj EV-uzantoj konsideras sendratan ŝargadon ne valoras la kroman koston,151 iuj analizistoj antaŭvidis ke la teknologio baldaŭ estos disvastigita, kaj pluraj aŭtoproduktantoj anoncis, ke ili ofertos sendratan ŝargon kiel opcion sur estontaj EVs. Sendrata ŝargado povus esti alloga por certaj veturiloj kun difinitaj itineroj, kiel publikaj busoj, kaj ĝi ankaŭ estis proponita por estontaj elektraj ŝoseaj vojoj, kvankam alta kosto, malalta ŝargado-efikeco kaj malrapida ŝarga rapideco estus malavantaĝoj.152

F. Bateria Interŝanĝo

Kun bateria interŝanĝa teknologio, elektraj veturiloj povus interŝanĝi siajn elĉerpitajn bateriojn kontraŭ aliaj plene ŝargitaj. Tio draste mallongigus la tempon necesan por reŝargi EV, kun signifaj eblaj avantaĝoj por ŝoforoj.

Pluraj ĉinaj urboj kaj kompanioj nuntempe eksperimentas kun interŝanĝado de baterioj, kun fokuso sur alt-uzaj flotaj EV-oj, kiel taksioj. La urbo Hangzhou deplojis baterian interŝanĝon por sia taksiofloto, kiu uzas loke faritajn Zotye EVs.155 Pekino konstruis plurajn bateriajn interŝanĝajn staciojn en penado subtenata de loka aŭtoproduktanto BAIC. Fine de 2017, BAIC anoncis planon konstrui 3,000 interŝanĝajn staciojn tutlande antaŭ 2021.156 La ĉina EV-noventrepreno NIO planas adopti baterian interŝanĝan teknologion por kelkaj el siaj veturiloj kaj anoncis, ke ĝi konstruos 1,100 interŝanĝajn staciojn en Ĉinio.157 Pluraj urboj en Ĉinio— inkluzive de Hangzhou kaj Qingdao—ankaŭ uzis baterian interŝanĝon por busoj.158

En Usono, diskuto pri baterio-interŝanĝo forvelkis post la bankroto (2013) de israela baterio-interŝanĝa noventrepreno Project Better Place, kiu planis reton de interŝanĝaj stacioj por personaŭtoj.153 En 2015, Tesla prirezignis siajn interŝanĝajn stacioplanojn post konstruado de nur unu. pruvinstalaĵo, kulpigante mankon de konsumantintereso. Estas malmultaj, aŭ iuj, eksperimentoj survoje kun respekto al bateria interŝanĝado en Usono hodiaŭ.154 La malkresko de bateriaj kostoj, kaj eble malpligrade la disfaldiĝo de DC-rapidŝarga infrastrukturo, verŝajne reduktis la altiron de bateria interŝanĝado en la Usono.

Dum bateria interŝanĝo ofertas plurajn avantaĝojn, ĝi ankaŭ havas rimarkindajn malavantaĝojn. EV-baterio estas peza kaj tipe situanta ĉe la fundo de la veturilo, formante integritan strukturan komponenton kun minimumaj inĝenieristiktoleremoj por paraleligo kaj elektraj ligoj. La hodiaŭaj kuirilaroj kutime postulas malvarmigon, kaj konekti kaj malkonekti malvarmigajn sistemojn estas malfacilaj.159 Pro sia grandeco kaj pezo, bateriosistemoj devas perfekte konveni por eviti bruadon, redukti eluziĝon kaj teni la veturilon centrita. Skateboard-bateria arkitekturo ofta en hodiaŭaj EV-oj plibonigas sekurecon malaltigante la centron de pezo de la veturilo kaj plibonigante kontraŭprotekton antaŭ kaj malantaŭe. Forpreneblaj baterioj situantaj en la kofro aŭ aliloke malhavus ĉi tiun avantaĝon. Ĉar plej multaj veturiloj posedantoj ŝargas ĉefe hejme aŭŜARGO DE ELEKTRO VEHIBILOJ EN ĈINIO KAJ Unuiĝintaj Ŝtatojĉe la laboro, interŝanĝado de kuirilaro ne nepre solvus la problemojn pri ŝargado de infrastrukturoj— ĝi nur helpus trakti publikan ŝargadon kaj intervalon. Kaj ĉar la plej multaj aŭtoproduktantoj ne volas normigi bateriopakaĵojn aŭ dezajnojn—aŭtoj estas dezajnitaj ĉirkaŭ siaj baterioj kaj motoroj, igante ĉi tion ŝlosila proprieta valoro160—baterioŝanĝo eble postulos apartan interŝanĝan stacian reton por ĉiu aŭtokompanio aŭ apartan interŝanĝan ekipaĵon por malsamaj modeloj kaj grandecoj de veturiloj. Kvankam oni proponis poŝtelefonajn interŝanĝajn kamionojn161, ĉi tiu komercmodelo ankoraŭ devas esti efektivigita.