Hogyan formálják a nehézségek az autóipar jövőjét?
Csatlakozók és vezetékek elektromos autókhoz
2022. április 27., szerda, 15:50
Címkék: autógyár autógyártás autóipar autóipari beszállító csatlakozó elektromobilitás elektromos autó elektromos jármű Harting TME vezetékek
Az elektromos autók piaca az autóipar egyre inkább növekvő ága. A növekedéshez számos tényező hozzájárul, nem csak a gazdaság és környezetvédelem, hiszen az alternatív energiaforrásokkal hajtott járművek iránti keresletet a helyi hatóságok is ösztönzik Európában, Észak-Amerikában és Ázsiában. Bár az úgynevezett EV-k (electric vehicle/elektromos jármű) népszerűsége piacról piacra változik szerte a világon, kétségtelen, hogy növekszik, és valószínűleg továbbra is növekvő lesz ez a tendencia.
Mivel a TME elektromos autókra kifejlesztett termékek széles választékát kínálja, szeretnénk vásárlóinkat megismertetni az ilyen járművek áramellátásával és a világszerte alkalmazott szabványokkal kapcsolatos néhány kérdéssel.
Néhány szó az elektromos autók tápellátásáról
A meghajtó egységen (vagy egységeken) kívül természetesen van még egy alapvető eleme az elektromos autónak, mégpedig az energiaforrás. A legtöbb esetben az áramellátás egy újratölthető lítium-ion cella csomagból származik. Egy jármű akár több ezer külön 18650-es cellát is tartalmazhat. Napjaink vezető technológiái a Li-Ion NMC (a negatív elektróda grafitot tartalmaz, míg a pozitív elektróda nikkelből, mangánból és kobaltból készül) és a Li-Ion NCA (alumínium-oxidokat tartalmaz). Az ilyen cellákat jó elektromos teljesítmény, energiasűrűség és viszonylag nagy megbízhatóság jellemzi. Itt érdemes megemlíteni, hogy egészen a közelmúltig még jelentek meg a piacon nikkel-fémhidrid akkumulátorokat (más néven NiMH) használó járművek, de megvalósításuk számos bonyodalommal járt (magas üzemi hőmérséklet, hidrogén kibocsátás). A jövő viszont egyre gyakrabban a környezetbarátabb és tartósabb Li-FePO4 cellák vagy lítium-vas-foszfát cellák (más néven LFP-k) használatához kötődik.
Az elsődleges energiatároló nem az egyetlen energiaforrás, amelyet az elektromos járművek gyártói használnak. Egyes teljesen elektromos járművek továbbra is hagyományos savas akkumulátorokat használnak kiegészítő áramforrásként (például világításhoz). Ezenkívül szuperkondenzátorok vannak beépítve a töltésvezérlőkbe, a motorvezérlőkbe (frekvenciaváltók), a gyorsulást segítő rendszerekbe és az energiavisszanyerő rendszerekbe (pl. regeneratív fékek). Míg a szuperkondenzátorokról úgy gondolják, hogy a lítium akkumulátorok utódjaivá válhatnak, jelenleg még mindig csak támogató szerepet töltenek be a már bevezetett és széles körben tesztelt módszerek mellett.
A nagy áramot (nagy teljesítménysűrűséget) biztosító cellacsomagok többfázisú motorokkal kombinálva kiváló dinamikát biztosítanak az elektromos járművek számára (nagy nyomaték még alacsony fordulatszámon is), miközben kiküszöböli a kézi sebességváltók szükségességét. Sőt, ennek a kialakításnak köszönhetően az elektromos autókat nagy megbízhatóság és csendes működés jellemzi, ugyanakkor növekvő népszerűségük ellenére még mindig messze vannak attól, hogy uralják az autópiacot. Miért?
Elektromosság – miért is ne?
