Ev Ṣaja Technologies

Awọn imọ-ẹrọ gbigba agbara EV ni Ilu China ati Amẹrika jẹ iru kanna. Ni awọn orilẹ-ede mejeeji, awọn okun ati awọn pilogi jẹ imọ-ẹrọ ti o lagbara pupọju fun gbigba agbara awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina. (Gbigba agbara Alailowaya ati yiyipada batiri ni pupọ julọ niwaju kekere.) Awọn iyatọ wa laarin awọn orilẹ-ede mejeeji pẹlu ọwọ si awọn ipele gbigba agbara, awọn iṣedede gbigba agbara ati awọn ilana ibaraẹnisọrọ. Awọn afijq ati awọn iyatọ wọnyi ni a sọrọ ni isalẹ.

A. Awọn ipele gbigba agbara

Ni Orilẹ Amẹrika, ọpọlọpọ gbigba agbara EV waye ni 120 volts nipa lilo awọn iṣan odi ile ti ko yipada. Eyi ni gbogbogbo mọ bi Ipele 1 tabi gbigba agbara “trickle”. Pẹlu gbigba agbara Ipele 1, batiri 30 kWh aṣoju kan gba to awọn wakati 12 lati lọ lati 20% si gbigba agbara ni kikun. (Ko si awọn iṣan folti 120 ni Ilu China.)

Ni Ilu China ati Amẹrika, idiyele nla ti gbigba agbara EV waye ni 220 volts (China) tabi 240 volts (Amẹrika). Ni Orilẹ Amẹrika, eyi ni a mọ si gbigba agbara Ipele 2.

Iru gbigba agbara le waye pẹlu awọn iÿë ti ko yipada tabi awọn ohun elo gbigba agbara EV amọja ati pe o nlo nipa 6–7 kW ti agbara. Nigbati o ba ngba agbara ni 220–240 volts, aṣoju batiri 30 kWh kan gba to wakati 6 lati lọ lati 20% si gbigba agbara ni kikun.

Nikẹhin, mejeeji China ati Amẹrika ni awọn nẹtiwọọki ti ndagba ti awọn ṣaja iyara DC, ni igbagbogbo lilo 24 kW, 50 kW, 100 kW tabi 120 kW ti agbara. Diẹ ninu awọn ibudo le pese 350 kW tabi paapaa 400 kW ti agbara. Awọn ṣaja iyara DC wọnyi le gba batiri ọkọ lati 20% si gbigba agbara ni kikun ni awọn akoko ti o wa lati aijọju wakati kan si bii iṣẹju mẹwa 10.

Tabili 6:Awọn ipele gbigba agbara ti o wọpọ julọ ni AMẸRIKA

Orisun: Ẹka Agbara AMẸRIKA

B. Awọn Ilana Gbigba agbara

i. China

Ilu China ni boṣewa gbigba agbara iyara EV kan jakejado orilẹ-ede. AMẸRIKA ni awọn iṣedede gbigba agbara iyara EV mẹta.

Iwọnwọn Kannada ni a mọ si China GB/T. (Awọn ibẹrẹGBduro fun boṣewa orilẹ-ede.)

China GB / T ti tu silẹ ni ọdun 2015 lẹhin ọdun pupọ ti idagbasoke.124 O jẹ dandan fun gbogbo awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina mọnamọna tuntun ti a ta ni Ilu China. Awọn adaṣe adaṣe kariaye, pẹlu Tesla, Nissan ati BMW, ti gba boṣewa GB/T fun awọn EV wọn ti wọn ta ni Ilu China. GB/T lọwọlọwọ ngbanilaaye gbigba agbara ni iyara ni iwọn 237.5 kW ti iṣelọpọ (ni 950 V ati 250 amps), botilẹjẹpe ọpọlọpọ

Awọn ṣaja iyara DC ti Ilu China nfunni ni gbigba agbara 50 kW. GB/T tuntun kan yoo jẹ idasilẹ ni ọdun 2019 tabi 2020, eyiti yoo ṣe imudojuiwọn iwọnwọn lati pẹlu gbigba agbara to 900 kW fun awọn ọkọ ayọkẹlẹ iṣowo nla. GB/T jẹ apewọn China-nikan: diẹ ninu awọn EV ti Ilu China ṣe okeere lo awọn iṣedede miiran.125

Ni Oṣu Kẹjọ ọdun 2018, Igbimọ Itanna Ilu China (CEC) ṣe ikede kikọsilẹ oye pẹlu nẹtiwọọki CHAdeMO, ti o da ni Japan, lati ni idagbasoke apapọ gbigba agbara-yara. Ibi-afẹde naa jẹ ibamu laarin GB/T ati CHAdeMO fun gbigba agbara yara. Awọn ajo meji naa yoo ṣe alabaṣepọ lati faagun idiwọn si awọn orilẹ-ede ti o kọja China ati Japan.126

ii. Orilẹ Amẹrika

Ni Orilẹ Amẹrika, awọn iṣedede gbigba agbara EV mẹta wa fun gbigba agbara iyara DC: CHAdeMO, CCS SAE Combo ati Tesla.

CHAdeMO jẹ boṣewa gbigba agbara iyara EV akọkọ, ibaṣepọ si ọdun 2011. O jẹ idagbasoke nipasẹ Tokyo

Ile-iṣẹ Agbara Itanna ati duro fun "Gbigba lati Gbe" ( pun ni Japanese) 127 CHAdeMO ti wa ni lilo lọwọlọwọ ni Orilẹ Amẹrika ni Nissan Leaf ati Mitsubishi Outlander PHEV, eyiti o wa laarin awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina mọnamọna ti o ga julọ. Aṣeyọri Ewe naa ni Ilu Amẹrika le jẹNgba agbara ọkọ ayọkẹlẹ itanna ni Ilu China ati AMẸRIKA

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | FEBRUARY 2019 |

nitori ifaramo ni kutukutu Nissan lati gbe awọn amayederun gbigba agbara iyara ti CHAdeMO jade ni awọn ile itaja ati awọn agbegbe ilu miiran.128 Ni Oṣu Kini ọdun 2019, diẹ sii ju 2,900 CHAdeMO ṣaja iyara ni Ilu Amẹrika (bakannaa diẹ sii ju 7,400 ni Japan ati 7,900) ní Yúróòpù).129

Ni ọdun 2016, CHAdeMO kede pe yoo ṣe igbesoke boṣewa rẹ lati oṣuwọn gbigba agbara akọkọ ti 70

kW lati pese 150 kW.130 Ni Okudu 2018 CHAdeMO kede ifihan agbara gbigba agbara 400 kW, lilo 1,000 V, 400 amp olomi-tutu awọn kebulu. Gbigba agbara ti o ga julọ yoo wa lati pade awọn iwulo awọn ọkọ ayọkẹlẹ iṣowo nla gẹgẹbi awọn oko nla ati awọn ọkọ akero.131

Iwọn gbigba agbara keji ni Amẹrika ni a mọ si CCS tabi SAE Combo. O ti tu silẹ ni ọdun 2011 nipasẹ ẹgbẹ kan ti Ilu Yuroopu ati AMẸRIKA. Ọrọ naakonbotọkasi wipe plug ni awọn mejeeji AC gbigba agbara (ni soke si 43 kW) ati DC gbigba agbara.132 Ni

