Teknologi Pengecas Ev

Teknologi pengecasan EV di China dan Amerika Syarikat secara amnya serupa.Di kedua-dua negara, kord dan palam adalah teknologi yang sangat dominan untuk mengecas kenderaan elektrik.(Pengecasan wayarles dan pertukaran bateri mempunyai paling banyak kehadiran kecil.) Terdapat perbezaan antara kedua-dua negara berkenaan dengan tahap pengecasan, piawaian pengecasan dan protokol komunikasi.Persamaan dan perbezaan ini dibincangkan di bawah.

vsd

A. Tahap Pengecasan

Di Amerika Syarikat, banyak pengecasan EV berlaku pada 120 volt menggunakan alur keluar dinding rumah yang tidak diubah suai.Ini biasanya dikenali sebagai pengecasan Tahap 1 atau "trickle".Dengan pengecasan Tahap 1, bateri 30 kWj biasa mengambil masa kira-kira 12 jam untuk beralih daripada 20% kepada pengecasan hampir penuh.(Tiada alur keluar 120 volt di China.)

Di China dan Amerika Syarikat, banyak pengecasan EV berlaku pada 220 volt (China) atau 240 volt (Amerika Syarikat).Di Amerika Syarikat, ini dikenali sebagai pengecasan Tahap 2.

Pengecasan sedemikian mungkin berlaku dengan alur keluar yang tidak diubah suai atau peralatan pengecasan EV khusus dan biasanya menggunakan kira-kira 6–7 kW kuasa.Apabila mengecas pada 220–240 volt, bateri 30 kWj biasa mengambil masa kira-kira 6 jam untuk beralih daripada 20% kepada cas hampir penuh.

Akhirnya, kedua-dua China dan Amerika Syarikat mempunyai rangkaian pengecas pantas DC yang semakin berkembang, biasanya menggunakan kuasa 24 kW, 50 kW, 100 kW atau 120 kW.Sesetengah stesen mungkin menawarkan kuasa 350 kW atau bahkan 400 kW.Pengecas pantas DC ini boleh mengambil bateri kenderaan daripada 20% kepada cas hampir penuh dalam masa antara kira-kira satu jam hingga seawal 10 minit.

Jadual 6:Tahap pengecasan yang paling biasa di AS

Tahap Pengecasan Julat Kenderaan Ditambah setiap Masa Pengecasan danKuasa Kuasa Bekalan
AC Tahap 1 4 bt/jam @ 1.4kW 6 bt/jam @ 1.9kW 120 V AC/20A (12-16A berterusan)
Tahap AC 2

10 bt/jam @ 3.4kW 20 bt/jam @ 6.6kW 60 bt/jam @19.2kW

208/240 V AC/20-100A (16-80A berterusan)
Tarif caj masa penggunaan yang dinamik

24 bt/20 minit @ 24kW 50 bt/20 minit @ 50kW 90 bt/20 minit @90kW

208/480 V AC 3 fasa

(arus input berkadar dengan kuasa output;

~20-400A AC)

Sumber: Jabatan Tenaga AS

B. Piawaian Pengecasan

i.China

China mempunyai satu standard pengecasan pantas EV di seluruh negara.AS mempunyai tiga standard pengecasan pantas EV.

Piawaian Cina dikenali sebagai China GB/T.(InisialGBberdiri untuk standard kebangsaan.)

China GB/T telah dikeluarkan pada tahun 2015 selepas beberapa tahun pembangunan.124 Ia kini wajib untuk semua kenderaan elektrik baharu yang dijual di China.Pembuat kereta antarabangsa, termasuk Tesla, Nissan dan BMW, telah menggunakan standard GB/T untuk EV mereka yang dijual di China.GB/T pada masa ini membenarkan pengecasan pantas pada maksimum 237.5 kW output (pada 950 V dan 250 amp), walaupun banyak