Amint látható, az elektromos járművek fejlesztése közvetlenül kapcsolódik a meghajtási technológia és az energiatárolási módszerek terén elért fejlődéshez. Ezekre a kérdésekre számos tanulmány utal az elektromos járművekkel kapcsolatos fogyasztói attitűdök tekintetében. Míg a járművek „teljesítménye” a legtöbb potenciális vásárló számára meglehetősen kielégítő –a sofőröknek néha kétségeik vannak a hatótávolságukkal kapcsolatban (az a távolság, amelyet az autó egyetlen töltéssel megtehet). Egyes források még a „távolság-szorongás” pszichológiai jelenségét is leírják. Ez egyfajta szorongás, amelyet három tényező vált ki: (1) bizonytalanság, hogy az akkumulátorokban tárolt energia lehetővé teszi-e a cél elérését; (2) a töltőállomások korlátozott elérhetősége; (3) hosszú töltési idő. Ez az a „távolság-szorongás”, amelyre gyakran hivatkoznak, hogy miért ne vásároljunk elektromos autót. Ideje kezelni ezt a három problémát, a fogyasztókat nyugtalanító kérdések megválaszolásával.
Célba fogok érni?
Az elektromos autók precízen kalibrált érzékelőkkel, mérőkkel és kifinomult szoftverrel rendelkeznek, amely lehetővé teszi a jármű előrejelzett hatótávolságának nagy pontosságú becslését. Mivel a potenciális hatótávolságot a szoftver számítja ki, sok, a piacon kapható jármű adaptív módon végzi el a számításokat – figyelembe véve a sofőr vezetési stílusát és a környezeti tényezőket, például a környezeti hőmérsékletet. Mi több, a távoli szoftverfrissítések lehetővé teszik az autó hatótávolságának bővítését anélkül, hogy a konstrukcióba beleavatkoznánk. Végül fontos megjegyezni az energiatárolási technológia folyamatos fejlődését is – az elektromos járművek képességeire vonatkozó statisztikák meglehetősen gyorsan elavulnak. Új autó vásárlásakor érdemes ügyelni arra, hogy a legfrissebb információkhoz jusson hozzá, és figyeljen a gyártók által közzétett legfrissebb paraméterekre.
Hol tudok tölteni?
Ezen a téren a helyzet változó. Egyes országokban, például Norvégiában már nem jelent problémát a töltőállomások elérhetősége. Sajnos vannak olyan régiók is, ahol lassabban fejlődik az elektromos járművek iparának szentelt infrastruktúra. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy az elektromos jármű városi használata nem igényel gyakori töltést. Sok esetben elég, ha hetente egyszer csatlakoztatjuk az autót a dedikált töltőállomásra, pl. egy egész éjszakára. Ennek ellenére az „úton” történő töltés sem jelenthet gondot – a főbb tranzitútvonalak melletti állomásokat egyre gyakrabban szerelik fel kiváló paraméterekkel bíró töltőkkel, melyek segítségével néhány óra alatt több száz kilométer megtételéhez szükséges energia gyűlhet össze.
Töltés – mennyi időt vesz igénybe?
A válasz sajnos nem túl egyszerű. Az akkumulátor töltési ideje az állomás kapacitásától, a jármű paramétereitől és a használt vezetékektől függ. Fontos megjegyezni, hogy a modern technológiák gyakorlatilag kiküszöbölik a lassú töltés problémáját. A megoldások legújabb generációja magában foglalja a töltésvezérlők elhelyezését az állomáson belül (nem az autóban) – ezek a nagyáramú áramkörök közvetlenül a járműben található cellákat látják el energiával. Például a Japánban alkalmazott CHAdeMO szabvány olyan egyenáramú vezetékek használatát írja elő, amelyek teljesítménye eléri a 400 kW-ot. Ez azt jelenti, hogy egy tipikus városi autó teljes feltöltése kevesebb mint fél órát vesz igénybe. Az új szabványok figyelembe veszik a kiegyensúlyozott energiagazdálkodást is, például a V2H rendszert (vehicle-to-home), amely lehetővé teszi, hogy a járműben lévő akkumulátor együtt működjön napelemes rendszerrel és az otthoni energiatárolással (a töltést kétirányúan is lehet végezni).
Itt kell megjegyezni, hogy a fent leírt megoldások már megvalósítás alatt állnak – ezek azonban még korántsem terjedtek el. Napi szinten a fogyasztók elsősorban három szabványos töltővel és csatlakozóval találkoznak. Ezek a következők: az uralkodó észak-amerikai 1-es típus (J1772); az európai mandátumú 2. típusú (néha helytelenül MENNEKES néven); és a kínai GB/T (guobiao, kínaiul „nemzeti szabvány”). Az alábbiakban az ezen szabványok szerint készült kábelek, csatlakozók és töltők képességeinek leírását találja.
