Однофазное электричество является самым основным и широко используемым источником питания для медленной зарядки электромобилей переменным током. Его жила состоит из однофазного провода (провода под напряжением) + нейтрального провода + провода защитного заземления, образующих цепь электропитания. Он широко используется в домашних портативных зарядных устройствах и настенных зарядных устройствах и является для большинства владельцев автомобилей основным способом ежедневной зарядки своих автомобилей.
Основные электрические характеристики
Структура электропитания: 1 фазный провод (L) + 1 нейтральный провод (N) + провод защитного заземления (PE). Электроэнергия передается за счет разности потенциалов между фазным и нейтральным проводами.
Номинальное напряжение в различных регионах:
Материковый Китай: 220 В
Европа и Океания: 230 В
Северная Америка: 120 В для бытовых нужд; 240 В для специализированных разъемов, предназначенных для мощных устройств.
Расчет мощности и стандартные уровни напряжения
Формула мощности для однофазной сети: Мощность = Напряжение × Сила тока
В жилых помещениях верхний предел мощности для однофазной зарядки обычно составляет 7 кВт. Это ограничение обусловлено пропускной способностью домовой электросети, допустимой токовой нагрузкой кабеля и техническими характеристиками розеток.
10 А: примерно 2,2 кВт — верхний предел для обычных бытовых розеток, рассчитанных на небольшую мощность.
16 А: примерно 3,5 кВт (Китай) / 3,7 кВт (Европа) — наиболее распространенный уровень мощности для портативных зарядных устройств для электромобилей.
32 А: примерно 7 кВт — стандартный уровень мощности для домашних настенных зарядных станций.
Два основных сценария применения однофазной зарядки
Портативное зарядное устройство для электромобилей (зарядка в режиме Mode 2)
Наиболее распространенный способ экстренной зарядки. Один конец устройства подключается к бытовой однофазной розетке, а другой — к зарядному порту электромобиля. Устройство оснащено встроенным модулем управления и защиты.
Совместимые вилки: бытовые 16-амперные трехконтактные вилки, европейские вилки стандарта Schuko, североамериканские вилки стандарта NEMA 5-15/6-20.
Особенности: не требует специального монтажа, позволяет заряжать автомобиль в любом месте; однако мощность зарядки относительно невелика, поэтому такой способ подходит только для временной подзарядки или медленной зарядки в течение ночи.
Однофазная зарядная станция переменного тока (зарядка в режиме Mode 3)
Основное решение для стационарной зарядки в домашних условиях. Устройство устанавливается на стену и подключается по выделенной линии; по уровню безопасности и надежности оно значительно превосходит обычные бытовые розетки.
Стандартная мощность: 7 кВт (однофазное подключение, 32 А) — общепринятый стандарт для домашних зарядных станций во всем мире.
Совместимость разъемов: разъемы стандартов GB/T (7-контактный), Type 2 и Type 1 поддерживают однофазное питание и физически совместимы с трехфазными разъемами. Бортовое зарядное устройство (OBC) электромобиля автоматически распознает тип подключения и адаптируется к нему.
Логика процесса однофазной зарядки
После подачи однофазного переменного тока в автомобиль бортовое зарядное устройство (OBC) выполняет выпрямление, коррекцию коэффициента мощности и преобразование постоянного тока (DC-DC), что в конечном итоге обеспечивает зарядку аккумуляторной батареи.
Верхний предел мощности зарядки определяется номинальной мощностью бортового зарядного устройства (OBC) при работе в однофазном режиме, а не характеристиками розетки или зарядной станции.
Например: если бортовое зарядное устройство автомобиля поддерживает мощность только 3,3 кВт при однофазном подключении, то даже при подсоединении к зарядной станции мощностью 7 кВт (однофазной) максимальная мощность зарядки составит лишь 3,3 кВт.
Однофазная зарядка против трехфазной зарядки
| Сравнительные характеристики: | Однофазная зарядка | Трехфазная зарядка |
| Структура источника питания | 1 фазный провод + нейтральный провод + провод заземления | 3 фазных провода + нейтральный провод + провод заземления |
| Распространенное бытовое электроснабжение | 3,5 кВт / 7 кВт | 11 кВт / 22 кВт |
| Время зарядки аккумулятора 70 кВт⋅ч | 7 кВт — примерно 10 часов | 22 кВт — примерно 3,5 часа |
| Требования к сети | Подходит для обычного бытового использования | Требуется отдельная заявка на подключение трехфазного электроснабжения к дому |
| Стоимость установки | Низкая стоимость | Более высокая мощность (включая трехфазное подключение дома и трехфазную зарядную станцию) |
| Применимые сценарии | Подходит для зарядки в ночное время и экстренного пополнения запаса энергии | Быстрая зарядка дома, медленная зарядка в общественных местах (коммерческие зарядные станции) |
Однофазное электроснабжение: основные преимущества и ограничения
Преимущества
Широкая распространенность: повсеместное наличие в жилых домах, отсутствие необходимости в создании специальной инфраструктуры, удобство для оперативной подзарядки.
Простота установки: не требуется модернизация электросети; однофазные зарядные устройства мощностью 7 кВт можно устанавливать в обычных жилых условиях.
Низкая стоимость: затраты на оборудование и монтаж значительно ниже по сравнению с трехфазными решениями.
Высокая совместимость: все электромобили, поддерживающие зарядку переменным током (AC), могут заряжаться от однофазной сети — проблем с совместимостью не возникает.
Ограничения
Ограниченная мощность: в жилых помещениях она, как правило, составляет 7 кВт, что исключает возможность более быстрой зарядки переменным током.
Значительные потери в линии: при одинаковой мощности сила тока выше, что приводит к более заметному падению напряжения и нагреву проводников на больших расстояниях.
Влияние на распределительную сеть: одновременное использование мощных однофазных потребителей может легко вызвать перекос фаз в распределительной сети, что особенно неблагоприятно для устаревших электросетей.