Hệ thống sạc EVSE cho xe điện là gì: Các loại và tính năng

EVSE là cách viết tắt của Electric Vehicle Supply Equipment, nó đề cập đến cơ sở hạ tầng và các bộ phận cần thiết để sạc xe điện (EV). Thường được gọi là trạm sạc, đế sạc hay đơn giản là bộ sạc, EVSE cung cấp nguồn điện để sạc pin cho các xe điện. Hệ thống toàn diện này bao gồm các trạm sạc, đầu nối, cáp và hệ thống điều khiển, tất cả đều được thiết kế tỉ mỉ để cung cấp điện an toàn và hiệu quả cho xe điện.

Từ vỏ đến đầu nối, hãy xem xét các yếu tố thiết yếu cung cấp năng lượng cho EVSE.

Vỏ EVSE được thiết kế với nhiều cấu hình khác nhau để đáp ứng nhu cầu sạc đa dạng. Các hộp độc lập thường được sử dụng để thiết lập bộ sạc tại nhà, mang đến giải pháp nhỏ gọn và thân thiện với người dùng. Vỏ gắn trên tường hoặc bệ mang lại sự linh hoạt cho khu dân cư nhiều gia đình, nơi làm việc và các môi trường sạc công cộng khác, đảm bảo khả năng tiếp cận và thuận tiện. Các trụ sạc, phổ biến ở các trạm sạc công cộng hoặc các vị trí kho của đội xe thương mại, hợp nhất nhiều điểm sạc thành một cấu trúc duy nhất, tối ưu hóa không gian và tài nguyên. Những vỏ bọc này thường được chế tạo bằng vật liệu bền như nhựa hoặc kim loại chịu được thời tiết, bảo vệ các bộ phận thiết yếu bên trong của EVSE khỏi các yếu tố môi trường.

Firmware

Firmware được nhúng trong các thành phần của EVSE đóng vai trò là bộ não đằng sau hoạt động sạc, hỗ trợ các chức năng nâng cao và đảm bảo khả năng tương thích với nhiều loại xe điện. Mã vi mô này chi phối nhiều khía cạnh khác nhau của quản lý sạc, bao gồm bắt đầu và chấm dứt các phiên sạc, thực hiện các biện pháp an ninh mạng để bảo vệ khỏi truy cập trái phép hoặc giả mạo, đồng thời tạo điều kiện liên lạc giữa EVSE và các hệ thống trên xe.

Đầu nối / cắm

Đầu nối EVSE đóng vai trò quan trọng trong việc tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền năng lượng điện giữa trạm sạc và xe điện. Các loại đầu nối khác nhau được sử dụng cho các mức sạc và tiêu chuẩn sạc khác nhau, đảm bảo khả năng tương thích và khả năng tương tác giữa các mẫu xe điện và cơ sở hạ tầng sạc khác nhau.

Các tiêu chuẩn kết nối phổ biến bao gồm J1772 để sạc Cấp 1 và Cấp 2, mang lại khả năng tương thích rộng rãi trên các mẫu xe điện. Đầu nối CCS hỗ trợ AC Cấp 1 và Cấp 2, cũng như sạc nhanh DC Cấp 3, với các chân bổ sung để nâng cao chức năng. CHAdeMO chủ yếu được các nhà sản xuất Nhật Bản sử dụng cho các ứng dụng sạc nhanh DC. Đầu nối NACS (J3400) cho phép sạc Cấp 2 và Cấp 3, cho phép sạc EV không phải của Tesla tại các trạm Tesla được trang bị loại đầu nối tiêu chuẩn hóa này.

Các đầu nối này có cấu trúc chắc chắn và cấu hình chân cắm được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo truyền tải điện an toàn và hiệu quả trong các phiên sạc. Bằng cách hỗ trợ nhiều loại đầu nối, EVSE tối đa hóa khả năng tiếp cận và sự tiện lợi cho chủ sở hữu xe điện, bất kể hãng xe hoặc kiểu xe của họ.

Sự đa dạng của các loại đầu nối trong EVSE bắt nguồn từ các kết nối cổng đa dạng của nhà sản xuất xe trên xe điện. Các trạm có nhiều tùy chọn cáp thường có sẵn để chứa nhiều đầu nối khác nhau. Đương nhiên, nhiều chủ sở hữu xe điện tự mang theo bộ chuyển đổi để sạc ở các trạm khác nhau để đề phòng.

Hệ thống điện tử

Các thành phần điện tử của EVSE đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý các phiên sạc và đảm bảo cung cấp điện hiệu quả cho xe điện. Rơle chính hoạt động như một cửa ngõ, kiểm soát dòng điện đến xe và bảo vệ khỏi sạc quá mức hoặc sự cố về điện. Mô-đun điều khiển điều phối quá trình sạc, liên lạc với xe và theo dõi tình trạng ắc quy để tối ưu hóa hiệu quả sạc. Bộ nguồn mạnh mẽ đảm bảo nguồn điện đầu ra ổn định, đồng thời các mạch điện chuyên dụng cho từng ổ cắm sạc giúp giảm thiểu nguy cơ quá tải mạch và đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy.

Hệ thống cáp

Cáp trong EVSE đóng vai trò là dây dẫn, truyền điện từ trạm sạc đến xe. Chúng có các tùy chọn linh hoạt hoặc gắn cố định, mang lại khả năng cơ động hoặc nâng cao độ bền. Lý tưởng nhất là cáp dài hơn mang lại sự tiện lợi hơn, nhưng các quy định của NEC giới hạn chiều dài cáp ở mức 7.6m. Tuy nhiên, nếu được trang bị hệ thống quản lý cáp tích hợp vào EVSE, chiều dài dây có thể vượt quá giới hạn này. Các quy định này đảm bảo sự an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn ngành đối với việc lắp đặt sạc xe điện.

Kết nối mạng

Bằng cách tích hợp WiFi hoặc kết nối di động, EVSE có thể giao tiếp với các ứng dụng di động hoặc nền tảng quản lý sạc dựa trên đám mây, cho phép người dùng giám sát và kiểm soát các phiên sạc từ xa từ mọi nơi. Khả năng kết nối này cho phép các tính năng như lập lịch thời gian sạc để tận dụng mức giá điện ngoài giờ cao điểm, nhận thông báo và cập nhật trạng thái sạc theo thời gian thực cũng như truy cập dữ liệu lịch sử sạc để phân tích và tối ưu hóa. EVSE được kết nối mạng cũng cho phép người vận hành đội xe và chủ sở hữu trạm sạc quản lý và giám sát từ xa nhiều trạm sạc, đảm bảo vận hành và bảo trì hiệu quả.

EVSE đi kèm với một loạt tính năng được thiết kế để đảm bảo sạc hiệu quả và an toàn cho xe điện.

Thứ nhất, EVSE thường tích hợp khả năng sạc thông minh, cho phép người dùng theo dõi và kiểm soát quá trình sạc từ xa. Hệ thống EVSE thông minh hỗ trợ các tính năng như lên lịch thời gian sạc, đặt giới hạn sạc và nhận thông báo về trạng thái sạc qua ứng dụng di động hoặc nền tảng trực tuyến. Điều này không chỉ nâng cao sự thuận tiện cho người dùng mà còn cho phép sử dụng điện hiệu quả hơn, đặc biệt là trong giờ thấp điểm khi chi phí năng lượng có thể thấp hơn.

Hơn nữa, các tính năng an toàn là điều tối quan trọng trong thiết kế EVSE. Hệ thống EVSE bao gồm các tính năng tích hợp, chẳng hạn như cáp ngắt, ổ cắm an toàn, cảm biến nhiệt và bộ ngắt mạch khi chạm đất, để bảo vệ khỏi sạc quá mức, quá nhiệt, đoản mạch, dòng rò và các mối nguy hiểm tiềm ẩn khác về điện. Các cơ chế an toàn này đảm bảo rằng cả xe điện và cơ sở hạ tầng sạc đều được an toàn trong quá trình sạc.

Cuối cùng, khả năng tương tác là yếu tố quan trọng cần cân nhắc trong thiết kế EVSE. Khả năng tương thích với các mẫu xe điện và tiêu chuẩn sạc khác nhau đảm bảo rằng chủ sở hữu xe điện có quyền truy cập vào cơ sở hạ tầng sạc bất kể loại xe hoặc nhà sản xuất của họ. Các đầu nối sạc thông thường, chẳng hạn như SAE J1772 hoặc CCS (Hệ thống sạc kết hợp), cho phép kết nối liền mạch giữa xe điện và các trạm sạc.

Nhìn chung, các tính năng của EVSE góp phần mang lại trải nghiệm sạc thân thiện, hiệu quả và an toàn cho người sở hữu xe điện, hỗ trợ quá trình chuyển đổi sang hệ sinh thái giao thông bền vững hơn.

Theo Hiệp hội các nhà sản xuất điện quốc gia (NEMA) và Bộ năng lượng Hoa Kỳ, EVSE được phân thành ba cấp độ dựa trên điện áp và khả năng sạc:

Sạc cấp 1

Bộ sạc cấp 1 hoạt động trên các ổ cắm gia đình AC 120 volt tiêu chuẩn, khiến chúng trở thành tùy chọn sạc thuận tiện, thân thiện với ngân sách và dễ tiếp cận nhất đối với chủ sở hữu xe điện khi họ sử dụng các ổ cắm gia dụng thông thường. Những bộ sạc này thường cung cấp tốc độ sạc chậm hơn so với các bộ sạc cấp cao hơn. Sạc một chiếc xe điện thông thường (EV) trong 8 giờ ở điện áp 120 volt có thể tăng thêm khoảng 40 dặm phạm vi chạy điện.

Những bộ sạc này phù hợp để sạc trong khu dân cư, cho phép chủ sở hữu xe điện cắm xe của họ vào ổ cắm điện tiêu chuẩn trong gara, đường lái xe hoặc chỗ đậu xe qua đêm. Chúng lý tưởng cho những người có nhu cầu lái xe hàng ngày hạn chế hoặc những người có nhiều thời gian để sạc pin.