Csatlakozók és kábelek a TME kínálatában
Mivel a járművezetők kényelme a csatlakozók és kábelek minőségétől függ, katalógusunkba olyan megoldásokat vettünk fel, amelyek elismert és bizonyított gyártóktól származnak: HARTING és Green Cell. A TME-nél az elektromos járművekhez tervezett termékeket három vásárlói csoportnak szánják: töltőállomás-gyártók; szolgáltatók, akik elektromos járművek berendezéseit valósítják meg nyilvános, kereskedelmi és háztartási területeken, valamint a fogyasztók, akik jó minőségű vezetékeket keresnek járműveikhez.
1. típus
Az 1-es típus (J1772) Észak-Amerikában a legelterjedtebb (ahol általában J dugónak nevezik), bár néhány Európában forgalmazott autóban is használják (különösen a 2014 előtt gyártott autókban). A J1772 csatlakozás egyfázisú váltakozó áramot (AC) biztosít a jármű számára, és a maximális kimeneti teljesítmény 19,2 kW. A HARTING által kínált csatlakozók esetében a szabvány szerint készült csatlakozók névleges teljesítménye eléri a 10kW-ot és gyárilag 5m- vagy 7,5m-hosszúságú kábelekkel vannak felszerelve. Az 1-es típus maximális elektromos paraméterei sem teszik lehetővé a jármű gyors „újratöltését” (pl. egy rövid utazási szünetben), de minden nyilvános töltőállomást fel kell szerelni ilyen típusú csatlakozóval – ezek kompatibilisek sok régebbi járműmodellel. Specifikációjuk a hosszú (pl. egész éjszakás) töltésre szánt helyekre lesz megfelelő.
A gyári dugós kábelcsatlakozás biztosítja a mechanikai tartósságot
2. típus
A 2-es típusú csatlakozók a MENNEKES által kifejlesztett termékből származnak, ezért néha helytelenül hivatkoznak rájuk az adott márkanéven (az USA-ban azonban J3068-as típusként emlegetik). 2014-ben az ACEA (Európai Autógyártók Szövetsége) kérésére ezt a szabványt az Európai Unióban is alkalmazható szabványként ismerték el, így minden EU-ban forgalmazott autóba ilyen típusú aljzatokat kell beszerelni . A TME kínálatában elérhető HARTING 2-es típusú kábelei 22 kW teljesítményig kaphatók, és (az 1-es típustól eltérően) kompatibilisek a sokkal gyorsabb, háromfázisú töltési módszerrel. Egy kompakt autó egy órányi, ilyen paraméterekkel rendelkező töltőhöz csatlakoztatva 100 kilométer megtételhez elegendő energiát tud felhalmozni. A J1772-hez hasonlóan vezető érintkezőkkel és nagyáramú földelő érintkezővel rendelkeznek – magasabb védelmi besorolást is kínálnak (IP55 - IP44 helyett). A TME-nél a 2. típusú aljzat is megvásárolható (0,7m-es vezetékekkel a vezetékek csatlakoztatásához), amely egy kész komponens a kompakt töltőállomások fejlesztéséhez.
2. típusú kábelek IP55 besorolással
Ezen kívül kínálatunk tartalmaz Green Cell töltőkábeleket is. Ezek minden elektromos autóhoz nélkülözhetetlen tartozékok, amelyek lehetővé teszik a csak konnektorral felszerelt állomások használatát. A kábeleket praktikus tokkal szállítjuk, 5 és 7 méteres változatban, kényelmes csatlakozást biztosítva még nagyobb elektromos kisteherautók számára is.
GB/T Típus
Amikor az elektromos járművek legnépszerűbb csatlakozóiról beszélünk, nem hagyható ki a GB/T szabvány. Minden Kínában gyártott elektromos jármű fel van szerelve ezekkel az aljzatokkal. Specifikációik hasonlóak a 2. típushoz, és támogatják a háromfázisú töltést. A GB/T szabvány HARTING csatlakozókat tartalmaz a legnagyobb névleges teljesítménnyel: 24,4 kW. Az ilyen típusú csatlakozókat elsősorban ázsiai piacra szánt töltőállomásokba érdemes telepíteni.
A kínai piacra szánt termékeket GB/T csatlakozóval kell ellátni
A cikk forrása:
