Ev Charger Technologies

EV-laaitegnologieë in China en die Verenigde State stem oor die algemeen ooreen. In beide lande is koorde en proppe die oorweldigende dominante tegnologie vir die laai van elektriese voertuie. (Draadlose laai en batterywisseling het hoogstens 'n geringe teenwoordigheid.) Daar is verskille tussen die twee lande met betrekking tot laaivlakke, laaistandaarde en kommunikasieprotokolle. Hierdie ooreenkomste en verskille word hieronder bespreek.

A. Laaivlakke

In die Verenigde State vind 'n groot deel van EV-laai plaas by 120 volt met behulp van ongemodifiseerde huismuurafsetpunte. Dit staan ​​algemeen bekend as Vlak 1 of “druppel”-laai. Met Vlak 1-laai neem 'n tipiese 30 kWh-battery ongeveer 12 uur om van 20% tot byna vol laai te gaan. (Daar is geen 120 volt-aansluitings in China nie.)

In beide China en die Verenigde State vind 'n groot deel van EV-laai plaas by 220 volt (China) of 240 volt (Verenigde State). In die Verenigde State staan ​​dit bekend as Vlak 2-laai.

Sodanige laai kan met ongemodifiseerde afsetpunte of gespesialiseerde EV-laaitoerusting plaasvind en gebruik tipies ongeveer 6–7 kW krag. Wanneer dit teen 220–240 volt gelaai word, neem 'n tipiese 30 kWh-battery ongeveer 6 uur om van 20% tot byna vol laai te gaan.

Laastens het beide China en die Verenigde State groeiende netwerke van GS-snellaaiers, wat gewoonlik 24 kW, 50 kW, 100 kW of 120 kW krag gebruik. Sommige stasies bied dalk 350 kW of selfs 400 kW krag. Hierdie GS-snellaaiers kan 'n voertuigbattery van 20% tot byna volle lading neem in tye wat wissel van ongeveer een uur tot so min as 10 minute.

Tabel 6:Mees algemene laaivlakke in die VSA

Bron: Amerikaanse departement van energie

B. Laaistandaarde

i. China

China het een landwye EV-snellaaistandaard. Die VSA het drie EV-snellaaistandaarde.

Die Chinese standaard staan ​​bekend as China GB/T. (Die voorlettersGBstaan ​​vir nasionale standaard.)

China GB/T is in 2015 vrygestel na etlike jare van ontwikkeling.124 Dit is nou verpligtend vir alle nuwe elektriese voertuie wat in China verkoop word. Internasionale motorvervaardigers, insluitend Tesla, Nissan en BMW, het die GB/T-standaard aanvaar vir hul EV's wat in China verkoop word. GB/T laat tans vinnige laai toe teen 'n maksimum van 237,5 kW uitset (teen 950 V en 250 ampère), hoewel baie

Chinese GS-snellaaiers bied 50 kW-laai. ’n Nuwe GB/T sal in 2019 of 2020 vrygestel word, wat glo die standaard sal opgradeer om laai tot 900 kW vir groter kommersiële voertuie in te sluit. GB/T is slegs 'n China-standaard: die paar China-vervaardigde EV's wat na die buiteland uitgevoer word, gebruik ander standaarde.125

In Augustus 2018 het die China Electricity Council (CEC) 'n memorandum van verstandhouding aangekondig met die CHAdeMO-netwerk, gebaseer in Japan, om gesamentlik ultra-vinnige laai te ontwikkel. Die doel is verenigbaarheid tussen GB/T en CHAdeMO vir vinnige laai. Die twee organisasies sal saamwerk om die standaard uit te brei na lande buite China en Japan.126

ii. Verenigde State

In die Verenigde State is daar drie EV-laaistandaarde vir DC-snellaai: CHAdeMO, CCS SAE Combo en Tesla.

CHAdeMO was die eerste EV-snellaaistandaard, wat dateer uit 2011. Dit is ontwikkel deur Tokio

Electric Power Company en staan ​​vir "Charge to Move" ('n woordspeling in Japannees).127 CHAdeMO word tans in die Verenigde State gebruik in die Nissan Leaf en Mitsubishi Outlander PHEV, wat van die hoogste verkoop elektriese voertuie is. Die Leaf se sukses in die Verenigde State kan weesELEKTRIESE VOERTUIG LAAI IN CHINA EN DIE VERENIGDE STATE