Jẹmánì, Ibaṣepọ Interface Initiative (CharIN) ti ṣe agbekalẹ lati ṣe agbero fun isọdọmọ ni ibigbogbo ti CCS. Ko dabi CHAdeMO, plug CCS kan jẹ ki DC ati AC gbigba agbara pẹlu ibudo kan, dinku aaye ati awọn ṣiṣi ti o nilo lori ara ọkọ. Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA ati Hyundai atilẹyin CCS. Tesla tun ti darapọ mọ iṣọkan ati ni Oṣu kọkanla 2018 kede awọn ọkọ ayọkẹlẹ rẹ ni Yuroopu yoo wa ni ipese pẹlu awọn ibudo gbigba agbara CCS.133 Chevrolet Bolt ati BMW i3 wa laarin awọn EV olokiki ni Amẹrika ti o lo gbigba agbara CCS. Lakoko ti awọn ṣaja iyara CCS ti o wa lọwọlọwọ nfunni ni gbigba agbara ni ayika 50 kW, eto Electrify America pẹlu gbigba agbara iyara ti 350 kW, eyiti o le jẹ ki idiyele ti o fẹrẹẹ pari ni bii iṣẹju mẹwa 10.

Iwọn gbigba agbara kẹta ni Amẹrika ni o ṣiṣẹ nipasẹ Tesla, eyiti o ṣe ifilọlẹ nẹtiwọọki Supercharger ohun-ini tirẹ ni Amẹrika ni Oṣu Kẹsan 2012.134 Tesla

Superchargers maa n ṣiṣẹ ni 480 volts ati pese gbigba agbara ni o pọju 120 kW. Bi

ti Oṣu Kini Ọdun 2019, oju opo wẹẹbu Tesla ti ṣe atokọ awọn ipo 595 Supercharger ni Amẹrika, pẹlu awọn ipo 420 afikun “nbọ laipẹ.” 135 Ni Oṣu Karun ọdun 2018, Tesla daba pe ni ọjọ iwaju Superchargers rẹ le de awọn ipele agbara bi giga bi 350 kW.136

Ninu iwadii wa fun ijabọ yii, a beere lọwọ awọn oniwadi AMẸRIKA boya wọn ro aini ti boṣewa orilẹ-ede kan fun gbigba agbara iyara DC lati jẹ idena si isọdọmọ EV. Diẹ ni idahun ni idaniloju. Awọn idi ti ọpọlọpọ awọn iṣedede gbigba agbara iyara DC ni a ko ka si iṣoro pẹlu:

● Pupọ gbigba agbara EV waye ni ile ati iṣẹ, pẹlu awọn ṣaja Ipele 1 ati 2.

● Pupọ ti gbogbo eniyan ati awọn amayederun gbigba agbara ni ibi iṣẹ titi di oni ti lo awọn ṣaja Ipele 2.

● Awọn ohun ti nmu badọgba wa ti o gba awọn oniwun EV laaye lati lo ọpọlọpọ awọn ṣaja iyara DC, paapaa ti EV ati ṣaja ba lo awọn iṣedede gbigba agbara oriṣiriṣi. (Iyatọ akọkọ, nẹtiwọọki gbigba agbara Tesla, ṣii nikan si awọn ọkọ ayọkẹlẹ Tesla.) Ni pataki, awọn ifiyesi diẹ wa nipa aabo ti awọn oluyipada gbigba agbara iyara.

● Niwọn bi plug ati asopo naa ṣe aṣoju ipin kekere ti idiyele ti ibudo gbigba agbara ti o yara, eyi n ṣafihan ipenija imọ-ẹrọ tabi inawo diẹ si awọn oniwun ibudo ati pe o le ṣe afiwe awọn okun fun oriṣiriṣi awọn petirolu octane ni ibudo epo. Ọpọlọpọ awọn ibudo gbigba agbara ti gbogbo eniyan ni awọn pilogi pupọ ti a so mọ ifiweranṣẹ gbigba agbara kan, gbigba eyikeyi iru EV lati gba agbara sibẹ. Lootọ, ọpọlọpọ awọn sakani nilo tabi ṣe iwuri eyi.Ngba agbara ọkọ ayọkẹlẹ itanna ni Ilu China ati AMẸRIKA

