Ev Charger Technologies

Ang mga teknolohiya sa pag-charge sa EV sa China ug sa Estados Unidos parehas sa kadaghanan. Sa duha nga mga nasud, ang mga cord ug plugs mao ang labi nga nagpatigbabaw nga teknolohiya alang sa pag-charge sa mga de-koryenteng salakyanan. (Ang wireless charging ug battery swapping adunay labing gamay nga presensya.) Adunay mga kalainan tali sa duha ka mga nasud mahitungod sa mga lebel sa pag-charge, mga sumbanan sa pag-charge ug mga protocol sa komunikasyon. Kini nga mga pagkaparehas ug mga kalainan gihisgutan sa ubos.

A. Mga Antas sa Pag-charge

Sa Estados Unidos, daghang EV charging ang nahitabo sa 120 volts gamit ang wala giusab nga mga outlet sa dingding sa balay. Kini sa kasagaran nailhan nga Level 1 o "trickle" nga pagsingil. Uban sa Level 1 nga pag-charge, ang kasagarang 30 kWh nga baterya mokabat ug mga 12 ka oras aron mabalhin gikan sa 20% ngadto sa halos bug-os nga bayad. (Walay 120 volt outlets sa China.)

Sa China ug sa Estados Unidos, daghang EV charging ang mahitabo sa 220 volts (China) o 240 volts (Estados Unidos). Sa Estados Unidos, kini nailhan nga Level 2 nga pagsingil.

Ang ingon nga pag-charge mahimong mahitabo sa wala gibag-o nga mga outlet o espesyal nga kagamitan sa pag-charge sa EV ug kasagaran mogamit mga 6-7 kW nga gahum. Kung nag-charge sa 220–240 volts, ang kasagarang 30 kWh nga baterya mokabat ug mga 6 ka oras aron mabalhin gikan sa 20% ngadto sa halos puno nga bayad.

Sa katapusan, ang China ug ang Estados Unidos adunay nagtubo nga mga network sa DC fast charger, kasagaran naggamit sa 24 kW, 50 kW, 100 kW o 120 kW nga gahum. Ang ubang mga estasyon mahimong magtanyag og 350 kW o bisan 400 kW nga gahum. Kini nga mga DC paspas nga mga charger mahimong makakuha usa ka baterya sa awto gikan sa 20% hangtod sa usa ka hapit bug-os nga bayad sa mga oras gikan sa halos usa ka oras hangtod sa 10 minuto.

Talaan 6:Labing kasagaran nga lebel sa pagsingil sa US

Tinubdan: US Department of Energy

B. Mga Sumbanan sa Pag-charge

i. China

Ang China adunay usa ka nasudnon nga EV nga paspas nga pagsingil nga sumbanan. Ang US adunay tulo ka EV fast charging standards.

Ang Chinese standard nailhan nga China GB/T. (Ang mga inisyalGBmobarug alang sa nasudnong sumbanan.)

Gipagawas ang China GB/T niadtong 2015 human sa pipila ka tuig nga pag-uswag.124 Kini mao ang mandatory karon alang sa tanang bag-ong electric vehicles nga gibaligya sa China. Ang mga internasyonal nga awto, lakip ang Tesla, Nissan ug BMW, nagsagop sa GB / T nga sumbanan alang sa ilang mga EV nga gibaligya sa China. Gitugotan karon sa GB/T ang paspas nga pag-charge sa labing taas nga 237.5 kW nga output (sa 950 V ug 250 amps), bisan kung daghan

Ang Chinese DC fast charger nagtanyag og 50 kW nga pag-charge. Usa ka bag-ong GB / T ang ipagawas sa 2019 o 2020, nga gikataho nga mag-upgrade sa sumbanan aron maapil ang pag-charge hangtod sa 900 kW alang sa mas dagkong mga komersyal nga salakyanan. Ang GB/T kay China-only standard: ang pipila ka China-made EVs nga gi-eksport sa gawas sa nasod naggamit ug ubang standards.125

Niadtong Agosto 2018, gipahibalo sa China Electricity Council (CEC) ang usa ka memorandum of understanding uban sa CHAdeMO network, nga nakabase sa Japan, aron dungan nga mapalambo ang ultra-fast charging. Ang tumong mao ang pagkaangay tali sa GB/T ug CHAdeMO alang sa paspas nga pag-charge. Ang duha ka organisasyon makigtambayayong sa pagpalapad sa sumbanan ngadto sa mga nasod gawas sa China ug Japan.126

ii. Estados Unidos

Sa Estados Unidos, adunay tulo ka EV charging standards alang sa DC fast charging: CHAdeMO, CCS SAE Combo ug Tesla.