ENERGIEPOLICY.COLUMBIA.EDU | FEBRUARIE 2019 |

deels te danke aan Nissan se vroeë verbintenis om CHAdeMO-snellaai-infrastruktuur by handelaars en ander stedelike liggings in te stel.128 Vanaf Januarie 2019 was daar meer as 2 900 CHAdeMO-snellaaiers in die Verenigde State (sowel as meer as 7 400 in Japan en 7 900 in Europa).129

In 2016 het CHAdeMO aangekondig dat hy sy standaard sal opgradeer vanaf sy aanvanklike laaikoers van 70

kW om 150 kW aan te bied.130 In Junie 2018 het CHAdeMO die bekendstelling van 400 kW-laaivermoë aangekondig, met behulp van 1 000 V, 400 ampère vloeistofverkoelde kabels. Die hoër heffing sal beskikbaar wees om in die behoeftes van groot kommersiële voertuie soos vragmotors en busse te voorsien.131

'n Tweede laaistandaard in die Verenigde State staan ​​bekend as CCS of SAE Combo. Dit is in 2011 vrygestel deur 'n groep Europese en Amerikaanse motorvervaardigers. Die woordkombinasiedui aan dat die prop beide AC-laai (teen tot 43 kW) en DC-laai bevat.132 In

Duitsland, die Charging Interface Initiative (CharIN) koalisie is gevorm om te pleit vir die wydverspreide aanvaarding van CCS. Anders as CHAdeMO, maak 'n CCS-prop GS- en AC-laai moontlik met 'n enkele poort, wat die spasie en openinge wat op die voertuigbak benodig word, verminder. Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA en Hyundai ondersteun CCS. Tesla het ook by die koalisie aangesluit en het in November 2018 aangekondig dat sy voertuie in Europa toegerus sal wees met CCS-laaipoorte.133 Die Chevrolet Bolt en BMW i3 is van die gewilde EV's in die Verenigde State wat CCS-laai gebruik. Terwyl huidige CCS-snellaaiers laai van ongeveer 50 kW bied, sluit die Electrify America-program vinnige laai van 350 kW in, wat 'n byna volledige laai in so min as 10 minute moontlik kan maak.

Die derde laaistandaard in die Verenigde State word bedryf deur Tesla, wat in September 2012 sy eie Supercharger-netwerk in die Verenigde State bekend gestel het.134 Tesla

Superaanjaers werk gewoonlik teen 480 volt en bied laai teen 'n maksimum van 120 kW. Soos

van Januarie 2019 het die Tesla-webwerf 595 Supercharger-liggings in die Verenigde State gelys, met 'n bykomende 420 liggings wat “binnekort kom”.135 In Mei 2018 het Tesla voorgestel dat sy Superchargers in die toekoms kragvlakke van so hoog as 350 kW kan bereik.136

In ons navorsing vir hierdie verslag het ons die Amerikaanse onderhoudvoerders gevra of hulle die gebrek aan 'n enkele nasionale standaard vir DC-snellaai beskou as 'n hindernis vir EV-aanneming. Min het bevestigend geantwoord. Die redes waarom veelvuldige GS-snellaaistandaarde nie as 'n probleem beskou word nie, sluit in:

● Die meeste EV-laai vind plaas by die huis en by die werk, met Vlak 1- en 2-laaiers.

● Baie van die openbare en werkplek-laai-infrastruktuur het tot dusver Vlak 2-laaiers gebruik.

● Adapters is beskikbaar wat EV-eienaars in staat stel om die meeste GS-snellaaiers te gebruik, selfs al gebruik die EV en laaier verskillende laaistandaarde. (Die belangrikste uitsondering, die Tesla-superlaainetwerk, is slegs oop vir Tesla-voertuie.) Daar is veral kommer oor die veiligheid van snellaai-adapters.

● Aangesien die prop en koppelstuk 'n klein persentasie van die koste van 'n vinnige laaistasie verteenwoordig, bied dit min tegniese of finansiële uitdaging aan stasie-eienaars en kan dit vergelyk word met die slange vir verskillende oktaan petrole by 'n vulstasie. Baie openbare laaistasies het veelvuldige proppe wat aan 'n enkele laaipos gekoppel is, sodat enige tipe EV daar kan laai. Inderdaad, baie jurisdiksies vereis of stimuleer dit.ELEKTRIESE VOERTUIG LAAI IN CHINA EN DIE VERENIGDE STATE