38 | CENTER LORI OTO AGBARA AGBAYE | COLUMBIA SIPA

Diẹ ninu awọn ti n ṣe ọkọ ayọkẹlẹ ti sọ pe nẹtiwọọki gbigba agbara iyasọtọ duro fun ilana idije kan. Claas Bracklo, ori ti electromobility ni BMW ati alaga ti CharIN, sọ ni ọdun 2018, “A ti ṣeto CharIN lati kọ ipo ti agbara.” itara lati gba awọn awoṣe ọkọ ayọkẹlẹ miiran laaye lati lo nẹtiwọọki rẹ ti wọn ba ṣe alabapin igbeowo ni ibamu si lilo.138 Tesla tun jẹ apakan ti igbega CharIN CCS. Ni Oṣu kọkanla ọdun 2018, o kede pe Awọn ọkọ ayọkẹlẹ 3 Awoṣe ti wọn ta ni Yuroopu yoo wa ni ipese pẹlu awọn ebute oko oju omi CCS. Awọn oniwun Tesla tun le ra awọn oluyipada lati wọle si awọn ṣaja iyara CHAdeMO.139

C. Awọn Ilana Ibaraẹnisọrọ Gbigba agbara Awọn ilana ibaraẹnisọrọ jẹ pataki lati mu gbigba agbara ṣiṣẹ fun awọn iwulo olumulo (lati ṣawari ipo idiyele, foliteji batiri ati ailewu) ati fun akoj (pẹlu

Agbara nẹtiwọọki pinpin, idiyele akoko-ti-lilo ati awọn igbese idahun eletan).140 China GB/T ati CHAdeMO lo ilana ibaraẹnisọrọ ti a mọ bi CAN, lakoko ti CCS ṣiṣẹ pẹlu ilana PLC. Awọn ilana ibaraẹnisọrọ ti ṣiṣi, gẹgẹbi Ilana Open Charge Point Protocol (OCPP) ti o dagbasoke nipasẹ Open Charging Alliance, ti n di olokiki si ni Amẹrika ati Yuroopu.

Ninu iwadii wa fun ijabọ yii, ọpọlọpọ awọn ifọrọwanilẹnuwo AMẸRIKA tọka si gbigbe si awọn ilana ibaraẹnisọrọ ṣiṣi ati sọfitiwia bi pataki eto imulo. Ni pato, diẹ ninu awọn iṣẹ gbigba agbara ti gbogbo eniyan ti o gba igbeowosile labẹ Ofin Imularada ati Imudaniloju Amẹrika (ARRA) ni a tọka si bi yiyan awọn olutaja pẹlu awọn iru ẹrọ ohun-ini ti o ni iriri awọn iṣoro inawo ti o tẹle, ti nlọ awọn ohun elo fifọ ti o nilo rirọpo.141 Pupọ awọn ilu, awọn ohun elo, ati gbigba agbara. awọn nẹtiwọọki ti a kan si fun iwadii yii ṣe afihan atilẹyin fun awọn ilana ibaraẹnisọrọ ṣiṣi ati awọn iwuri lati jẹ ki awọn agbalejo nẹtiwọọki gbigba agbara lati yi awọn olupese pada lainidi.142

D. Awọn idiyele

Awọn ṣaja ile jẹ din owo ni Ilu China ju ti Amẹrika lọ. Ni Ilu Ṣaina, aṣaja ile ti o jẹ deede 7 kW ogiri ti o wa lori ayelujara fun laarin RMB 1,200 ati RMB 1,800.143 Fifi sori nilo idiyele afikun. (Pupọ awọn rira EV ikọkọ wa pẹlu ṣaja ati fifi sori ẹrọ pẹlu.) Ni Amẹrika, awọn ṣaja ile Ipele 2 ni iye owo ni iwọn $450-$600, pẹlu aropin ti aijọju $500 fun fifi sori ẹrọ.144 DC ohun elo gbigba agbara yara jẹ pataki diẹ sii gbowolori ni mejeeji orilẹ-ede. Awọn idiyele yatọ pupọ. Onimọran Kannada kan ṣe ifọrọwanilẹnuwo fun ijabọ yii ṣe iṣiro pe fifi sori ifiweranṣẹ gbigba agbara iyara 50 kW DC ni Ilu China ni idiyele deede laarin RMB 45,000 ati RMB 60,000, pẹlu ifiweranṣẹ gbigba agbara funrararẹ ṣe iṣiro fun aijọju RMB 25,000 - RMB 35,000 ati cabling, awọn amayederun ipamo ati iṣiro iṣẹ. fún ìyókù.145 Ní Orílẹ̀-Èdè Amẹ́ríkà, DC charging fast le na mewa ti egbegberun ti dọla fun post. Awọn oniyipada nla ti o kan idiyele ti fifi ohun elo gbigba agbara iyara DC ni iwulo fun trenching, awọn iṣagbega transformer, awọn iyika tuntun tabi igbegasoke ati awọn panẹli itanna ati awọn iṣagbega ẹwa. Ami, gbigba ati wiwọle fun awọn abirun jẹ afikun ero.146