Sạc cấp 2

Bộ sạc Cấp 2 hoạt động bằng nguồn điện xoay chiều 240 volt, cung cấp tốc độ sạc nhanh hơn bộ sạc Cấp 1 mặc dù chúng sử dụng cùng một đầu nối J17772. Những bộ sạc này yêu cầu lắp đặt thiết bị sạc độc lập chuyên dụng. Sạc một chiếc xe điện (EV) trong 8 giờ bằng bộ sạc Cấp 2 có thể tăng thêm hoặc ít hơn 200 dặm phạm vi chạy điện cho một chiếc EV cỡ trung.

Những loại bộ sạc này thường được lắp đặt trong môi trường dân cư để sạc nhanh hơn tại nhà (dành cho nhiều gia đình) hoặc trong các trạm sạc công cộng, nơi làm việc, khách sạn, tòa nhà thương mại và bãi đậu xe. Chúng phù hợp với những người sở hữu xe điện có khoảng cách lái xe hàng ngày từ trung bình đến cao hoặc những người cần sạc nhanh hơn do thời gian sạc giảm đáng kể.

Sạc cấp 3

Bộ sạc cấp 3, còn được gọi là Bộ sạc nhanh DC hoặc DCFC, hoạt động bằng nguồn điện một chiều (DC) điện áp cao (480 volt), cung cấp khả năng sạc nhanh cho xe điện. Những bộ sạc này có thể mang lại tốc độ sạc cao hơn đáng kể so với bộ sạc Cấp 1 và Cấp 2, cho phép bổ sung nhanh chóng pin EV. Với 30 phút sạc bằng bộ sạc DC Fast, nó có thể tăng thêm quãng đường chạy điện khoảng 100 đến 200 dặm.

Những bộ sạc này chủ yếu được lắp đặt trong mạng sạc công cộng, khu vực nghỉ ngơi trên đường cao tốc, trạm dịch vụ và khu vực thương mại, nơi cần sạc nhanh để di chuyển đường dài hoặc thời gian quay vòng nhanh.

Các tùy chọn sạc nhanh DC đắt hơn đáng kể, thường cần đầu tư gấp 10 đến 20 lần so với các bộ sạc khác do các bộ phận phức tạp và yêu cầu nguồn điện đầu vào cao hơn. Đó là lý do tại sao chúng được khuyên dùng cho những chủ sở hữu xe điện thực hiện các chuyến đi đường dài thường xuyên hoặc những người điều hành đội xe thương mại cần sạc nhanh cho nhiều phương tiện.

Khi bạn kết nối xe điện của mình với EVSE, một số bước sẽ diễn ra để bắt đầu sạc.

Sau khi kết nối, EVSE sẽ liên lạc với EV để xác nhận sự sẵn sàng sạc của nó. Điều này liên quan đến việc đánh giá trạng thái pin, khả năng sạc và khả năng tương thích với các giao thức liên lạc.

Để sạc AC, EVSE chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ nguồn điện thành dòng điện một chiều (DC) phù hợp với pin của EV. Quá trình chuyển đổi này diễn ra trong mạch điều khiển của EVSE, thường bao gồm các bộ phận như bộ chỉnh lưu, máy biến áp và bộ điều chỉnh điện áp. Sau đó, EVSE cung cấp nguồn DC đã chuyển đổi tới bộ sạc tích hợp của EV.

Mặt khác, sạc nhanh DC hoàn toàn bỏ qua bộ sạc tích hợp của EV. Thay vào đó, EVSE cung cấp nguồn DC điện áp cao trực tiếp cho pin của EV, dẫn đến thời gian sạc ngắn hơn đáng kể. Điều này đòi hỏi các trạm sạc nhanh DC chuyên dụng có công suất đầu ra mạnh mẽ.

EVSE luôn đi đầu trong cuộc cách mạng di chuyển bằng điện, tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng rộng rãi xe điện. Khi chúng tôi bắt đầu quá trình chuyển đổi sang phương tiện di chuyển bằng điện, việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng EVSE mạnh mẽ là điều tối quan trọng để hiện thực hóa một tương lai sạch hơn, xanh hơn và bền vững hơn.

Trải nghiệm tương lai của việc tích hợp EVSE với giải pháp toàn diện của Advantech. Bộ điều khiển EVSE & Thiết kế SECC tích hợp của chúng tôi giúp hợp lý hóa quá trình sản xuất và bảo trì, đồng thời khả năng quản lý nâng cao đảm bảo hiệu suất tối ưu ngay cả ở quy mô lớn. Với khả năng mở rộng về điện toán và năng lực AI, giải pháp của chúng tôi là giải pháp phù hợp cho tương lai, sẵn sàng đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Ngoài ra, phương pháp thiết kế trong dịch vụ của chúng tôi ưu tiên bảo mật, bảo vệ an ninh mạng mạng của bạn trước các mối đe dọa trên mạng. Nâng cao cơ sở hạ tầng sạc EVSE của bạn với Advantech ngay hôm nay!