Ev Charger Technologies

Ang mga teknolohiya sa pag-charge ng EV sa China at United States ay malawak na magkatulad. Sa parehong mga bansa, ang mga cord at plug ay ang napaka-dominate na teknolohiya para sa pag-charge ng mga de-kuryenteng sasakyan. (Ang wireless charging at pagpapalit ng baterya ay may pinakamaraming maliit na presensya.) May mga pagkakaiba sa pagitan ng dalawang bansa patungkol sa mga antas ng pag-charge, mga pamantayan sa pag-charge at mga protocol ng komunikasyon. Ang mga pagkakatulad at pagkakaiba na ito ay tinalakay sa ibaba.

A. Mga Antas ng Pagsingil

Sa United States, maraming EV charging ang nagaganap sa 120 volts gamit ang hindi binagong mga saksakan sa dingding sa bahay. Ito ay karaniwang kilala bilang Level 1 o "trickle" charging. Sa Level 1 na pagcha-charge, ang karaniwang 30 kWh na baterya ay tumatagal ng humigit-kumulang 12 oras upang pumunta mula sa 20% hanggang sa halos ganap na pag-charge. (Walang 120 volt outlet sa China.)

Sa parehong China at United States, maraming EV charging ang nagaganap sa 220 volts (China) o 240 volts (United States). Sa United States, kilala ito bilang Level 2 charging.

Maaaring maganap ang naturang pag-charge sa mga hindi binagong saksakan o espesyal na kagamitan sa pag-charge ng EV at karaniwang gumagamit ng humigit-kumulang 6–7 kW ng kapangyarihan. Kapag nagcha-charge sa 220–240 volts, ang isang tipikal na 30 kWh na baterya ay tumatagal ng humigit-kumulang 6 na oras upang pumunta mula 20% hanggang sa halos full charge.

Sa wakas, parehong ang China at United States ay may lumalaking network ng mga DC fast charger, karaniwang gumagamit ng 24 kW, 50 kW, 100 kW o 120 kW ng kapangyarihan. Ang ilang mga istasyon ay maaaring mag-alok ng 350 kW o kahit 400 kW ng kapangyarihan. Ang mga DC fast charger na ito ay maaaring tumagal ng baterya ng sasakyan mula 20% hanggang sa halos ganap na pagkarga sa mga oras na mula sa humigit-kumulang isang oras hanggang sa kasing liit ng 10 minuto.

Talahanayan 6:Karamihan sa mga karaniwang antas ng pagsingil sa US

Pinagmulan: US Department of Energy

B. Mga Pamantayan sa Pagsingil

i. Tsina

Ang China ay may isang nationwide EV fast charging standard. Ang US ay may tatlong pamantayan sa mabilis na pagsingil ng EV.

Ang pamantayang Tsino ay kilala bilang China GB/T. (Ang mga inisyalGBmanindigan para sa pambansang pamantayan.)

Ang China GB/T ay inilabas noong 2015 pagkatapos ng ilang taon ng pag-unlad.124 Ito ay mandatory na ngayon para sa lahat ng bagong de-kuryenteng sasakyan na ibinebenta sa China. Ang mga internasyonal na automaker, kabilang ang Tesla, Nissan at BMW, ay nagpatibay ng pamantayan ng GB/T para sa kanilang mga EV na ibinebenta sa China. Kasalukuyang pinapayagan ng GB/T ang mabilis na pagsingil sa maximum na 237.5 kW ng output (sa 950 V at 250 amps), kahit na marami

Nag-aalok ang mga Chinese DC fast charger ng 50 kW charging. Ang isang bagong GB/T ay ilalabas sa 2019 o 2020, na iniulat na mag-a-upgrade sa pamantayan upang isama ang pagsingil ng hanggang 900 kW para sa mas malalaking komersyal na sasakyan. Ang GB/T ay isang China-only standard: ang ilang China-made EV na na-export sa ibang bansa ay gumagamit ng iba pang mga pamantayan.125

Noong Agosto 2018, inihayag ng China Electricity Council (CEC) ang isang memorandum of understanding sa CHAdeMO network, na nakabase sa Japan, para magkasamang bumuo ng ultra-fast charging. Ang layunin ay compatibility sa pagitan ng GB/T at CHAdeMO para sa mabilis na pagsingil. Magtutulungan ang dalawang organisasyon upang palawakin ang pamantayan sa mga bansang lampas sa Tsina at Japan.126

ii. Estados Unidos

Sa United States, mayroong tatlong EV charging standards para sa DC fast charging: CHAdeMO, CCS SAE Combo at Tesla.