Ang CHAdeMO mao ang unang EV fast-charging standard, sukad pa niadtong 2011. Kini gimugna sa Tokyo

Electric Power Company ug nagbarog alang sa "Charge to Move" (usa ka pun sa Japanese).127 Ang CHAdeMO gigamit karon sa Estados Unidos sa Nissan Leaf ug Mitsubishi Outlander PHEV, nga usa sa mga pinakataas nga namaligya nga mga electric vehicle. Ang kalampusan sa Leaf sa Estados Unidos tingaliELECTRIC VEHICLE CHARGING SA CHINA UG SA ESTADOS UNIDOS

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | PEBRERO 2019 |

tungod sa bahin sa sayo nga pasalig sa Nissan nga ilunsad ang CHAdeMO nga paspas nga pag-charge sa imprastraktura sa mga dealership ug uban pang mga lokasyon sa kasyudaran.128 Sa Enero 2019, adunay kapin sa 2,900 ka mga fast charger sa CHAdeMO sa Estados Unidos (ingon man labaw pa sa 7,400 sa Japan ug 7,900 sa Europe).129

Sa 2016, gipahibalo sa CHAdeMO nga i-upgrade ang standard niini gikan sa una nga rate sa pagsingil nga 70

kW sa paghalad sa 150 kW.130 Sa Hunyo 2018 CHAdeMO mipahibalo sa pagpaila sa 400 kW charging kapabilidad, sa paggamit sa 1,000 V, 400 amp liquid-cooled cables. Ang mas taas nga bayad mahimong magamit aron matubag ang mga panginahanglanon sa mga dagkong komersyal nga mga sakyanan sama sa mga trak ug bus.131

Ang ikaduha nga sukaranan sa pagsingil sa Estados Unidos nailhan nga CCS o SAE Combo. Gipagawas kini kaniadtong 2011 sa usa ka grupo sa mga tiggama sa awto sa Europa ug US. Ang pulongkombonagpakita nga ang plug naglangkob sa AC charging (hangtod sa 43 kW) ug DC charging.132 In

Germany, ang Charging Interface Initiative (CharIN) nga koalisyon naporma aron ipasiugda ang kaylap nga pagsagop sa CCS. Dili sama sa CHAdeMO, ang usa ka plug sa CCS makahimo sa pag-charge sa DC ug AC sa usa ka pantalan, nga makunhuran ang wanang ug mga pag-abli nga gikinahanglan sa lawas sa awto. Jaguar,

Ang Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA ug Hyundai nagsuporta sa CCS. Miapil usab ang Tesla sa koalisyon ug niadtong Nobyembre 2018 gipahibalo ang mga sakyanan niini sa Europe nga adunay mga CCS charging ports.133 Ang Chevrolet Bolt ug BMW i3 usa sa mga sikat nga EV sa Estados Unidos nga naggamit sa CCS charging. Samtang ang kasamtangang CCS fast chargers nagtanyag og charging sa halos 50 kW, ang Electrify America nga programa naglakip sa paspas nga pag-charge sa 350 kW, nga makapahimo sa halos kompleto nga charge sulod lang sa 10 minutos.

Ang ikatulo nga sukaranan sa pagsingil sa Estados Unidos gipadagan ni Tesla, nga naglansad sa kaugalingon nga proprietary Supercharger network sa Estados Unidos kaniadtong Setyembre 2012.134 Tesla

Ang mga supercharger kasagarang naglihok sa 480 volts ug nagtanyag og charging sa maximum nga 120 kW. Ingon

sa Enero 2019, ang Tesla website naglista sa 595 ka Supercharger nga mga lokasyon sa Estados Unidos, nga adunay dugang nga 420 ka mga lokasyon nga "moabot na."135 Niadtong Mayo 2018, gisugyot ni Tesla nga sa umaabot ang mga Supercharger niini mahimong makaabot sa lebel sa kuryente nga ingon ka taas sa 350 kW.136

Sa among panukiduki alang sa kini nga taho, gipangutana namon ang mga giinterbyu sa US kung giisip ba nila ang kakulang sa usa ka nasudnon nga sumbanan alang sa paspas nga pagsingil sa DC nga usa ka babag sa pagsagop sa EV. Diyutay ra ang mitubag ug miuyon. Ang mga rason nga daghang DC fast charging standards wala isipa nga problema naglakip sa:

● Kadaghanan sa pag-charge sa EV mahitabo sa balay ug trabaho, nga adunay Level 1 ug 2 nga mga charger.

