Domowa stacja ładowania, nazywana często jest wallboxem lub naścienną stacją ładowania, dlatego że zwykle montowana jest na ścianie lub stojaku, w garażu lub wiacie garażowej.
Wallboxy stanowią najliczniejszą kategorię kupowanych stacji ładowania. Konstrukcja takiej stacji jest zazwyczaj bardzo prosta, zazwyczaj jednostanowiskowa i ogranicza się do spełnienia minimalnych wymagań technicznych, dzięki czemu jest to relatywnie tanie rozwiązanie.
Dziś przedstawię Wam, jak zbudować taką stację domową. Powiem również, na co zwrócić uwagę i jakie funkcje powinna posiadać, aby pracowała niezawodnie, jak najdłużej i przede wszystkim, żeby była bezpieczna w eksploatacji.
Miejsce montażu
Jedną z pierwszych rzeczy, nad którymi powinniśmy się zastanowić to lokalizacja montażu stacji ładowania. Powinna ona być wybrana w taki sposób, aby wszystkie czynności związane z ładowaniem były zawsze bezpieczne. Podłączenie pojazdu powinno być możliwe bez użycia przedłużaczy lub bębnów kablowych. Stacja ładowania powinna być zatem zainstalowana w bezpośrednim sąsiedztwie miejsc parkingowych, które mają być zasilane.
Stację ładowania należy dobrać do warunków otoczenia. W miejscu jej pracy należy zapewnić odpowiednie oświetlenie. W zależności od miejsca instalacji i sposobu użytkowania, stacja ładownia powinna spełniać wymagania dotyczące czynników środowiskowych: wytrzymałości mechanicznej (ochrona przed uderzeniami, wandalizmem), odporności na warunki atmosferyczne (odpowiedni stopień ochrony, zakres temperatur pracy), promieniowanie UV, korozję, wibracje.
Zasilanie z domowej instalacji elektrycznej pozwala na zredukowanie, niektórych komponentów takich jak licznik energii, czy ograniczniki przepięć (montaż stacji ładowania w LPZ 2,3).
Budowa wallboxa
Sterownik ładowania
Sercem układu, czy też mózgiem stacji ładowania jest sterownik tutaj – sterownik CHARX 1000. Odpowiada on za komunikację z pojazdem oraz nadzoruje proces ładowania. Opracowany zgodnie z normą IEC 61851-1 (Tryb 3, B i C) gwarantuje wysoką kompatybilność i bezpieczną pracę ze wszystkimi obecnie produkowanymi samochodami elektrycznymi.
Gniazdo wylotowe lub kabel z wtykiem
Zarówno gniazda ładowania jak i kable ładowania AC mogą być w wykonaniu 1 lub 3 fazowym dla prądów do 32A. Najszybciej naładujemy pojazd poprzez sieć trójfazową no i oczywiście z prądem 32A. Przeszkodą mogą być parametry naszej instalacji (np. za mała moc przyłączeniowa, przekrój przewodów, brak instalacji trójfazowej, itp. itd). Warto podkreślić istotne różnice między zasilaniem klasycznych odbiorników energii w gospodarstwie domowym a zasilaniem pojazdu elektrycznego. Podczas ładowania pojazdu elektrycznego należy wziąć pod uwagę specjalne wymagania dotyczące procesu ładowania. Podczas ładowania pojazdu – trwającego nawet kilkanaście godzin – cały czas wykorzystywana jest bardzo duża moc elektryczna. Natomiast w przypadku, chociażby pralki, która ma również wysokie zużycie energii, trwa to tylko przez stosunkowo krótki czas (do podgrzania wody). W związku z tym instalacja pod stację ładowania, czyli odpowiednie przekroje przewodów i wyłączniki nadprądowe powinna być dobrze przygotowana. Wyeliminuje to ryzyko przeciążenia instalacji a w konsekwencji przegrzewania kabli i ryzyka wystąpienia pożaru.
Stacja wyposażona w gniazdo (przypadek ładowania B)
Do podłączenia pojazdu EV ze stacją stosuje się przenośny kabel ładowania AC, posiadający wtyki z obu stron. Podczas ładowania wtyki blokowane są w gnieździe pojazdu i stacji.
Warto pamiętać, żeby stacja ładowania mogła awaryjnie odblokować wtyk podłączony do gniazda stacji w przypadku awarii zasilania. W przeciwnym razie spotka nas to, co spotkało prezesa Phoenix Contact Macieja Merka.
