اصول اولیه‌ای که درباره شارژر خودروی الکتریکی باید بدانید

به همین دلیل آماده کردن زیرساخت‌های لازم برای راه‌اندازی ایستگاه‌ شارژ خودروی برقی یکی از مسائل مهم در صنعت ساخت‌وساز این روزهاست.

در حال حاضر علاوه بر اینکه شارژر خودروی الکتریکی به صورت ایستگاه‌های عمومی تولید و عرضه می‌شوند، مدل‌هایی نیز برای نصب در محیط‌های شخصی و اماکن خصوصی مانند ساختمان‌های مسکونی و تجاری، هتل‌ها و ویلاها طراحی و ساخته شده‌اند.

شارژر خودروی الکتریکی در صورت کلی به دو نوع AC و DC تولید می‌شود. خودروهای الکتریکی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از هر دو این تیپ‌ها پشتیبانی می‌کنند. تفاوت آن‌ها در نوع جریان خروجی برق است. جریان مستقیم یا DC که با نام شارژ سریع یا فست‌شارژ نیز شناخته می‌شود، به دلیل جریان و ولتاژ بالا امکان نصب در اماکن خصوص را ندارد و معمولا در مکان‌های عمومی یا جایگاه‌های عرضه شارژ خودرو الکتریکی استفاده می‌شوند.

ایستگاه‌ شارژ AC یا جریان متناوب با جریان ۱۶ آمپر نیز تولید می‌شود که جریان عمومی قابل استفاده در واحدهای مسکونی است. سرعت شارژ نسبتا کمتری دارد اما در تمامی مکان‌ها از جمله ساختمان‌ها مسکونی نیز قابل نصب هستند.

شارژرهای خودروی برقی علاوه بر نوع جریان در توان خروجی نیز با هم متفاوتند. توان خروجی دستگاه هرچقدر بیشتر باشد سرعت شارژ نیز بیشتر است. شارژر خودروی الکتریکی با جریان AC عموما در بازه ۳.۲ کیلووات تا ۲۲ کیلووات طراحی می‌شوند و شارژرهای DC از ۲۲ تا ۱۰۰ کیلووات ساخته می‌شوند.

شارژر خودروی الکتریکی هم‌چنین از نظر ظاهری یا نوع نصب نیز به سه نوع دیواری، ایستاده و مخصوص جایگاه عمومی تقسیم می‌شود.

شارژر خودروی الکتریکی علاوه بر اینکه امکان شارژ خودروهای برقی را دارد، به صورتی طراحی شده‌ که به کمک نرم‌افزار قابلیت مدیریت مصرف انرژی و مدیریت دیماند برق را نیز دارد. به این معنی که در زمان‌های پیک مصرف برق روشن نمی‌شوند یا در صورتی که در یک مجموعه ۵ خودرو به صورت همزمان به دستگاه‌های مختلف شارژ وصل شوند، نرم‌افزار میزان جریان هر دستگاه را به شکلی تنظیم می‌کند که فشاری به کل برق ساختمان وارد نشود. همانطور که می‌دانید ظرفیت کشیدن جریان هر ساختمان محدودیت دارد.

بهتر است قبل از صحبت درباره زمان موردنیاز برای شارژ شدن یک خودروی برقی، درباره انواع مختلف روش‌های شارژ کردن خودروی الکتریکی توضیح دهیم.

شارژکردن خودروی الکتریکی در اصل به ۴ روش یا مود انجام می‌شود.

روش اول: شارژ مستقیم از طریق پریزهای معمولی برق

بله تعجب نکنید! شما خودروی خود را می‌توانید مستقیما به پریز برق ساختمان (مثلا یکی از پریزهای پارکینگ) متصل کنید تا شارژ شود.  در این حالت شما با توجه به استاندارد برق ایران که ۲۲۰ ولت برای تک‌فاز است، شما نهایتا جریان ۱۶ آمپر روی ۲۲۰ ولت خواهد داشت که معادل ۳.۲ کیلووات است. البته بسیاری از مدارهای ساختمان مسکونی ۱۰ آمپر هستند و این یعنی توان کمتر.

در صورت اتصال مستقیم خودرو به پریز برق دو خطر اصلی وجود دارد:

۱- پریدن فیوز متصل به پریز به دلیل اینکه خودرو تمام جریان قابل عبور از پریز را مصرف می‌کند و حتی ممکن است بیشتر از ۱۶ آمپر جریان بکشد، موجب تریپ کردن فیوز مینیاتوری است. ضمن اینکه خودرو تنها مصرف‌کننده نیست و دستگاه‌های دیگری نیز در مدار هستند که مجموع آن‌ها با شارژر خودرو به راحتی بیشتر از ۱۶ آمپر می‌شود.

