Tecnulugie di caricatore EV

E tecnulugie di carica di i veiculi elettrici in Cina è in i Stati Uniti sò in generale simili. In i dui paesi, i cavi è e spine sò a tecnulugia dominante per a carica di i veiculi elettrici. (A carica senza filu è u scambiu di batterie anu à u più una presenza minore). Ci sò differenze trà i dui paesi in quantu à i livelli di carica, i standard di carica è i protokolli di cumunicazione. Queste similitudini è differenze sò discusse quì sottu.

A. Livelli di carica

In i Stati Uniti, una grande parte di a carica di i veiculi elettrici si faci à 120 volt aduprendu prese di corrente domestiche senza mudificazione. Questu hè generalmente cunnisciutu cum'è carica di Livello 1 o "a goccia". Cù a carica di Livello 1, una batteria tipica di 30 kWh ci vole circa 12 ore per passà da u 20% à una carica quasi cumpleta. (Ùn ci sò prese di corrente di 120 volt in Cina.)

In Cina è in i Stati Uniti, una grande parte di a carica di i veiculi elettrici si faci à 220 volt (Cina) o 240 volt (Stati Uniti). In i Stati Uniti, questu hè cunnisciutu cum'è carica di Livello 2.

Una tale carica pò esse fatta cù prese senza mudificazione o apparecchiature di carica specializate per veiculi elettrichi è tipicamente usa circa 6-7 kW di putenza. Quandu si carica à 220-240 volt, una batteria tipica di 30 kWh impiega circa 6 ore per passà da u 20% à una carica quasi cumpleta.

Infine, a Cina è i Stati Uniti anu rete in crescita di caricatori rapidi DC, chì utilizanu cumunemente 24 kW, 50 kW, 100 kW o 120 kW di putenza. Alcune stazioni ponu offre 350 kW o ancu 400 kW di putenza. Quessi caricatori rapidi DC ponu piglià una batteria di veiculu da u 20% à una carica quasi cumpleta in tempi chì varianu da circa un'ora à solu 10 minuti.

Tavula 6:I livelli di carica più cumuni in i Stati Uniti

Fonte: Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti

B. Norme di carica

i. Cina

A Cina hà un standard naziunale di carica rapida per i veiculi elettrichi. I Stati Uniti anu trè standard di carica rapida per i veiculi elettrichi.

U standard cinese hè cunnisciutu cum'è China GB/T. (L'inizialiGBrapprisenta u standard naziunale.)

U standard GB/T di a Cina hè statu publicatu in u 2015 dopu à parechji anni di sviluppu.124 Avà hè ubligatoriu per tutti i novi veiculi elettrichi venduti in Cina. I pruduttori internaziunali di vitture, cumpresi Tesla, Nissan è BMW, anu aduttatu u standard GB/T per i so veiculi elettrichi venduti in Cina. GB/T permette attualmente a ricarica rapida à un massimu di 237,5 kW di putenza (à 950 V è 250 ampere), ancu s'è parechji

I caricabatterie veloci DC cinesi offrenu una carica di 50 kW. Un novu GB/T serà publicatu in u 2019 o in u 2020, chì, secondu i rapporti, aghjurnerà u standard per include a carica finu à 900 kW per i veiculi cummerciali più grandi. GB/T hè un standard solu per a Cina: i pochi veiculi elettrici fabbricati in Cina esportati à l'esteru utilizanu altri standard.125

In Aostu 2018, u Cunsigliu di l'Elettricità di a Cina (CEC) hà annunziatu un memorandum d'intesa cù a rete CHAdeMO, basata in Giappone, per sviluppà inseme a carica ultraveloce. L'obiettivu hè a cumpatibilità trà GB/T è CHAdeMO per a carica rapida. E duie urganisazione si associeranu per allargà u standard à i paesi fora di a Cina è di u Giappone.126

ii. Stati Uniti

In i Stati Uniti, ci sò trè standard di carica EV per a carica rapida DC: CHAdeMO, CCS SAE Combo è Tesla.

CHAdeMO hè statu u primu standard di carica rapida per veiculi elettrici, chì data di u 2011. Hè statu sviluppatu da Tokyo.