38 | SENTRUM VIR GLOBALE ENERGIEBELEID | COLUMBIA SIPA

Sommige motorvervaardigers het gesê dat 'n eksklusiewe laainetwerk 'n mededingende strategie verteenwoordig. Claas Bracklo, hoof van elektromobiliteit by BMW en voorsitter van CharIN, het in 2018 gesê: "Ons het CharIN gestig om 'n magsposisie te bou."137 Baie Tesla-eienaars en -beleggers beskou sy eie aanjaernetwerk as 'n verkoopspunt, hoewel Tesla steeds uitdruk bereidwilligheid om ander motormodelle toe te laat om sy netwerk te gebruik mits hulle finansiering bydra wat eweredig aan gebruik is.138 Tesla is ook deel van CharIN wat CCS bevorder. In November 2018 het dit aangekondig dat Model 3-motors wat in Europa verkoop word, toegerus sal wees met CCS-poorte. Tesla-eienaars kan ook adapters koop om toegang tot CHAdeMO-snellaaiers te kry.139

C. Laaikommunikasieprotokolle Laaikommunikasieprotokolle is nodig om laai te optimaliseer vir die behoeftes van die gebruiker (om die toestand van lading, batteryspanning en veiligheid op te spoor) en vir die netwerk (insluitend

verspreidingsnetwerk kapasiteit, tyd-van-gebruik pryse en vraag reaksie maatreëls).140 China GB/T en CHAdeMO gebruik 'n kommunikasie protokol bekend as CAN, terwyl CCS werk met die PLC protokol. Oop kommunikasieprotokolle, soos die Open Charge Point Protocol (OCPP) wat deur die Open Charging Alliance ontwikkel is, word al hoe meer gewild in die Verenigde State en Europa.

In ons navorsing vir hierdie verslag het verskeie Amerikaanse onderhoudvoerders die beweging na oop kommunikasieprotokolle en sagteware as 'n beleidsprioriteit genoem. In die besonder is sommige openbare laaiprojekte wat befondsing ontvang het kragtens die Amerikaanse Herstel- en Herbeleggingswet (ARRA) genoem dat hulle verskaffers met eie platforms gekies het wat daarna finansiële probleme ondervind het, wat stukkende toerusting gelaat het wat vervanging vereis het.141 Die meeste stede, nutsdienste en laai netwerke wat vir hierdie studie gekontak is, het ondersteuning uitgespreek vir oop kommunikasieprotokolle en aansporings om laainetwerkgashere in staat te stel om naatloos van verskaffers te wissel.142

D. Koste

Huislaaiers is goedkoper in China as in die Verenigde State. In China verkoop 'n tipiese 7 kW muurgemonteerde huislaaier aanlyn vir tussen RMB 1,200 en RMB 1,800,143. Installasie vereis bykomende koste. (Die meeste private EV-aankope kom met laaier en installasie ingesluit.) In die Verenigde State kos Vlak 2-huislaaiers in die reeks van $450-$600, plus 'n gemiddeld van ongeveer $500 vir installasie.144 DC-snellaaitoerusting is aansienlik duurder in beide lande. Kostes verskil baie. Een Chinese deskundige wat vir hierdie verslag 'n onderhoud gevoer het, het geskat dat die installering van 'n 50 kW GS-snellaaipos in China gewoonlik tussen RMB 45 000 en RMB 60 000 kos, met die laaipos self verantwoordelik vir ongeveer RMB 25 000 – RMB 35 000 en bekabeling, ondergrondse infrastruktuur en arbeidsrekeningkunde vir die res.145 In die Verenigde State kan DC-snellaai tienduisende dollars per pos kos. Groot veranderlikes wat die koste van die installering van GS-snellaaitoerusting beïnvloed, sluit in die behoefte aan slootgrawe, transformatoropgraderings, nuwe of opgegradeerde stroombane en elektriese panele en estetiese opgraderings. Naamborde, toelaat en toegang vir gestremdes is bykomende oorwegings.146

E. Draadlose laai

Draadlose laai bied verskeie voordele, insluitend estetika, tydbesparing en gemak van gebruik.