Funkcjonalność awaryjnego odblokowania wtyku może być już zaimplementowana w sterowniku ładowania (dodam, że wszystkie sterowniki CHARX już taką funkcjonalność mają) lub uzyskana dzięki specjalnym modułom odryglowania wtyku EM-EV-CLR-12V – 2903246.
Przyda się również sygnalizacja stanu stacji ładowania (gotowość, lądowanie, błąd itp.) taką funkcjonalność zapewni nam gniazdo: EV-T2M3SO12-4P-BL-SET.
Kabel podłączony na stałe do stacji ładowania (przypadek ładowania C)
W wersji C, nie ma już takiego niebezpieczeństwa, ponieważ kabel ładowania jest podłączony na stałe do stacji ładowania.
Monitorowanie prądu upływu
Ze względów bezpieczeństwa, każda instalacja elektryczna powinna być wyposażona w wyłącznik różnicowoprądowy.
Dzięki wykrywaniu minimalnych prądów upływu, powstałych na przykład wskutek drobnych uszkodzeń izolacji kabla urządzenie to odłącza niebezpieczne napięcie, chroniąc użytkownika przed poważnymi konsekwencjami zdrowotnymi, a nawet śmiercią. Więcej tutaj: Monitorowanie prądów upływu w stacjach ładowania pojazdów elektrycznych
Szczególne znaczenie ma to w przypadku ładowania pojazdów elektrycznych, gdzie wskutek uszkodzenia izolacji kabla może pojawić się prąd upływu AC, a z powodu uszkodzenia prostownika w pojeździe elektrycznym składowa stała prądu.
Dlatego zgodnie z normą IEC 61851-1 w instalacji stacji ładowania pojazdów elektrycznych, należy zastosować jedno z poniższych rozwiązań:
- Wyłącznik różnicowoprądowy typu B
lub
- Wyłącznik różnicowoprądowy typu A wraz z odpowiednim sprzętem zapewniającym wyłączenie zasilania w przypadku pojawienia się prądu różnicowego DC większego od 6 mA. Takim rozwiązaniem może być zastosowanie kombinacji monitora prądu upływu, sterownika i stycznika. Monitor prądu upływu (EV-RCM-6DC-WAT – 1309697) po wykryciu minimalnego stałego prądu (6mA) wysyła sygnał alarmowy do sterownika, a ten wyłącza stycznik, przerywając proces ładowania. Dzięki takiemu rozwiązaniu nie jest konieczne używanie drogiego wyłącznika różnicowoprądowego typu B.
Wszystkie sterowniki ładowania firmy Phoenix Conatct zostały zaprojektowane tak, aby wspierać realizację obu tych opcji.
Pamiętajmy, że nie wszystkie wallboxy są wyposażnone w wyłącznik różnicowoprądowy. A jeśli są to zwróćmy uwagę w jaki, bo jeśli zastosowano w nim tylko typ A, to bez monitora prądu upływowego DC nie będziemy prawidłowo chronieni!
Pozostałe komponenty do budowy stacji ładowania
- Zasilacz 12 V np. UNO-PS/1AC/12DC/ 55W – 2902999 – służy do zasilania sterownika ładowania
- Ochrona przed przepięciami – jeśli wallbox zasilany jest z domowej instalacji elektrycznej, w której znajduje się ogranicznik przepięć min. typ 2 a odległość „po kablu” jest mniejsza niż 10m – to naszą stacją nie ma potrzeby doposażać w dodatkowy ogranicznik przepięć. W przeciwnym przypadku należy zainstalować ogranicznik typu 2, patrz poradnik montaż stacji ładowania w LPZ 2,3
- Wyłącznik nadprądowy – typ w zależności od układu sieci, prądu obciążenia
- Stycznik – typ w zależności od układu sieci, prądu obciążenia
Dochodzą jeszcze złączki szynowe, dzięki którym realizujemy główne przyłącze zasilania oraz wszelkie połączenia wewnętrzne (jak np. rozprowadzenie zasilania urządzeń niskonapięciowych).
Dokładne schematy połączeń i konfiguracji można znaleźć w instrukcji obsługi sterownika do ładowania.
| Autor: | Rafał Sypniewski –– Menedżer obszaru biznesu E-mobility |  |