۲- خطر آتش‌سوزی و برق‌گرفتگی نیز ریسک دیگر این کار است. با توجه به اینکه هیچ عامل حفاظتی‌ای بین مدار اصلی و خودرو نیست ممکن است جریان زیاد منجر به آتش‌سوزی یا برق‌گرفتگی شود.

روش دوم: شارژ خودرو با اتصال شارژهای پرتابل به پریز برق معمولی

در این روش واحد حفاظتی و هم‌چنین کنترل کننده جریان روی کابل مخصوص شارژ قرار دارد. معمولا سازندگان خودرو یک کابل که شارژر پرتابل روی آن قرار دارد را همراه خودرو عرضه می‌کنند. استاندارد این شارژها ۳۲ آمپر است و معمولا به غیر از شرایط اضطرار استفاده از آن‌ها توصیه نمی‌شوند. چراکه توان آن‌ها دو برابر پریز برقی است که به آن متصل می‌شوند.

روش سوم: شارژ خودروی الکتریکی به وسیله ایستگاه‌ شارژ‌ AC

استفاده از شارژرهای AC امروزه به یکی از متداول‌ترین روش‌های شارژ خودروی الکتریکی تبدیل شده‌است. نصب و راه‌اندازی آن‌ها ساده‌ست و امکان نصب آن‌ها در همه‌جا وجود دارد. این شارژها در درون خود واحدهای حفاظتی و مدیریت جریان برق را دارند. بنابراین بسیار بیشتر از روش‌های قبلی امن هستند. ضمنا امکانات بسیار بیشتری نیز به کاربر می‌دهند، از جمله امکان برقراری ارتباط بر اساس پروتکل استاندارد بین خودرو و ایستگاه شارژ که موجب اطمینان از عدم آسیب به خودرو می‌شود. یا امکان تعیین سطح دسترسی برای کاربران یا قفل کردن دستگاه به منظور جلوگیری از سواستفاده از آن.

روش چهارم: استفاده از شارژهای سریع یا جریان مستقیم

در این روش ایستگاه شارژ با کنار گذاشتن مبدل جریان داخل سیستم خودرو به طور مستقیم باتری خودروی الکتریکی را شارژ می‌کند. این روش از نظر سرعت چند برابر سریع‌تر از روش‌های ۱، ۲ و ۳ است. رعایت استاندارهای بین‌المللی مرتبط به خودروهای الکتریکی برای این شارژها الزامی است.

چقدر زمان برای شارژ یک خودروی الکتریکی لازم است؟

زمان شارژ یک خودرو به سه عامل بستگی دارد. ظرفیت باتری ماشین، توان خروجی شارژر داخلی خودرو و توان خروجی ایستگاه شارژ.

در حقیقت زمان شارژ برابر است با ظرفیت باتری خودرو تقسیم بر توان دستگاه شارژر.

به طور مثال خودرویی مانند رنو زوئه – Renault Zoe به باتری ۴۴kWh مجهز است و شارژر داخلی آن توان ۶.۶ کیلووات دارد. بنابراین این خودرو توسط یک ایستگاه شارژ خودروی ۳.۷ کیلووات در مدت ۱۱ ساعت شارژ کامل می‌شود. با یک شارژ ۱۱ کیلووات در حدود ۶ ساعت و نیم زمان لازم است (به دلیل اینکه خروجی شارژ داخلی خودرو ۶.۶ کیلووات است عملا از ۶.۶ توان شارژر بیشتر نمی‌تواند استفاده کند). این خودرو با یک شارژر ۱۰۰ کیلوات DC در مدت ۲۵ دقیقه کاملا شارژ می‌شود. حتما می‌دانید که این خودرو با یک بار شارژ کامل در حدود ۴۰۰ کیلومتر مسافت را می‌تواند طی کند.

البته باید در نظر داشت که سرعت شارژ از زمان شروع تا پایان فرآیند شارژ تغییر می‌کند و همواره ثابت نیست، ضمن اینکه مدت زمان شارژ به دمای باتری نیز بستگی دارد. دمای کمتر باعث افزایش سرعت شارژ می‌شود.