Pengecas pantas DC Cina menawarkan pengecasan 50 kW.GB/T baharu akan dikeluarkan pada 2019 atau 2020, yang dilaporkan akan meningkatkan standard untuk memasukkan pengecasan sehingga 900 kW untuk kenderaan komersial yang lebih besar.GB/T ialah piawaian China sahaja: beberapa EV buatan China yang dieksport ke luar negara menggunakan piawaian lain.125

Pada Ogos 2018, Majlis Elektrik China (CEC) mengumumkan memorandum persefahaman dengan rangkaian CHAdeMO, yang berpangkalan di Jepun, untuk bersama-sama membangunkan pengecasan ultra pantas.Matlamatnya ialah keserasian antara GB/T dan CHAdeMO untuk pengecasan pantas.Kedua-dua organisasi akan bekerjasama untuk mengembangkan standard ke negara-negara di luar China dan Jepun.126

ii.Amerika Syarikat

Di Amerika Syarikat, terdapat tiga piawaian pengecasan EV untuk pengecasan pantas DC: CHAdeMO, CCS SAE Combo dan Tesla.

CHAdeMO ialah standard pengecasan pantas EV yang pertama, sejak 2011. Ia dibangunkan oleh Tokyo

Syarikat Kuasa Elektrik dan singkatan kepada “Caj untuk Bergerak” (kata kata dalam bahasa Jepun).127 CHAdeMO kini digunakan di Amerika Syarikat dalam Nissan Leaf dan Mitsubishi Outlander PHEV, yang merupakan antara kenderaan elektrik yang paling laris.Kejayaan The Leaf di Amerika Syarikat mungkinMENGEcas KENDERAAN ELEKTRIK DI CHINA DAN AMERIKA SYARIKAT

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU |FEBRUARI 2019 |

sebahagiannya disebabkan komitmen awal Nissan untuk melancarkan infrastruktur pengecas pantas CHAdeMO di pengedar dan lokasi bandar lain.128 Sehingga Januari 2019, terdapat lebih 2,900 pengecas pantas CHAdeMO di Amerika Syarikat (serta lebih 7,400 di Jepun dan 7,900 di Eropah).129

Pada 2016, CHAdeMO mengumumkan ia akan meningkatkan standardnya daripada kadar pengecasan awalnya sebanyak 70

kW untuk menawarkan 150 kW.130 Pada Jun 2018 CHAdeMO mengumumkan pengenalan keupayaan pengecasan 400 kW, menggunakan kabel 1,000 V, 400 amp yang disejukkan cecair.Caj yang lebih tinggi akan disediakan untuk memenuhi keperluan kenderaan komersial besar seperti trak dan bas.131

Piawaian pengecasan kedua di Amerika Syarikat dikenali sebagai CCS atau SAE Combo.Ia dikeluarkan pada tahun 2011 oleh sekumpulan pengeluar kereta Eropah dan AS.Perkataan itukombomenunjukkan bahawa palam mengandungi pengecasan AC (sehingga 43 kW) dan pengecasan DC.132 In

Jerman, gabungan Inisiatif Antara Muka Pengecasan (CharIN) telah dibentuk untuk menyokong penggunaan CCS secara meluas.Tidak seperti CHAdeMO, palam CCS membolehkan pengecasan DC dan AC dengan satu port, mengurangkan ruang dan bukaan yang diperlukan pada badan kenderaan.Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA dan Hyundai menyokong CCS.Tesla juga telah menyertai gabungan itu dan pada November 2018 mengumumkan kenderaannya di Eropah akan dilengkapi dengan port pengecasan CCS.133 Chevrolet Bolt dan BMW i3 adalah antara EV popular di Amerika Syarikat yang menggunakan pengecasan CCS.Walaupun pengecas pantas CCS sekarang menawarkan pengecasan sekitar 50 kW, program Electrify America menyertakan pengecasan pantas sebanyak 350 kW, yang boleh membolehkan pengecasan hampir lengkap dalam masa 10 minit.