Cumpagnia d'Energia Elettrica è significa "Caricà per Muoversi" (un ghjocu di parolle in giapponese).127 CHAdeMO hè attualmente utilizatu in i Stati Uniti in a Nissan Leaf è a Mitsubishi Outlander PHEV, chì sò trà i veiculi elettrici più venduti. U successu di a Leaf in i Stati Uniti pò esseRICARICA DI VEICULI ELETTRICI IN CINA È IN I STATI UNITI

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in parte per via di l'impegnu precoce di Nissan à implementà l'infrastruttura di carica rapida CHAdeMO in i concessionarii è in altri lochi urbani.128 À ghjennaghju 2019, ci eranu più di 2.900 caricatori rapidi CHAdeMO in i Stati Uniti (è ancu più di 7.400 in Giappone è 7.900 in Europa).129

In u 2016, CHAdeMO hà annunziatu ch'ella aghjurnerà u so standard da a so tarifa di carica iniziale di 70.

kW per offre 150 kW.130 In ghjugnu 2018, CHAdeMO hà annunziatu l'introduzione di una capacità di carica di 400 kW, utilizendu cavi raffreddati à liquidu di 1.000 V è 400 amp. A carica più alta serà dispunibile per risponde à i bisogni di i grandi veiculi cummerciali cum'è i camion è l'autobus.131

Un secondu standard di carica in i Stati Uniti hè cunnisciutu cum'è CCS o SAE Combo. Hè statu publicatu in u 2011 da un gruppu di fabricatori d'auto europei è americani. A parollacumbinazioneIndica chì a spina cuntene sia a carica AC (finu à 43 kW) sia a carica DC.132 In

Germania, a coalizione Charging Interface Initiative (CharIN) hè stata furmata per difende l'adopzione generalizzata di CCS. À u cuntrariu di CHAdeMO, una spina CCS permette a carica DC è AC cù un unicu portu, riducendu u spaziu è l'aperture necessarie nantu à a carrozzeria di u veiculu. Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA è Hyundai sustenenu u CCS. Tesla s'hè ancu unita à a coalizione è in nuvembre 2018 hà annunziatu chì i so veiculi in Europa seranu dotati di porte di ricarica CCS.133 A Chevrolet Bolt è a BMW i3 sò trà i veiculi elettrici populari in i Stati Uniti chì utilizanu a ricarica CCS. Mentre chì l'attuali caricabatterie rapidi CCS offrenu una ricarica à circa 50 kW, u prugramma Electrify America include una ricarica rapida di 350 kW, chì puderia permette una ricarica quasi cumpleta in solu 10 minuti.

U terzu standard di carica in i Stati Uniti hè operatu da Tesla, chì hà lanciatu a so propria rete Supercharger pruprietaria in i Stati Uniti in settembre 2012.134 Tesla

I superchargers funzionanu tipicamente à 480 volt è offrenu una carica à un massimu di 120 kW. Cum'è

In ghjennaghju 2019, u situ web di Tesla hà elencatu 595 lochi di Supercharger in i Stati Uniti, cù 420 lochi supplementari "prestu".135 In maghju 2018, Tesla hà suggeritu chì in u futuru i so Superchargers puderanu ghjunghje à livelli di putenza finu à 350 kW.136

In a nostra ricerca per questu rapportu, avemu dumandatu à l'intervistati americani s'elli cunsideravanu a mancanza di un unicu standard naziunale per a carica rapida DC cum'è un ostaculu à l'adopzione di i veiculi elettrici. Pochi anu rispostu affermativamente. I motivi per i quali parechji standard di carica rapida DC ùn sò micca cunsiderati un prublema includenu:

● A maiò parte di e ricariche di i veiculi elettrici si facenu in casa è à u travagliu, cù caricabatterie di livellu 1 è 2.

● Gran parte di l'infrastrutture di carica publica è in u locu di travagliu finu à oghje anu utilizatu caricabatterie di livellu 2.

● L'adattatori sò dispunibili chì permettenu à i pruprietarii di veiculi elettrici d'utilizà a maiò parte di i caricatori rapidi DC, ancu s'è u veiculu elettrico è u caricatore utilizanu standard di carica diversi. (L'eccezione principale, a rete di supercharger Tesla, hè aperta solu à i veiculi Tesla.) In particulare, ci sò alcune preoccupazioni riguardu à a sicurezza di l'adattatori di carica rapida.

● Siccomu a spina è u connettore rapprisentanu una piccula percentuale di u costu di una stazione di ricarica rapida, questu presenta poca sfida tecnica o finanziaria per i pruprietarii di stazioni è puderia esse paragunatu à i tubi per benzine di diversi ottani in una stazione di rifornimentu. Parechje stazioni di ricarica publiche anu parechje spine attaccate à un unicu postu di ricarica, chì permette à qualsiasi tipu di veiculu electricu di carica quì. In effetti, parechje ghjurisdizioni richiedenu o incentivanu questu.RICARICA DI VEICULI ELETTRICI IN CINA È IN I STATI UNITI