● Kadaghanan sa publiko ug trabahoan nga nag-charge sa imprastraktura hangtod karon migamit sa Level 2 nga mga charger.

● Anaa ang mga adaptor nga nagtugot sa mga tag-iya sa EV sa paggamit sa kadaghanan sa mga DC fast charger, bisan kung ang EV ug charger naggamit sa lainlaing mga sumbanan sa pag-charge. (Ang panguna nga eksepsiyon, ang Tesla supercharging network, bukas lamang sa mga sakyanan sa Tesla.) Ilabi na, adunay pipila ka mga kabalaka mahitungod sa kaluwasan sa mga fast-charging adapters.

● Tungod kay ang plug ug connector nagrepresentar sa gamay nga porsyento sa gasto sa usa ka fast-charging station, kini naghatag ug gamay nga teknikal o pinansyal nga hagit sa mga tag-iya sa estasyon ug mahimong itandi sa mga hose alang sa lain-laing mga octane gasoline sa usa ka fueling station. Daghang mga istasyon sa pag-charge sa publiko adunay daghang mga plug nga gilakip sa usa ka poste sa pag-charge, nga gitugotan ang bisan unsang klase sa EV nga mag-charge didto. Sa tinuud, daghang mga hurisdiksyon ang nanginahanglan o nagdasig niini.ELECTRIC VEHICLE CHARGING SA CHINA UG SA ESTADOS UNIDOS

38 | SENTRO SA GLOBAL ENERGY POLICY | COLUMBIA SIPA

Ang ubang mga magbubuhat sa awto nag-ingon nga ang usa ka eksklusibo nga network sa pag-charge nagrepresentar sa usa ka estratehiya sa kompetisyon. Si Claas Bracklo, pinuno sa electromobility sa BMW ug chairman sa CharIN, mipahayag kaniadtong 2018, "Gitukod namon ang CharIN aron magtukod usa ka posisyon sa gahum." 137 Daghang mga tag-iya ug tigpamuhunan sa Tesla ang nag-isip nga ang proprietary supercharger network niini usa ka punto sa pagbaligya, bisan kung ang Tesla nagpadayon sa pagpahayag. kaandam nga tugotan ang ubang mga modelo sa sakyanan sa paggamit sa network niini basta makatampo sila og pondo nga proporsyonal sa paggamit.138 Ang Tesla kabahin usab sa CharIN nga nagpasiugda sa CCS. Niadtong Nobyembre 2018, gipahibalo nga ang Model 3 nga mga awto nga gibaligya sa Europe moabut nga adunay mga pantalan sa CCS. Ang mga tag-iya sa Tesla mahimo usab nga mopalit ug mga adaptor aron ma-access ang mga paspas nga charger sa CHAdeMO.139

C. Mga Protocol sa Pag-charge sa Komunikasyon Ang pag-charge sa mga protocol sa komunikasyon gikinahanglan aron ma-optimize ang pag-charge para sa mga panginahanglanon sa user (aron ma-detect ang state of charge, boltahe sa baterya ug kaluwasan) ug para sa grid (lakip ang

kapasidad sa distribution network, time-of-use pricing ug demand response measures).140 China GB/T ug CHAdeMO naggamit ug communication protocol nga nailhan nga CAN, samtang ang CCS nagtrabaho sa PLC protocol. Ang bukas nga mga protocol sa komunikasyon, sama sa Open Charge Point Protocol (OCPP) nga gihimo sa Open Charging Alliance, nahimong mas popular sa Estados Unidos ug Europe.