خودروهای الکتریکی به صورت کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

BEV – Battery Electric Vehicle

خودروهای بر پایه باتری یا خودروهای تمام برقی که پیشرانه آن‌ها یک موتور الکتریکی‌ست که از طریق یک باتری قابل شارژ به حرکت درمی‌آید. محصولات تسلا از این نوع هستند.

PHEV – Plug-in Hybrid Electric Vehicle

خودروهای هیبریدی قابل شارژ، دارای یک موتور الکتریکی و یک موتور سوختی برای بکاپ هستند. این خودروها علاوه بر اینکه از طریق برق شارژ می‌شوند یک موتور بنزینی یا دیزل دارند که در مواقع لازم به کمک موتور الکتریکی می‌آید. نمونه معروف این خودرو میتسوبیشی اوتلندر است.

البته انواع دیگری از خودروهای هیبریدی مانند تویوتا پیروس وجود دارد که با برق شارژ نمی‌شوند و باتری آن‌ها فقط از طریق دینام متصل به موتور سوختی شارژ می‌شود.

یا خودروهای فوتوسل که به جای باتری فوتوسل‌هایی دارند که از احتراق اکسیژن و هیدروژن شارژ می‌شوند. این تکنولوژی در میان خودروهای الکتریکی کمترین سهم را دارد و هنوز تکنولوژی پرکاربردی نیست.

در برخی از خودروهای الکتریکی PHEV از موتور الکتریکی در هنگام ترمز کردن به عنوان ژنراتور برق استفاده می‌شود که از برق تولید شده برای شارژ کردن باتری استفاده می‌شود.

برخلاف موتورهای احتراقی و سوختی،‌ خودروهای برقی در همه‌جا امکان سوخت‌گیری و شارژ شدن را دارند. شارژر خودروی الکتریکی امکان نصب در خانه‌های مسکونی، ساختمان‌های اداری، خیابان‌ها، ترمینال‌ها، ایستگاه‌های اتوبوس و مترو، فرودگاه و هرجایی که برق وجود داشته‌باشد را دارند. بنابراین دسترسی به سوخت بسیار ساده‌تر خواهد بود.

تعداد خودروی برقی در ایران بسیار کمتر از میانگین جهانی است، اما هر روز به تعداد کسانی که علاقمند به استفاده از این خودروها هستند افزایش می‌یابد. یکی از دغدغه‌های کسانی که خودروی الکتریکی می‌رانند شارژکردن آن در خارج از خانه است. با افزایش تعداد ایستگاه‌های شارژ در مراکز خرید و یا ساختمان‌های اداری این نگرانی نیز رفع خواهد شد.

درحال‌حاضر در تهران و در نزدیکی برج میلاد یک جایگاه سارژ خودروی الکتریکی راه‌اندازی شده که البته ظرفیت محدودی دارد، اما با توجه به اینکه تعداد خودروها نیز زیاد نیست، این جایگاه جوابگوی افرادی که در محدود برج میلاد زندگی می‌کنند می‌باشد و نیاز به تعداد بسیار بیشتری ایستگاه شارژ خودرو الکتریکی در تهران وجود دارد.

هزینه شارژ خودروی برقی در دنیا تعرفه‌های مختلفی دارد. هزینه شارژ در اماکن خصوصی عموما با هزینه کیلووات برق محاسبه می‌شود. اما در صورتی که از جایگاه‌های شارژ خودرو استفاده شود، هزینه بیشتری از تعرفه‌های عمومی برق پرداخت می‌شود.

شارژ خودروی هیبریدی با شارژ خودروی تمام برقی از نظر زمان شارژ تفاوتی ندارد. در حقیقت خودروهای الکتریکی با هر بار شارژ کامل مسافتی حدود ۱۵۰ تا ۴۰۰ کیلومتر را طی می‌کنند. یک ایستگاه شارژ دیواری ۳.۷ کیلووات معمولا یک خودروی معمولی را در عرض ۱۲ ساعت به طور کامل شارژ می‌کند.

برخی از کشورها با توجه به منابع محدود تولید برق و هم‌چنین به خاطر استفاده بیشتر از منابع تجدیدپذیر از سلول‌های خورشیدی برای شارژ خودروا ستفاده می‌کنند. با توجه با اینکه سلول‌های خورشیدی توان کافی برای شارژ مستقیم خودرو را ندارند، معمولا انرژی حاصل از آن‌ها در باتری‌هایی ذخیره می‌شود، سپس از باتری برای شارژ خودروهای الکتریکی توسط ایستگاه شارژ استفاده می‌شود.