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Certi fabricatori di vitture anu dettu chì una rete di carica esclusiva rapprisenta una strategia cumpetitiva. Claas Bracklo, capu di l'elettromobilità in BMW è presidente di CharIN, hà dichjaratu in u 2018: "Avemu fundatu CharIN per custruisce una pusizione di putere".137 Parechji pruprietarii è investitori di Tesla consideranu a so rete di supercharger pruprietaria un puntu di vendita, ancu se Tesla cuntinueghja à sprime a vuluntà di permette à altri mudelli di vitture di utilizà a so rete, à cundizione ch'elli cuntribuiscinu à un finanziamentu proporzionale à l'usu.138 Tesla face ancu parte di CharIN chì prumove u CCS. In nuvembre 2018, hà annunziatu chì e vitture Model 3 vendute in Europa seranu dotate di porte CCS. I pruprietarii di Tesla ponu ancu cumprà adattatori per accede à i caricabatterie veloci CHAdeMO.139

C. Protocolli di cumunicazione di carica I protocolli di cumunicazione di carica sò necessarii per ottimizà a carica per i bisogni di l'utente (per rilevà u statu di carica, a tensione di a batteria è a sicurezza) è per a rete (cumprese

capacità di a rete di distribuzione, prezzi in basa à u tempu d'usu è misure di risposta à a dumanda).140 Cina GB/T è CHAdeMO utilizanu un protocolu di cumunicazione cunnisciutu cum'è CAN, mentre chì CCS funziona cù u protocolu PLC. I protocolli di cumunicazione aperti, cum'è l'Open Charge Point Protocol (OCPP) sviluppatu da l'Open Charging Alliance, stanu diventendu sempre più populari in i Stati Uniti è in Europa.

In a nostra ricerca per questu rapportu, parechji intervistati americani anu citatu u muvimentu versu protokolli di cumunicazione aperti è software cum'è una priorità pulitica. In particulare, certi prughjetti di carica publica chì anu ricevutu finanziamenti in u quadru di l'American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) sò stati citati cum'è avendu sceltu venditori cù piattaforme pruprietarie chì anu successivamente sperimentatu difficultà finanziarie, lascendu apparecchiature rotte chì necessitavanu a sustituzione.141 ​​A maiò parte di e cità, di i servizii publichi è di e rete di carica cuntattate per questu studiu anu espressu sustegnu per i protokolli di cumunicazione aperti è l'incentivi per permette à l'ospiti di a rete di carica di cambià senza intoppi i fornitori.142

D. Costi

I caricatori di casa sò più economici in Cina chè in i Stati Uniti. In Cina, un caricatore di casa tipicu di 7 kW muntatu à u muru si vende in linea trà 1.200 è 1.800 RMB.143 L'installazione richiede un costu supplementu. (A maiò parte di l'acquisti di veiculi elettrici privati ​​includenu u caricatore è l'installazione.) In i Stati Uniti, i caricatori di casa di Livello 2 costanu trà $ 450 è $ 600, più una media di circa $ 500 per l'installazione.144 L'equipaggiu di ricarica rapida DC hè significativamente più caru in i dui paesi. I costi varianu assai. Un espertu cinese intervistatu per questu rapportu hà stimatu chì l'installazione di un postu di ricarica rapida DC di 50 kW in Cina costa tipicamente trà 45.000 è 60.000 RMB, cù u postu di ricarica stessu chì rapprisenta circa 25.000 - 35.000 RMB è u cablaggio, l'infrastruttura sutterranee è a manodopera chì rapprisentanu u restu.145 In i Stati Uniti, a ricarica rapida DC pò custà decine di migliaia di dollari per postu. E variabili principali chì influenzanu u costu di l'installazione di l'equipaggiu di carica rapida DC includenu a necessità di scavi di trincee, aghjurnamenti di trasformatori, circuiti è pannelli elettrici novi o aghjurnati è aghjurnamenti estetichi. A segnaletica, i permessi è l'accessu per i disabili sò considerazioni supplementari.146

E. Ricarica senza filu

A carica senza filu offre parechji vantaghji, cumpresi l'estetica, u risparmiu di tempu è a facilità d'usu.