Ang CHAdeMO ay ang unang EV fast-charging standard, mula noong 2011. Ito ay binuo ng Tokyo

Electric Power Company at nangangahulugang "Charge to Move" (isang pun sa Japanese).127 Ang CHAdeMO ay kasalukuyang ginagamit sa United States sa Nissan Leaf at Mitsubishi Outlander PHEV, na kabilang sa mga may pinakamataas na nagbebenta ng mga de-kuryenteng sasakyan. Ang tagumpay ng Leaf sa Estados Unidos ay maaaringNAGSISILILI NG ELECTRIC VEHICLE SA CHINA AT UNITED STATES

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | FEBRUARY 2019 |

dahil sa bahagi ng maagang pangako ng Nissan na ilunsad ang imprastraktura ng mabilis na pagsingil ng CHAdeMO sa mga dealership at iba pang lokasyon sa lungsod.128 Noong Enero 2019, mayroong mahigit 2,900 na fast charger ng CHAdeMO sa United States (pati na rin ang higit sa 7,400 sa Japan at 7,900 sa Europa).129

Noong 2016, inihayag ng CHAdeMO na ia-upgrade nito ang pamantayan nito mula sa paunang rate ng pagsingil nito na 70

kW na mag-aalok ng 150 kW.130 Noong Hunyo 2018, inihayag ng CHAdeMO ang pagpapakilala ng 400 kW na kakayahan sa pag-charge, gamit ang 1,000 V, 400 amp na mga liquid-cooled na cable. Ang mas mataas na singilin ay magagamit upang matugunan ang mga pangangailangan ng malalaking komersyal na sasakyan tulad ng mga trak at bus.131

Ang pangalawang pamantayan sa pagsingil sa United States ay kilala bilang CCS o SAE Combo. Inilabas ito noong 2011 ng isang grupo ng mga tagagawa ng sasakyan sa Europa at US. Ang salitacomboay nagpapahiwatig na ang plug ay naglalaman ng parehong AC charging (hanggang sa 43 kW) at DC charging.132 Sa

Germany, ang Charging Interface Initiative (CharIN) coalition ay nabuo upang itaguyod ang malawakang pag-aampon ng CCS. Hindi tulad ng CHAdeMO, ang isang plug ng CCS ay nagbibigay-daan sa pag-charge ng DC at AC gamit ang isang port, na binabawasan ang espasyo at mga bukas na kinakailangan sa katawan ng sasakyan. Jaguar,

Sinusuportahan ng Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA at Hyundai ang CCS. Sumali na rin si Tesla sa koalisyon at noong Nobyembre 2018 ay inanunsyo nito na ang mga sasakyan nito sa Europe ay nilagyan ng CCS charging ports.133 Ang Chevrolet Bolt at BMW i3 ay kabilang sa mga sikat na EV sa United States na gumagamit ng CCS charging. Bagama't nag-aalok ang kasalukuyang mga fast charger ng CCS ng pagsingil sa humigit-kumulang 50 kW, kasama sa programang Electrify America ang mabilis na pagsingil na 350 kW, na maaaring makapag-enable ng halos kumpletong pagsingil sa loob ng 10 minuto.

Ang ikatlong charging standard sa United States ay pinatatakbo ng Tesla, na naglunsad ng sarili nitong proprietary Supercharger network sa United States noong Setyembre 2012.134 Tesla

Ang mga supercharger ay karaniwang gumagana sa 480 volts at nag-aalok ng pagsingil sa maximum na 120 kW. Bilang

noong Enero 2019, naglista ang website ng Tesla ng 595 Supercharger na lokasyon sa United States, na may karagdagang 420 na lokasyon na “paparating na.”135 Noong Mayo 2018, iminungkahi ni Tesla na sa hinaharap ang mga Supercharger nito ay maaaring umabot sa mga antas ng kuryente na kasing taas ng 350 kW.136

Sa aming pananaliksik para sa ulat na ito, tinanong namin ang mga nakapanayam sa US kung itinuturing nilang hadlang sa pag-aampon ng EV ang kakulangan ng isang pambansang pamantayan para sa mabilis na pagsingil ng DC. Iilan lang ang sumagot ng sang-ayon. Ang mga dahilan kung bakit hindi itinuturing na problema ang maraming pamantayan sa mabilis na pagsingil ng DC:

● Karamihan sa EV charging ay nagaganap sa bahay at trabaho, na may Level 1 at 2 na mga charger.

