MCS — система мегаватної зарядки для важкого автотранспорту

Гід по §722 — зарядка електромобілів та гід про зарядні хаби та динамічне балансування навантаження описують зарядні установки в діапазоні потужності легкових автомобілів і фургонів — до кількох сотень кВт на точку зарядки. Ця стаття описує MCS (Megawatt Charging System) — стандарт зарядки, розроблений CharIN (Charging Interface Initiative) для важкого автотранспорту (електричні вантажівки, автобуси далекого прямування), який за потужністю на цілий порядок перевищує наявну інфраструктуру зарядки CCS.

Діапазон потужності: інший порядок величини, ніж у CCS

• Звичайна швидка зарядна станція CCS Combo 2 для легкових автомобілів зазвичай видає до приблизно 350-500 кВт, при напрузі до приблизно 1000В постійного струму та струмі до приблизно 500А.
• MCS розрахована на потужність до приблизно 3,75 МВт на одне підключення, при напрузі до 1250В постійного струму та струмі до 3000А — далеко за межами того, що може витримати звичайний зарядний кабель та роз'єм із повітряним охолодженням.

Стандарт зв'язку: та сама родина протоколів, що й у V2G

Зв'язок між автомобілем та зарядною станцією при MCS використовує ту саму родину протоколів, що й двонапрямна зарядка легкових автомобілів — ISO 15118-20 — доповнену специфічними вимогами до роз'єму MCS (у тому числі через IEC 61851-23-3 та SAE J3271). Див. гід про V2G та двонапрямну зарядку про передумови цього протоколу для легкових автомобілів.

Чому рідинне охолодження тут не додаткова опція, а необхідність

Для зарядної станції CCS потужністю 350 кВт для легкових автомобілів кабель зарядки з рідинним охолодженням — це спосіб зробити кабель тоншим і легшим, ніж був би кабель із повітряним охолодженням при тому самому струмі — практично бажано, але не строго необхідно. При струмах рівня MCS (до 3000А) кабель із повітряним охолодженням прийнятного діаметра та ваги більше нездійсненний: перетин провідника, який знадобився б для проведення такого струму без активного охолодження, зробив би кабель занадто жорстким і занадто важким для ручного використання. Кабелі та роз'єми з рідинним охолодженням тому є фундаментальною частиною конструкції MCS, а не покращенням комфорту.

Аспекти захисту на рівні постійного струму

За такого поєднання високої напруги та високого струму постійного струму діють ті самі принципові міркування, що й для інших потужних систем постійного струму в установці:

• Виявлення дуги постійного струму: дуга постійного струму, на відміну від дуги змінного струму, не має природного переходу через нуль і тому важче гасне самостійно (див. гід про виявлення дуги постійного струму в рядках PV про той самий фізичний принцип, застосований до іншої області постійного струму) — за потужностей MCS надійне виявлення дуги постійного струму є суттєвою частиною захисту.
• Захисні пристрої постійного струму: комутаційні та захисні пристрої для цього діапазону напруги та струму повинні бути спеціально випробувані та розраховані для постійного струму (див. [гід про захист постійного струму та вибір кабелю для BESS](/guides/nen-1010/bess-gelijkstroom-dc-beveiliging-kabeldimensionering) про порівнянні міркування для стаціонарних акумуляторних систем постійного струму) — пристрій захисту змінного струму не підходить автоматично для відключення постійного струму за таких струмів.

Підключення до мережі: від однієї точки зарядки до питання мережевого затору

Одне єдине підключення MCS на повній потужності вже вимагає потужності підключення, порівнянної із середнім промисловим підприємством. Депо вантажівок із кількома точками зарядки MCS, що використовуються (частково) одночасно, швидко досягає сумарної потужності в десятки МВт — масштаб, який безпосередньо стосується проблеми мережевого затору, яка також стосується підключень великих споживачів в інших місцях. Як описано в цьому гіді, для реалізації депо MCS у межах досяжної потужності підключення часто необхідне поєднання динамічного балансування навантаження (див. гід про зарядні хаби) та локального накопичення енергії в батареях для зрізання піків.

Зверніть увагу: на момент написання MCS є технологією, що розвивається, для якої ще не існує окремого розділу NEN 1010 — порівнянно з тим, як §722 колись був доданий спеціально для зарядки електромобілів. Поки такий розділ не з'явиться, установка підпадає під загальні вимоги до захисту від перевантаження та короткого замикання (§433/§434) та комутаційних пристроїв (§537), доповнені специфікаціями виробника та CharIN для самого обладнання MCS.

Практична значущість

При проєктуванні зарядної інфраструктури для важкого транспорту недостатньо просто масштабувати досвід звичайних точок зарядки електромобілів до рівнів потужності MCS — як фізична реалізація (рідинне охолодження, захист постійного струму), так і підключення до мережі (сумарна потужність, мережевий затор) вимагають підходу, ближчого до промислової або комунальної інфраструктури, ніж до звичайних зарядних хабів.

Типові помилки

1. Пряме масштабування зарядної інфраструктури для легкових автомобілів до рівнів потужності MCS без урахування фізичних обмежень кабелів із повітряним охолодженням та необхідності рідинного охолодження, що з цього випливає.
2. Застосування захисних пристроїв постійного струму зі світу змінного струму до установки MCS — відключення постійного струму за таких струмів вимагає обладнання, спеціально випробуваного для постійного струму.
3. Недооцінка підключення депо MCS до мережі — врахування лише потужності однієї точки зарядки замість одночасної сумарної потужності всього депо.

Пов'язані матеріали

• V2G — двонапрямна зарядка
• §722 — установки зарядки електромобілів
• Зарядні хаби та динамічне балансування навантаження
• Мережевий затор, зрізання піків та накопичення енергії в батареях
• Виявлення дуги постійного струму в рядках PV