Piawaian pengecasan ketiga di Amerika Syarikat dikendalikan oleh Tesla, yang melancarkan rangkaian Supercharger proprietarinya sendiri di Amerika Syarikat pada September 2012.134 Tesla

Pengecas super biasanya beroperasi pada 480 volt dan menawarkan pengecasan pada maksimum 120 kW.Sebagai

Januari 2019, tapak web Tesla menyenaraikan 595 lokasi Supercharger di Amerika Syarikat, dengan tambahan 420 lokasi “akan datang.”135 Pada Mei 2018, Tesla mencadangkan bahawa pada masa hadapan Pengecas Supernya mungkin mencapai tahap kuasa setinggi 350 kW.136

Dalam penyelidikan kami untuk laporan ini, kami bertanya kepada orang yang ditemu bual AS sama ada mereka menganggap kekurangan standard kebangsaan tunggal untuk pengecasan pantas DC sebagai penghalang kepada penggunaan EV.Sebilangan kecil menjawab setuju.Sebab berbilang standard pengecasan pantas DC tidak dianggap sebagai masalah termasuk:

● Kebanyakan pengecasan EV berlaku di rumah dan tempat kerja, dengan pengecas Tahap 1 dan 2.

● Kebanyakan infrastruktur pengecasan awam dan tempat kerja setakat ini telah menggunakan pengecas Tahap 2.

● Penyesuai tersedia yang membolehkan pemilik EV menggunakan kebanyakan pengecas pantas DC, walaupun jika EV dan pengecas menggunakan piawaian pengecasan yang berbeza.(Pengecualian utama, rangkaian pengecas super Tesla, hanya terbuka kepada kenderaan Tesla.) Terutamanya, terdapat beberapa kebimbangan mengenai keselamatan penyesuai pengecasan pantas.

● Memandangkan palam dan penyambung mewakili peratusan kecil daripada kos stesen pengecasan pantas, ini memberikan sedikit cabaran teknikal atau kewangan kepada pemilik stesen dan boleh dibandingkan dengan hos untuk petrol oktana yang berbeza di stesen minyak.Banyak stesen pengecas awam mempunyai berbilang palam yang dipasang pada satu pos pengecasan, membolehkan sebarang jenis EV mengecas di sana.Sesungguhnya, banyak bidang kuasa memerlukan atau memberi insentif perkara ini.MENGEcas KENDERAAN ELEKTRIK DI CHINA DAN AMERIKA SYARIKAT

38 |PUSAT DASAR TENAGA GLOBAL |COLUMBIA SIPA

Beberapa pembuat kereta telah mengatakan bahawa rangkaian pengecasan eksklusif mewakili strategi kompetitif.Claas Bracklo, ketua mobiliti elektro di BMW dan pengerusi CharIN, menyatakan pada 2018, "Kami telah mengasaskan CharIN untuk membina kedudukan kuasa."137 Ramai pemilik dan pelabur Tesla menganggap rangkaian pengecas super proprietarinya sebagai titik jualan, walaupun Tesla terus menyatakan kesediaan untuk membenarkan model kereta lain menggunakan rangkaiannya dengan syarat mereka menyumbang dana yang berkadar dengan penggunaan.138 Tesla juga merupakan sebahagian daripada CharIN yang mempromosikan CCS.Pada November 2018, ia mengumumkan bahawa kereta Model 3 yang dijual di Eropah akan dilengkapi dengan port CCS.Pemilik Tesla juga boleh membeli penyesuai untuk mengakses pengecas pantas CHAdeMO.139

C. Mengecas Protokol Komunikasi Mengecas protokol komunikasi adalah perlu untuk mengoptimumkan pengecasan untuk keperluan pengguna (untuk mengesan keadaan pengecasan, voltan bateri dan keselamatan) dan untuk grid (termasuk

kapasiti rangkaian pengedaran, penetapan harga masa penggunaan dan langkah tindak balas permintaan).140 China GB/T dan CHAdeMO menggunakan protokol komunikasi yang dikenali sebagai CAN, manakala CCS berfungsi dengan protokol PLC.Protokol komunikasi terbuka, seperti Open Charge Point Protocol (OCPP) yang dibangunkan oleh Open Charging Alliance, menjadi semakin popular di Amerika Syarikat dan Eropah.