● Karamihan sa pampubliko at imprastraktura sa pagsingil sa lugar ng trabaho hanggang ngayon ay gumamit ng mga Level 2 na charger.

● Available ang mga adapter na nagpapahintulot sa mga may-ari ng EV na gumamit ng karamihan sa mga DC fast charger, kahit na ang EV at charger ay gumagamit ng iba't ibang pamantayan sa pag-charge. (Ang pangunahing pagbubukod, ang Tesla supercharging network, ay bukas lamang sa mga sasakyan ng Tesla.) Kapansin-pansin, may ilang mga alalahanin tungkol sa kaligtasan ng mga fast-charging adapter.

● Dahil ang plug at connector ay kumakatawan sa isang maliit na porsyento ng halaga ng isang fast-charging station, ito ay nagpapakita ng maliit na teknikal o pinansyal na hamon sa mga may-ari ng istasyon at maaaring ikumpara sa mga hose para sa iba't ibang octane na gasolina sa isang fueling station. Maraming pampublikong charging station ang may maraming plug na nakakabit sa iisang charging post, na nagpapahintulot sa anumang uri ng EV na mag-charge doon. Sa katunayan, maraming hurisdiksyon ang nangangailangan o nagbibigay-insentibo dito.NAGSISILILI NG ELECTRIC VEHICLE SA CHINA AT UNITED STATES

38 | SENTRO SA GLOBAL ENERGY POLICY | COLUMBIA SIPA

Ang ilang mga gumagawa ng kotse ay nagsabi na ang isang eksklusibong network ng pagsingil ay kumakatawan sa isang mapagkumpitensyang diskarte. Sinabi ni Claas Bracklo, pinuno ng electromobility sa BMW at chairman ng CharIN, noong 2018, "Itinatag namin ang CharIN upang bumuo ng isang posisyon ng kapangyarihan."137 Itinuturing ng maraming may-ari at mamumuhunan ng Tesla na ang proprietary supercharger network nito ay isang selling point, bagama't patuloy na nagpapahayag si Tesla. pagpayag na payagan ang iba pang mga modelo ng kotse na gamitin ang network nito kung mag-aambag sila ng pagpopondo na proporsyonal sa paggamit.138 Bahagi rin ang Tesla ng CharIN na nagpo-promote ng CCS. Noong Nobyembre 2018, inanunsyo nito na ang mga Model 3 na sasakyan na ibinebenta sa Europe ay nilagyan ng mga CCS port. Ang mga may-ari ng Tesla ay maaari ding bumili ng mga adaptor upang ma-access ang mga mabilis na charger ng CHAdeMO.139

C. Charging Communication Protocols Ang pagcha-charge ng mga protocol ng komunikasyon ay kinakailangan para ma-optimize ang pagsingil para sa mga pangangailangan ng user (upang makita ang estado ng charge, boltahe ng baterya at kaligtasan) at para sa grid (kabilang ang

kapasidad ng network ng pamamahagi, pagpepresyo sa oras ng paggamit at mga hakbang sa pagtugon sa demand).140 Gumagamit ang China GB/T at CHAdeMO ng protocol ng komunikasyon na kilala bilang CAN, habang gumagana ang CCS sa protocol ng PLC. Ang mga bukas na protocol ng komunikasyon, gaya ng Open Charge Point Protocol (OCPP) na binuo ng Open Charging Alliance, ay lalong nagiging popular sa United States at Europe.