Sa among panukiduki alang sa kini nga taho, daghang mga giinterbyu sa US ang mikutlo sa lakang padulong sa bukas nga mga protocol sa komunikasyon ug software ingon usa ka prayoridad sa palisiya. Sa partikular, ang pipila ka mga proyekto sa pagpaningil sa publiko nga nakadawat og pondo ubos sa American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) gikutlo nga mipili sa mga vendor nga adunay proprietary nga mga plataporma nga human niana nakasinati og mga kalisud sa panalapi, nagbilin sa mga guba nga ekipo nga nagkinahanglan nga ilisan.141 Kadaghanan sa mga siyudad, mga utilities, ug pag-charge Ang mga network nga gikontak alang niini nga pagtuon nagpahayag og suporta alang sa bukas nga mga protocol sa komunikasyon ug mga insentibo aron makahimo sa pag-charge sa mga host sa network sa hapsay nga pagbalhin sa mga provider.142

D. Mga Gasto

Ang mga charger sa balay mas barato sa China kaysa sa Estados Unidos. Sa China, ang kasagarang 7 kW wall mounted home charger gibaligya online sa taliwala sa RMB 1,200 ug RMB 1,800.143 Ang pag-instalar nanginahanglan dugang nga gasto. (Kadaghanan sa mga pribado nga pagpalit sa EV adunay kauban nga charger ug pag-instalar.) Sa Estados Unidos, ang Level 2 nga mga charger sa balay nagkantidad sa range nga $450-$600, dugang sa usa ka average nga halos $500 alang sa pag-instalar. duha ka nasud. Nagkalainlain ang mga gasto. Usa ka eksperto sa Intsik nga giinterbyu alang niini nga taho nagbanabana nga ang pag-instalar sa usa ka 50 kW DC nga fast-charging nga post sa China kasagarang nagkantidad tali sa RMB 45,000 ug RMB 60,000, nga ang charging post mismo nagkantidad sa halos RMB 25,000 - RMB 35,000 ug cabling, underground nga imprastraktura ug labor accounting alang sa nahibilin.145 Sa Estados Unidos, ang DC fast charging mahimong mokantidad ug napulo ka libo nga dolyar kada post. Ang dagkong mga variable nga nakaapekto sa gasto sa pag-instalar sa DC fast charging equipment naglakip sa panginahanglan alang sa trenching, transformer upgrades, bag-o o gi-upgrade nga mga sirkito ug electrical panel ug aesthetic upgrades. Ang signage, pagtugot ug pag-access alang sa mga baldado maoy dugang nga mga konsiderasyon.146

E. Wireless nga Pag-charge

Ang wireless charging nagtanyag daghang mga bentaha, lakip ang mga aesthetics, pagtipig sa oras ug kadali sa paggamit.

Anaa kini sa 1990s alang sa EV1 (usa ka sayo nga electric car) apan talagsa ra karon.147 Wireless EV charging systems nga gitanyag online range sa gasto gikan sa $1,260 ngadto sa $3,000.148 Wireless EV charging nagdala og efficiency penalty, uban sa kasamtangan nga mga sistema nga nagtanyag sa charging efficiency sa mga 85%.149 Ang kasamtangang wireless charging nga mga produkto nagtanyag og power transfer nga 3–22 kW; mga wireless charger nga magamit alang sa daghang mga modelo sa EV gikan sa Plugless charge sa 3.6 kW o 7.2 kW, katumbas sa Level 2 nga pag-charge.150 Samtang daghang mga tiggamit sa EV ang nag-isip nga ang wireless nga pag-charge dili takus sa dugang nga gasto, 151 pipila ka mga analista nagtagna nga ang teknolohiya sa dili madugay mokaylap, ug ubay-ubay nga mga carmaker ang nagpahibalo nga ilang itanyag ang wireless charging isip kapilian sa umaabot nga mga EV. Ang wireless nga pag-charge mahimong madanihon alang sa pipila ka mga sakyanan nga adunay gitakda nga mga ruta, sama sa mga pampublikong bus, ug kini usab gisugyot alang sa umaabot nga mga electric highway lanes, bisan pa nga ang taas nga gasto, ubos nga charging efficiency ug hinay nga charging speed mahimong mga kakulian.152

F. Pagbayloay sa Baterya

Uban sa teknolohiya sa pagbayloay sa baterya, ang mga de-koryenteng sakyanan mahimong ibaylo ang ilang nahurot nga mga baterya alang sa uban nga hingpit nga na-charge. Kini makapamubo pag-ayo sa oras nga gikinahanglan aron ma-recharge ang usa ka EV, nga adunay mahinungdanong potensyal nga benepisyo alang sa mga drayber.