Dit was beskikbaar in die 1990's vir die EV1 ('n vroeë elektriese motor), maar is vandag skaars.147 Draadlose EV-laaistelsels wat aanlyn aangebied word wissel in koste van $1 260 tot ongeveer $3 000.148 Draadlose EV-laai dra 'n doeltreffendheidstraf, met huidige stelsels wat laaidoeltreffendheid van van ongeveer 85%.149 Huidige draadlose laaiprodukte bied kragoordrag van 3–22 kW; draadlose laaiers beskikbaar vir verskeie EV-modelle vanaf Plugless laai teen óf 3,6 kW óf 7,2 kW, gelykstaande aan Vlak 2-laai.150 Terwyl baie EV-gebruikers koordlose laai beskou as nie die bykomende koste werd nie,151 het sommige ontleders voorspel dat die tegnologie binnekort wydverspreid sal wees, en verskeie motorvervaardigers het aangekondig dat hulle draadlose laai as 'n opsie op toekomstige EV's sal aanbied. Draadlose laai kan aantreklik wees vir sekere voertuie met gedefinieerde roetes, soos openbare busse, en dit is ook voorgestel vir toekomstige elektriese snelwegbane, hoewel hoë koste, lae laaidoeltreffendheid en stadige laaispoed nadele sou wees.152

F. Battery-omruiling

Met battery-ruiltegnologie kan elektriese voertuie hul uitgeputte batterye verruil vir ander wat ten volle gelaai is. Dit sal die tyd wat nodig is om 'n EV te herlaai dramaties verkort, met aansienlike potensiële voordele vir bestuurders.

Verskeie Chinese stede en maatskappye eksperimenteer tans met battery-omruiling, met 'n fokus op hoë-benutting vloot EV's, soos taxi's. Die stad Hangzhou het batteryruiling ontplooi vir sy taxi-vloot, wat plaaslik vervaardigde Zotye EVs gebruik.155 Beijing het verskeie battery-ruilstasies gebou in 'n poging wat deur die plaaslike motorvervaardiger BAIC ondersteun word. Aan die einde van 2017 het BAIC 'n plan aangekondig om teen 2021 3 000 ruilstasies landwyd te bou.156 Die Chinese EV-opstart NIO beplan om batterywisseltegnologie vir sommige van sy voertuie aan te neem en het aangekondig dat hy 1 100 ruilstasies in China sal bou.157 Verskeie stede in China— insluitend Hangzhou en Qingdao—het ook batteryruil vir busse gebruik.158

In die Verenigde State het die bespreking van batteryruiling vervaag na die 2013-bankrotskap van die Israeliese batteryruil-aanvangsonderneming Project Better Place, wat 'n netwerk van ruilstasies vir passasiersmotors beplan het.153 In 2015 het Tesla sy ruilstasieplanne laat vaar nadat hy slegs een gebou het demonstrasiefasiliteit, blameer gebrek aan verbruikersbelangstelling. Daar is min indien enige eksperimente aan die gang met betrekking tot battery-omruiling in die Verenigde State vandag.154 Die afname in batterykoste, en miskien tot 'n mindere mate die ontplooiing van GS-snellaai-infrastruktuur, het waarskynlik die aantrekkingskrag van battery-omruiling in die Verenigde State.

Terwyl batteryruil verskeie voordele bied, het dit ook noemenswaardige nadele. ’n EV-battery is swaar en tipies aan die onderkant van die voertuig geleë en vorm ’n integrale strukturele komponent met minimale ingenieurstoleransies vir belyning en elektriese verbindings. Vandag se batterye benodig gewoonlik verkoeling, en om verkoelingstelsels aan en af ​​te koppel is moeilik.159 Gegewe hul grootte en gewig, moet batterystelsels perfek pas om ratel te vermy, slytasie te verminder en die voertuig gesentreer te hou. Skaatsplankbattery-argitektuur wat algemeen in vandag se EV's voorkom, verbeter veiligheid deur die voertuig se gewigmiddelpunt te verlaag en botsbeskerming voor en agter te verbeter. Verwyderbare batterye wat in die kofferbak of elders geleë is, sal hierdie voordeel ontbreek. Aangesien die meeste voertuigeienaars hoofsaaklik by die huis hef ofELEKTRIESE VOERTUIG LAAI IN CHINA EN DIE VERENIGDE STATEby die werk sal battery-omruiling nie noodwendig die laai-infrastruktuurkwessies oplos nie – dit sal net help om openbare laai en reikafstand aan te spreek. En omdat die meeste motorvervaardigers nie bereid is om batterypakke of ontwerpe te standaardiseer nie - motors is ontwerp rondom hul batterye en motors, wat dit 'n belangrike eiendomswaarde van 160 maak - kan batteryruil 'n aparte ruilstasienetwerk vir elke motormaatskappy of aparte ruiltoerusting vir verskillende modelle vereis en groottes voertuie. Alhoewel mobiele battery-ruilvragmotors voorgestel is,161 moet hierdie sakemodel nog geïmplementeer word.