Dalam penyelidikan kami untuk laporan ini, beberapa orang yang ditemu bual AS menyebut langkah ke arah protokol dan perisian komunikasi terbuka sebagai keutamaan dasar.Khususnya, beberapa projek caj awam yang menerima pembiayaan di bawah Akta Pemulihan dan Pelaburan Semula Amerika (ARRA) telah disebut telah memilih vendor dengan platform proprietari yang kemudiannya mengalami masalah kewangan, menyebabkan peralatan rosak yang memerlukan penggantian.141 Kebanyakan bandar, utiliti dan pengecasan rangkaian yang dihubungi untuk kajian ini menyatakan sokongan untuk protokol komunikasi terbuka dan insentif untuk membolehkan pengecasan hos rangkaian menukar penyedia dengan lancar.142

D. Kos

Pengecas rumah lebih murah di China berbanding di Amerika Syarikat.Di China, pengecas rumah biasa yang dipasang di dinding 7 kW dijual secara dalam talian antara RMB 1,200 dan RMB 1,800.143 Pemasangan memerlukan kos tambahan.(Kebanyakan pembelian EV persendirian disertakan dengan pengecas dan pemasangan.) Di Amerika Syarikat, kos pengecas rumah Tahap 2 dalam lingkungan $450-$600, ditambah purata kira-kira $500 untuk pemasangan.144 Peralatan pengecasan pantas DC jauh lebih mahal dalam kedua-dua negara.Kos berbeza secara meluas.Seorang pakar China yang ditemu bual untuk laporan ini menganggarkan bahawa memasang pos pengecasan pantas DC 50 kW di China biasanya menelan kos antara RMB 45,000 dan RMB 60,000, dengan pos pengecasan itu sendiri menyumbang kira-kira RMB 25,000 – RMB 35,000 dan kabel, infrastruktur bawah tanah dan perakaunan buruh. untuk selebihnya.145 Di Amerika Syarikat, pengecasan pantas DC boleh menelan kos puluhan ribu dolar setiap pos.Pembolehubah utama yang mempengaruhi kos memasang peralatan pengecasan pantas DC termasuk keperluan untuk parit, naik taraf transformer, litar baharu atau dinaik taraf dan panel elektrik serta peningkatan estetik.Papan tanda, kebenaran dan akses untuk orang kurang upaya adalah pertimbangan tambahan.146

E. Pengecasan Tanpa Wayar

Pengecasan tanpa wayar menawarkan beberapa kelebihan, termasuk estetika, penjimatan masa dan kemudahan penggunaan.

Ia tersedia pada tahun 1990-an untuk EV1 (kereta elektrik awal) tetapi jarang berlaku hari ini.147 Sistem pengecasan EV Tanpa Wayar ditawarkan dalam julat kos dalam talian daripada $1,260 hingga sekitar $3,000.148 Pengecasan EV Tanpa Wayar membawa penalti kecekapan, dengan sistem semasa menawarkan kecekapan pengecasan sebanyak sekitar 85%.149 Produk pengecasan wayarles semasa menawarkan pemindahan kuasa 3–22 kW;pengecas wayarles tersedia untuk beberapa model EV daripada cas Tanpa Plug sama ada pada 3.6 kW atau 7.2 kW, bersamaan dengan pengecasan Tahap 2.150 Walaupun ramai pengguna EV menganggap pengecasan tanpa wayar tidak berbaloi dengan kos tambahan,151 sesetengah penganalisis meramalkan teknologi itu akan meluas tidak lama lagi, dan beberapa pembuat kereta telah mengumumkan mereka akan menawarkan pengecasan tanpa wayar sebagai pilihan pada EV masa hadapan.Pengecasan tanpa wayar mungkin menarik untuk kenderaan tertentu dengan laluan yang ditetapkan, seperti bas awam, dan ia juga telah dicadangkan untuk lorong lebuh raya elektrik masa hadapan, walaupun kos yang tinggi, kecekapan pengecasan rendah dan kelajuan pengecasan yang perlahan akan menjadi kelemahan.152

F. Pertukaran Bateri

Dengan teknologi penukaran bateri, kenderaan elektrik boleh menukar bateri mereka yang habis dengan bateri lain yang dicas sepenuhnya.Ini secara mendadak akan memendekkan masa yang diperlukan untuk mengecas semula EV, dengan potensi manfaat yang besar untuk pemandu.