Sa aming pananaliksik para sa ulat na ito, binanggit ng ilang nakapanayam sa US ang hakbang patungo sa bukas na mga protocol ng komunikasyon at software bilang prayoridad sa patakaran. Sa partikular, ang ilang proyekto sa pampublikong pagsingil na nakatanggap ng pagpopondo sa ilalim ng American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) ay binanggit na pumili ng mga vendor na may pagmamay-ari na mga platform na pagkatapos ay nakaranas ng mga problema sa pananalapi, na nag-iiwan ng mga sirang kagamitan na nangangailangan ng kapalit.141 Karamihan sa mga lungsod, mga utility, at pagsingil ang mga network na nakipag-ugnayan para sa pag-aaral na ito ay nagpahayag ng suporta para sa bukas na mga protocol ng komunikasyon at mga insentibo upang paganahin ang pagsingil sa mga host ng network na walang putol na lumipat ng mga provider.142

D. Mga Gastos

Ang mga charger sa bahay ay mas mura sa China kaysa sa United States. Sa China, ang isang tipikal na 7 kW wall mounted home charger ay nagbebenta online sa pagitan ng RMB 1,200 at RMB 1,800.143 Nangangailangan ng karagdagang gastos ang pag-install. (Karamihan sa mga pribadong pagbili ng EV ay may kasamang charger at pag-install.) Sa United States, ang Level 2 na mga charger sa bahay ay nagkakahalaga ng nasa hanay na $450-$600, kasama ang average na humigit-kumulang $500 para sa pag-install.144 Ang DC fast charging equipment ay mas mahal sa parehong bansa. Malaki ang pagkakaiba-iba ng mga gastos. Tinantya ng isang ekspertong Chinese na nakapanayam para sa ulat na ito na ang pag-install ng 50 kW DC fast-charging post sa China ay karaniwang nagkakahalaga sa pagitan ng RMB 45,000 at RMB 60,000, kung saan ang charging post mismo ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang RMB 25,000 – RMB 35,000 at paglalagay ng kable, underground na imprastraktura at labor accounting para sa natitira.145 Sa United States, ang DC fast charging ay maaaring nagkakahalaga ng sampu-sampung libong dolyar bawat post. Ang mga pangunahing variable na nakakaapekto sa gastos ng pag-install ng DC fast charging equipment ay kinabibilangan ng pangangailangan para sa trenching, transformer upgrades, bago o upgraded circuits at electrical panels at aesthetic upgrades. Ang signage, pagpapahintulot at pag-access para sa mga may kapansanan ay mga karagdagang pagsasaalang-alang.146

E. Wireless Charging

Ang wireless charging ay nag-aalok ng ilang mga pakinabang, kabilang ang mga aesthetics, pagtitipid ng oras at kadalian ng paggamit.

Available ito noong 1990s para sa EV1 (isang maagang electric car) ngunit bihira na ngayon.147 Wireless EV charging systems inaalok online range in cost from $1,260 to around $3,000.148 Wireless EV charging has a efficiency penalty, with current systems offering charging efficiency of humigit-kumulang 85%.149 Ang kasalukuyang mga produkto ng wireless charging ay nag-aalok ng power transfer na 3–22 kW; available ang mga wireless charger para sa ilang modelo ng EV mula sa Plugless charge sa alinman sa 3.6 kW o 7.2 kW, katumbas ng Level 2 charging.150 Bagama't itinuturing ng maraming user ng EV na hindi katumbas ng karagdagang gastos ang wireless charging,151 ang ilang mga analyst ay nagtataya na ang teknolohiya ay laganap sa lalong madaling panahon, at ilang mga carmaker ang nag-anunsyo na mag-aalok sila ng wireless charging bilang isang opsyon sa mga hinaharap na EV. Ang wireless charging ay maaaring maging kaakit-akit para sa ilang partikular na sasakyan na may tinukoy na mga ruta, tulad ng mga pampublikong bus, at ito ay iminungkahi din para sa hinaharap na mga electric highway lane, kahit na ang mataas na gastos, mababang charging efficiency at mabagal na pag-charge ay mga disbentaha.152

F. Pagpapalit ng Baterya

Gamit ang teknolohiya ng pagpapalit ng baterya, maaaring ipagpalit ng mga de-koryenteng sasakyan ang kanilang mga naubos na baterya para sa iba na ganap na naka-charge. Ito ay kapansin-pansing magpapaikli sa oras na kinakailangan upang muling magkarga ng EV, na may malaking potensyal na benepisyo para sa mga driver.