Daghang mga lungsod ug kompanya sa China ang karon nag-eksperimento sa pagbayloay sa baterya, nga nagpunting sa mga high-utilization fleet EV, sama sa mga taxi. Ang siyudad sa Hangzhou nag-deploy og battery swapping alang sa iyang taxi fleet, nga naggamit sa lokal nga gihimo nga Zotye EVs.155 Ang Beijing nagtukod ug pipila ka battery-swap stations sa paningkamot nga gisuportahan sa lokal nga automaker nga BAIC. Sa ulahing bahin sa 2017, gipahibalo sa BAIC ang plano sa pagtukod og 3,000 ka swapping stations sa tibuok nasod sa tuig 2021.156 Ang Chinese EV startup NIO nagplano sa pagsagop sa battery-swap technology alang sa pipila sa mga sakyanan niini ug mipahibalo nga kini magtukod ug 1,100 swapping stations sa China.157 Daghang siyudad sa China— lakip ang Hangzhou ug Qingdao—migamit usab og battery swap para sa mga bus.158

Sa Estados Unidos, ang paghisgot bahin sa pagbayloay sa baterya nahanaw human sa pagkabangkarota sa 2013 sa Israeli nga battery-swap startup Project Better Place, nga nagplano ug network sa mga swapping station alang sa mga pasaheroang sakyanan.153 Sa 2015, giabandonar ni Tesla ang mga plano sa swapping station niini human sa pagtukod ug usa lamang pasilidad sa demonstrasyon, nga nagbasol sa kakulang sa interes sa mga konsumidor. Adunay pipila kung adunay bisan unsang mga eksperimento nga gisugdan kalabot sa pagbayloay sa baterya sa Estados Unidos karon.154 Ang pagkunhod sa gasto sa baterya, ug tingali sa usa ka gamay nga gidak-on sa pagdeploy sa DC fast-charging nga imprastraktura, lagmit nakapakunhod sa pagkadani sa pagbayloay sa baterya sa Estados Unidos.

Samtang ang pagbag-o sa baterya nagtanyag daghang mga bentaha, adunay usab kini nga mga kakulangan. Ang usa ka EV nga baterya bug-at ug kasagaran nahimutang sa ilawom sa awto, nga nagporma usa ka integral nga sangkap sa istruktura nga adunay gamay nga pagtugot sa engineering alang sa paglinya ug mga koneksyon sa kuryente. Ang mga baterya karon kasagarang nanginahanglan og pagpabugnaw, ug ang pagkonektar ug pagdiskonekta sa mga sistema sa pagpabugnaw lisod.159 Tungod sa ilang gidak-on ug gibug-aton, ang mga sistema sa baterya kinahanglang mohaom sa hingpit aron malikayan ang pagkurog, pagkunhod sa pagkasul-ob ug pagpabilin nga nakasentro ang sakyanan. Ang arkitektura sa baterya sa skateboard nga kasagaran sa mga EV karon nagpauswag sa kaluwasan pinaagi sa pagpaubos sa sentro sa gibug-aton sa sakyanan ug pagpauswag sa proteksyon sa pagkabangga sa atubangan ug likod. Ang matangtang nga mga baterya nga nahimutang sa punoan o bisan asa kulang niini nga bentaha. Tungod kay kadaghanan sa mga tag-iya sa sakyanan nag-charge sa panguna sa balay oELECTRIC VEHICLE CHARGING SA CHINA UG SA ESTADOS UNIDOSsa trabahoan, ang pagbayloay sa baterya dili kinahanglan nga makasulbad sa mga isyu sa imprastraktura sa pag-charge— makatabang lang kini sa pagsulbad sa publikong pag-charge ug range. Ug tungod kay ang kadaghanan sa mga automaker dili gusto nga i-standardize ang mga pakete sa baterya o mga disenyo-ang mga sakyanan gidisenyo sa palibot sa ilang mga baterya ug mga motor, nga naghimo niini nga usa ka importante nga proprietary value160-baterya swap mahimong magkinahanglan og usa ka linain nga swapping station network alang sa matag kompanya sa sakyanan o bulag nga swapping equipment alang sa lain-laing mga modelo ug gidak-on sa mga sakyanan. Bisan tuod gisugyot ang mga mobile battery swapping trucks,161 kini nga modelo sa negosyo wala pa mapatuman.