Era dispunibule in l'anni 1990 per l'EV1 (una di e prime vitture elettriche) ma hè rara oghje.147 I sistemi di carica wireless EV offerti in linea varianu in costu da $ 1.260 à circa $ 3.000.148 A carica wireless EV porta una penalità di efficienza, cù i sistemi attuali chì offrenu una efficienza di carica di circa l'85%.149 I prudutti di carica wireless attuali offrenu un trasferimentu di putenza di 3-22 kW; i caricabatterie wireless dispunibili per parechji mudelli EV da Plugless caricanu à 3,6 kW o 7,2 kW, equivalente à a carica di Livello 2.150 Mentre parechji utilizatori EV consideranu chì a carica wireless ùn vale micca u costu supplementu,151 alcuni analisti anu previstu chì a tecnulugia serà prestu diffusa, è parechji produttori di vitture anu annunziatu chì offriranu a carica wireless cum'è opzione nantu à i futuri EV. A carica wireless puderia esse attraente per certi veiculi cù percorsi definiti, cum'è l'autobus publichi, è hè stata ancu pruposta per e future corsie di l'autostrade elettriche, ancu se u costu elevatu, a bassa efficienza di carica è e velocità di carica lente serianu svantaghji.152

F. Scambiu di batteria

Cù a tecnulugia di scambiu di batterie, i veiculi elettrichi puderanu scambià e so batterie scariche per altre chì sò cumpletamente cariche. Questu accurterebbe dramaticamente u tempu necessariu per ricaricà un veiculu elettricu, cù benefici potenziali significativi per i cunduttori.

Parechje cità è cumpagnie cinesi stanu attualmente sperimentendu cù u scambiu di batterie, cù una attenzione particulare à i veiculi elettrici di flotta à alta utilizzazione, cum'è i taxi. A cità di Hangzhou hà implementatu u scambiu di batterie per a so flotta di taxi, chì usa veiculi elettrici Zotye fabbricati lucalmente.155 Pechino hà custruitu parechje stazioni di scambiu di batterie in un sforzu sustinutu da u fabricatore lucale di vitture BAIC. À a fine di u 2017, BAIC hà annunziatu un pianu per custruisce 3.000 stazioni di scambiu in tuttu u paese da u 2021.156 A startup cinese di veiculi elettrici NIO prevede di aduttà a tecnulugia di scambiu di batterie per alcuni di i so veiculi è hà annunziatu chì custruisce 1.100 stazioni di scambiu in Cina.157 Parechje cità in Cina, cumprese Hangzhou è Qingdao, anu ancu utilizatu u scambiu di batterie per l'autobus.158

In i Stati Uniti, a discussione nantu à u scambiu di batterie hè sparita dopu à a fallimentu di u 2013 di a startup israeliana di scambiu di batterie Project Better Place, chì avia pianificatu una rete di stazioni di scambiu per e vitture di passageri.153 In u 2015, Tesla hà abbandunatu i so piani di stazione di scambiu dopu avè custruitu solu una struttura di dimostrazione, culpendu a mancanza d'interessu di i cunsumatori. Ci sò pochi, se micca nisunu, esperimenti in corsu in quantu à u scambiu di batterie in i Stati Uniti oghje.154 A diminuzione di i costi di e batterie, è forse in misura minore u spiegamentu di l'infrastruttura di carica rapida DC, anu probabilmente riduttu l'attrazione di u scambiu di batterie in i Stati Uniti.

Mentre u scambiu di batterie offre parechji vantaghji, hà ancu svantaghji notevuli. Una batteria EV hè pesante è tipicamente situata in fondu à u veiculu, furmendu un cumpunente strutturale integrale cù tolleranze ingegneristiche minime per l'allineamentu è e cunnessione elettriche. E batterie d'oghje di solitu necessitanu raffreddamentu, è cunnette è disconnette i sistemi di raffreddamentu hè difficiule.159 Date e so dimensioni è u so pesu, i sistemi di batterie devenu adattassi perfettamente per evità u tintinnà, riduce l'usura è mantene u veiculu centratu. L'architettura di a batteria di u skateboard cumuna in i EV d'oghje migliora a sicurezza abbassendu u centru di pesu di u veiculu è migliurendu a prutezzione da l'impatti in a parte anteriore è posteriore. E batterie amovibili situate in u bagagliaio o in altrò ùn averebbenu micca questu vantaghju. Siccomu a maiò parte di i pruprietarii di veiculi si caricanu principalmente in casa oRICARICA DI VEICULI ELETTRICI IN CINA È IN I STATI UNITIÀ u travagliu, u scambiu di batterie ùn risolverebbe micca necessariamente i prublemi di l'infrastruttura di carica - aiuterebbe solu à affruntà a carica publica è l'autonomia. È postu chì a maiò parte di i pruduttori d'automobili ùn sò micca disposti à standardizà i pacchi o i disinni di batterie - e vitture sò cuncepite intornu à e so batterie è motori, ciò chì ne face un valore pruprietariu chjave160 - u scambiu di batterie puderia richiede una rete di stazioni di scambiu separata per ogni cumpagnia automobilistica o apparecchiature di scambiu separate per diversi mudelli è dimensioni di veiculi. Ancu s'è sò stati pruposti camion mobili di scambiu di batterie,161 stu mudellu cummerciale ùn hè ancu statu implementatu.