Kasalukuyang nag-eeksperimento ang ilang lungsod at kumpanya sa China sa pagpapalit ng baterya, na may pagtuon sa mga high-utilization na fleet EV, gaya ng mga taxi. Ang lungsod ng Hangzhou ay nagtalaga ng pagpapalit ng baterya para sa fleet ng taxi nito, na gumagamit ng mga lokal na ginawang Zotye EVs.155 Nagtayo ang Beijing ng ilang istasyon ng pagpapalit ng baterya sa pagsisikap na suportado ng lokal na automaker na BAIC. Noong huling bahagi ng 2017, inanunsyo ng BAIC ang planong magtayo ng 3,000 swapping station sa buong bansa pagsapit ng 2021.156 Plano ng Chinese EV startup na NIO na gamitin ang teknolohiyang pagpapalit ng baterya para sa ilan sa mga sasakyan nito at inihayag na magtatayo ito ng 1,100 swapping station sa China.157 Ilang lungsod sa China— kabilang ang Hangzhou at Qingdao—gumamit din ng battery swap para sa mga bus.158

Sa United States, nawala ang talakayan tungkol sa pagpapalit ng baterya kasunod ng pagkabangkarote noong 2013 ng Israeli battery-swap startup Project Better Place, na nagplano ng network ng mga swapping station para sa mga pampasaherong sasakyan.153 Noong 2015, inabandona ni Tesla ang mga plano nito sa pagpapalit ng istasyon pagkatapos magtayo ng isa lamang pasilidad ng demonstrasyon, sinisisi ang kakulangan ng interes ng mamimili. May kaunti kung may anumang mga eksperimento na isinasagawa patungkol sa pagpapalit ng baterya sa United States ngayon.154 Ang pagbaba sa mga gastos ng baterya, at marahil sa mas mababang antas ng pag-deploy ng DC fast-charging na imprastraktura, ay malamang na nakabawas sa pagkahumaling sa pagpapalit ng baterya sa Estados Unidos.

Habang nag-aalok ang pagpapalit ng baterya ng ilang mga pakinabang, mayroon din itong mga kapansin-pansing disbentaha. Ang isang EV na baterya ay mabigat at karaniwang matatagpuan sa ilalim ng sasakyan, na bumubuo ng isang mahalagang bahagi ng istruktura na may kaunting mga pagpapahintulot sa engineering para sa pagkakahanay at mga de-koryenteng koneksyon. Ang mga baterya ngayon ay kadalasang nangangailangan ng pagpapalamig, at ang pagkonekta at pagdiskonekta ng mga cooling system ay mahirap.159 Dahil sa laki at bigat ng mga ito, ang mga sistema ng baterya ay dapat magkasya nang husto upang maiwasan ang pagkalampag, bawasan ang pagkasira at panatilihing nakasentro ang sasakyan. Ang arkitektura ng baterya ng skateboard na karaniwan sa mga EV ngayon ay nagpapabuti sa kaligtasan sa pamamagitan ng pagpapababa sa sentro ng timbang ng sasakyan at pagpapabuti ng proteksyon sa pagbangga sa harap at likuran. Ang mga naaalis na baterya na matatagpuan sa trunk o sa ibang lugar ay kulang sa kalamangan na ito. Dahil karamihan sa mga may-ari ng sasakyan ay pangunahing naniningil sa bahay oNAGSISILILI NG ELECTRIC VEHICLE SA CHINA AT UNITED STATESsa trabaho, hindi kinakailangang lutasin ng pagpapalit ng baterya ang mga isyu sa imprastraktura sa pag-charge— makakatulong lamang ito sa pagtugon sa pampublikong pagsingil at saklaw. At dahil karamihan sa mga automaker ay ayaw na i-standardize ang mga battery pack o mga disenyo—ang mga kotse ay idinisenyo sa paligid ng kanilang mga baterya at motor, ginagawa itong mahalagang pagmamay-ari na halaga160—ang pagpapalit ng baterya ay maaaring mangailangan ng hiwalay na network ng swapping station para sa bawat kumpanya ng kotse o hiwalay na kagamitan sa pagpapalit para sa iba't ibang modelo at laki ng mga sasakyan. Bagama't iminungkahi ang mga mobile battery swapping truck,161 ang modelo ng negosyong ito ay hindi pa naipapatupad.