110 В или 220 В: что лучше подходит для зарядки электромобилей?

В Северной Америке и Японии используется система с напряжением 110–120 В, тогда как в Китае, Европе и Австралии — система на 220–240 В. В Северной Америке для домашних зарядных станций обычно используется отдельная линия с напряжением 240 В (этот уровень напряжения соответствует стандарту 220 В). Под часто упоминаемой «зарядкой от 110 В» обычно подразумевается лишь аварийная медленная зарядка от стандартной бытовой розетки.

Стандартные бытовые розетки обычно рассчитаны на ток 12–16 А, что соответствует мощности непрерывной зарядки всего 1,2–1,8 кВт; такой режим часто называют «медленной» или «капельной» зарядкой.

Если взять для примера распространенный электромобиль с аккумулятором емкостью 60 кВт·ч, то зарядка от 20% до 80% займет примерно 20–33 часа, а полная зарядка — более 30 часов; этого достаточно лишь для коротких ежедневных поездок на небольшие расстояния.

Стандартная бытовая розетка на 16 А позволяет заряжать автомобиль с мощностью 3,5 кВт, тогда как специальная настенная зарядная станция обеспечивает мощность до 7 кВт при токе 32 А, что в 4–6 раз превышает показатели для сети 110 В.

Для той же модели с аккумулятором 60 кВт·ч зарядка от 20% до 80% при мощности 7 кВт занимает всего 5–6 часов. Это позволяет полностью зарядить автомобиль ночью, в часы сниженного тарифа, что идеально подходит для удовлетворения повседневных транспортных потребностей.

При одинаковой мощности зарядки рабочий ток в сети 110 В вдвое превышает ток в сети 220 В. Согласно закону Джоуля, потери в линии пропорциональны квадрату силы тока; следовательно, потери при напряжении 110 В в четыре раза выше, чем при 220 В. Это приводит к более сильному нагреву кабелей, их ускоренному износу при длительной эксплуатации и повышенному риску возгорания.

При зарядке от сети 220 В сила тока ниже, что обеспечивает меньший нагрев проводки, снижает нагрузку на розетки и кабели, а также повышает запас надежности системы. Кроме того, при передаче энергии на большие расстояния падение напряжения в сети 220 В меньше, что делает этот вариант подходящим для случаев, когда парковочное место удалено от электросчетчика.

Системы 110 В ограничены стандартами электроснабжения жилых домов: мощность одной розетки обычно не превышает 2 кВт, что затрудняет дальнейшее увеличение мощности. Для достижения уровня 7 кВт требуется ток почти 60 А, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к характеристикам проводки и делает реализацию такого решения в бытовых условиях практически невозможной.

Система 220 В позволяет легко организовать домашнюю зарядку мощностью 7 кВт (однофазное подключение). Переход на трехфазное питание позволяет увеличить мощность до 11 кВт и 22 кВт, обеспечивая широкие возможности масштабирования и совместимость со встроенными зарядными устройствами любых моделей автомобилей — от бюджетных до премиальных.

Диапазон 220–240 В является общемировым стандартом напряжения для зарядки переменным током. На этом напряжении базируются основные системы зарядки, такие как европейский стандарт Type 2 и национальный стандарт Китая, что гарантирует широкую совместимость оборудования и богатый выбор доступных решений.

Зарядка от сети 110 В встречается лишь в некоторых регионах (например, в Северной Америке и Японии) и зачастую рассматривается как способ экстренного пополнения заряда. Выбор оборудования ограничен, а мощность зарядки всех моделей автомобилей при напряжении 110 В существенно снижается, не позволяя использовать весь потенциал встроенного зарядного устройства.

Для обеспечения той же мощности зарядки при напряжении 110 В требуются кабели большего сечения и защитные автоматы с более высокими характеристиками, что влечет за собой увеличение расходов на материалы и монтаж. Для зарядки от сети 220 В можно использовать существующую бытовую электропроводку: зарядное устройство мощностью 3,5 кВт подключается напрямую к стандартной розетке на 16 А, а для зарядной станции мощностью 7 кВт требуется лишь отдельная линия на 32 А, что обеспечивает низкие затраты на монтаж и простоту прокладки кабелей.

Временный аварийный источник питания: использование обычной розетки для медленной подзарядки вне дома (только в экстренных случаях);

Компактные электромотоциклы (для поездок на небольшие расстояния): транспортные средства с емкостью аккумулятора менее 10 кВт·ч и низким уровнем ежедневного энергопотребления;

Длительная стоянка: поддержание заряда аккумулятора (подзарядка малым током) для компенсации потерь от саморазряда.

Основная зарядка дома: настенные зарядные станции на закрепленных парковочных местах, полная зарядка в часы минимальной нагрузки на сеть (стандартное решение для домашней зарядки во всем мире);

Общественные станции медленной зарядки в жилых комплексах и парках: обеспечение возможности длительной подзарядки во время стоянки;

Большинство сценариев коммерческой и общественной зарядки переменным током (AC).