E. Alailowaya Ngba agbara

Gbigba agbara alailowaya nfunni ni ọpọlọpọ awọn anfani, pẹlu aesthetics, fifipamọ akoko ati irọrun lilo.

O wa ni awọn ọdun 1990 fun EV1 (ọkọ ayọkẹlẹ ina mọnamọna ni kutukutu) ṣugbọn o ṣọwọn loni.147 Awọn ọna ṣiṣe gbigba agbara Alailowaya EV ti a nṣe funni ni iwọn ori ayelujara ni idiyele lati $1,260 si ayika $3,000.148 Gbigba agbara Alailowaya EV gbejade ijiya ṣiṣe, pẹlu awọn ọna ṣiṣe lọwọlọwọ ti n funni ni ṣiṣe gbigba agbara ti ni ayika 85%.149 Awọn ọja gbigba agbara alailowaya lọwọlọwọ pese agbara gbigbe ti 3–22 kW; awọn ṣaja alailowaya ti o wa fun awọn awoṣe EV pupọ lati idiyele Plugless ni boya 3.6 kW tabi 7.2 kW, deede si gbigba agbara Ipele 2.150 Lakoko ti ọpọlọpọ awọn olumulo EV ṣe akiyesi gbigba agbara alailowaya ko tọ si iye owo afikun, 151 diẹ ninu awọn atunnkanka ti sọ asọtẹlẹ pe imọ-ẹrọ yoo wa ni ibigbogbo laipe, ati ọpọlọpọ awọn ti n ṣe ọkọ ayọkẹlẹ ti kede pe wọn yoo funni ni gbigba agbara alailowaya bi aṣayan lori awọn EV iwaju. Gbigba agbara alailowaya le jẹ wuni fun awọn ọkọ ayọkẹlẹ kan pẹlu awọn ipa-ọna ti a ti ṣalaye, gẹgẹbi awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti gbogbo eniyan, ati pe o tun ti ni imọran fun awọn ọna opopona ina mọnamọna ojo iwaju, bi o tilẹ jẹ pe iye owo ti o ga, ṣiṣe gbigba agbara kekere ati awọn iyara gbigba agbara yoo jẹ awọn idiwo.152

F. Batiri Yipada

Pẹlu imọ-ẹrọ iyipada batiri, awọn ọkọ ina mọnamọna le paarọ awọn batiri ti wọn ti dinku fun awọn miiran ti o gba agbara ni kikun. Eyi yoo kuru akoko ti o nilo lati saji EV, pẹlu awọn anfani agbara pataki fun awakọ.