Beberapa bandar dan syarikat China sedang bereksperimen dengan pertukaran bateri, dengan tumpuan pada EV armada penggunaan tinggi, seperti teksi.Bandar Hangzhou telah menggunakan pertukaran bateri untuk armada teksinya, yang menggunakan EV Zotye buatan tempatan.155 Beijing telah membina beberapa stesen pertukaran bateri dalam usaha yang disokong oleh pembuat kereta tempatan BAIC.Pada penghujung 2017, BAIC mengumumkan rancangan untuk membina 3,000 stesen pertukaran di seluruh negara menjelang 2021.156 NIO permulaan EV China merancang untuk menggunakan teknologi tukar bateri untuk beberapa kenderaannya dan mengumumkan ia akan membina 1,100 stesen pertukaran di China.157 Beberapa bandar di China— termasuk Hangzhou dan Qingdao—juga telah menggunakan pertukaran bateri untuk bas.158

Di Amerika Syarikat, perbincangan mengenai pertukaran bateri menjadi pudar berikutan kebankrapan 2013 syarikat permulaan pertukaran bateri Israel Project Better Place, yang telah merancang rangkaian stesen pertukaran untuk kereta penumpang.153 Pada tahun 2015, Tesla meninggalkan rancangan stesen pertukarannya selepas membina hanya satu kemudahan demonstrasi, menyalahkan kekurangan minat pengguna.Terdapat sedikit jika ada eksperimen yang sedang dijalankan berkenaan dengan pertukaran bateri di Amerika Syarikat hari ini.154 Penurunan kos bateri, dan mungkin pada tahap yang lebih rendah penggunaan infrastruktur pengecasan pantas DC, berkemungkinan mengurangkan tarikan pertukaran bateri dalam Amerika Syarikat.

Walaupun penukaran bateri menawarkan beberapa kelebihan, ia juga mempunyai kelemahan yang ketara.Bateri EV adalah berat dan biasanya terletak di bahagian bawah kenderaan, membentuk komponen struktur penting dengan toleransi kejuruteraan minimum untuk penjajaran dan sambungan elektrik.Bateri hari ini biasanya memerlukan penyejukan, dan menyambung serta memutuskan sistem penyejukan adalah sukar.159 Memandangkan saiz dan beratnya, sistem bateri mesti muat dengan sempurna untuk mengelakkan berderak, mengurangkan haus dan memastikan kenderaan berada di tengah-tengah.Seni bina bateri papan luncur yang biasa dalam EV hari ini meningkatkan keselamatan dengan merendahkan pusat berat kenderaan dan menambah baik perlindungan ranap di hadapan dan belakang.Bateri boleh tanggal yang terletak di dalam bagasi atau tempat lain akan kekurangan kelebihan ini.Oleh kerana kebanyakan pemilik kenderaan mengenakan caj terutamanya di rumah atauMENGEcas KENDERAAN ELEKTRIK DI CHINA DAN AMERIKA SYARIKATdi tempat kerja, pertukaran bateri tidak semestinya menyelesaikan isu infrastruktur pengecasan— ia hanya akan membantu menangani pengecasan dan julat awam.Dan kerana kebanyakan pembuat kereta tidak mahu menyeragamkan pek bateri atau reka bentuk—kereta direka bentuk di sekeliling bateri dan motor mereka, menjadikan ini nilai proprietari utama160—pertukaran bateri mungkin memerlukan rangkaian stesen pertukaran berasingan untuk setiap syarikat kereta atau peralatan pertukaran berasingan untuk model yang berbeza dan saiz kenderaan.Walaupun trak pertukaran bateri mudah alih telah dicadangkan,161 model perniagaan ini masih belum dilaksanakan.


Masa siaran: Jan-20-2021