Ọpọlọpọ awọn ilu Ilu Ṣaina ati awọn ile-iṣẹ n ṣe idanwo lọwọlọwọ pẹlu yiyipada batiri, pẹlu idojukọ lori awọn ọkọ oju-omi titobi giga ti EVs, gẹgẹbi awọn takisi. Awọn ilu ti Hangzhou ti ransogun batiri swapping fun awọn oniwe-takisi titobi, eyi ti o nlo tibile ṣe Zotye EVs.155 Beijing ti kọ ọpọlọpọ awọn batiri-swap ibudo ni akitiyan ni atilẹyin nipasẹ agbegbe automaker BAIC. Ni ipari 2017, BAIC kede ero kan lati kọ awọn ibudo swapping 3,000 jakejado orilẹ-ede nipasẹ 2021.156 Ibẹrẹ China EV NIO ngbero lati gba imọ-ẹrọ swap batiri fun diẹ ninu awọn ọkọ ayọkẹlẹ rẹ ati kede pe yoo kọ awọn ibudo swapping 1,100 ni China.157 Awọn ilu pupọ ni Ilu China — pẹlu Hangzhou ati Qingdao — ti tun lo batiri siwopu fun akero.158

Ni Orilẹ Amẹrika, ijiroro ti yiyipada batiri ti dinku ni atẹle idiyele 2013 ti ibẹrẹ batiri-swap Israel Project Better Place, eyiti o ti gbero nẹtiwọọki ti awọn ibudo swapping fun awọn ọkọ ayọkẹlẹ ero. ifihan ohun elo, ìdálẹbi aini ti olumulo anfani. Nibẹ ni o wa diẹ ti o ba ti eyikeyi adanwo Amẹríkà pẹlu ọwọ si batiri swapping ni United States loni.154 Idinku ninu batiri iye owo, ati boya si kan o kere iye awọn imuṣiṣẹ ti DC-yara-gbigba agbara amayederun, ti seese din ni ifamọra ti batiri siwopu ni awọn Orilẹ Amẹrika.

Lakoko ti yiyipada batiri n funni ni awọn anfani pupọ, o ni awọn awin akiyesi daradara. Batiri EV kan wuwo ati pe o wa ni deede ni isalẹ ọkọ, ti o n ṣe ẹya paati igbekalẹ pẹlu awọn ifarada imọ-ẹrọ pọọku fun titete ati awọn asopọ itanna. Awọn batiri ode oni nigbagbogbo nilo itutu agbaiye, ati sisopọ ati ge asopọ awọn eto itutu agbaiye jẹ nira.159 Fun iwọn ati iwuwo wọn, awọn ọna batiri gbọdọ baamu ni pipe lati yago fun rattling, dinku yiya ati jẹ ki ọkọ naa dojukọ. Itumọ batiri Skateboard ti o wọpọ ni awọn EV ti ode oni ṣe ilọsiwaju aabo nipasẹ sisọ aarin iwuwo ọkọ ati imudarasi aabo jamba ni iwaju ati ẹhin. Awọn batiri yiyọ kuro ti o wa ninu ẹhin mọto tabi ibomiiran yoo ko ni anfani yii. Niwọn igba ti ọpọlọpọ awọn oniwun ọkọ n gba agbara ni akọkọ ni ile tabiNgba agbara ọkọ ayọkẹlẹ itanna ni Ilu China ati AMẸRIKAni ibi iṣẹ, yiyipada batiri kii yoo ni dandan yanju awọn ọran amayederun gbigba agbara — yoo ṣe iranlọwọ nikan koju gbigba agbara ti gbogbo eniyan ati sakani. Ati pe nitori ọpọlọpọ awọn adaṣe ko fẹ lati ṣe iwọn awọn akopọ batiri tabi awọn apẹrẹ — awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti ṣe apẹrẹ ni ayika awọn batiri ati awọn mọto wọn, ṣiṣe eyi jẹ pataki ohun-ini pataki160-iṣiparọ batiri le nilo nẹtiwọọki ibudo swap lọtọ fun ile-iṣẹ ọkọ ayọkẹlẹ kọọkan tabi ohun elo iyipada lọtọ fun awọn awoṣe oriṣiriṣi ati awọn iwọn ti awọn ọkọ. Botilẹjẹpe awọn ọkọ nla yiyipada batiri alagbeka ti dabaa, 161 awoṣe iṣowo yii ko tii ṣe imuse.