Как собрать щит для зарядки электромобиля

• Китайский зарядный блок лучше заводского?
• Как дома оборудовать место зарядки электромобиля
• Почему электромобиль не заряжается от домашней розетки
• Что делать, если зарядка медленная
• Какой кабель вести до точки зарядки?
• Что нужно по электротехнике
• Обязательная защита зарядки электромобиля
• Что не обязательно, но желательно поставить
• Бесполезные устройства
• Как выбрать сам щиток для электромобиля
• Как дешево и быстро сделать заземление
• Про стоимость электрощитка
• Варианты с точкой подключения в гараже и на улице

Большинство электромобилей комплектуются заводскими зарядками с кабелем Type1/Type2 (и с недавних пор, с ростом популярности китайских авто – GB/T) для обычных розеток типа Schuko мощностью около 2-3 кВт.

При подключении к 230В внешнее зарядное устройство тестирует сеть на безопасность – проверяет целый список параметров, включая заземление. Зарядный модуль, установленный в электромобиле, преобразовывает переменный ток в постоянный и заряжает аккумуляторную батарею электромобиля.

Штатные зарядки подают строго определенное и неизменное значение силы тока (обычно 10-12А т.е. 2,5-2,7 кВт), а зарядные устройства с функцией регулировки мощности (скорости зарядки) имеют более высокую цену и продаются отдельно.

Не до всех владельцев заводская зарядка доезжает, например из США. А многие из тех, до кого она доехала, продают ее, чтобы вместо заводской взять нестандартную большей мощности. Цена переносной зарядки с широким функционалом начинается от $130.

Китайский зарядный блок лучше заводского?

Преимущество нестандартных зарядок над штатными в дополнительных функциях, а именно:

• Возможность зарядки без заземления (в экстренной ситуации может выручить, но крайне не рекомендуем этого делать, ниже об этом еще будет упоминаться);
• Настройка зарядки по времени/мощности (у продвинутых моделей);
• Учет потребленной электроэнергии;
• Возможность регулировки мощности (в ограниченном диапазоне, часто с шагом 0,5-0,6 кВт) в большую или меньшую сторону;
• Wi-Fi модуль для отслеживания параметров через смартфон – прерогатива дорогих моделей.

Многие из вышеперечисленных функций опциональные и представлены не в каждой китайской зарядке, но все они достаточно полезны. Особенно, что касается регулировки мощности и функции таймера.

Большинство владельцев используют зарядку так: приехал с работы, поставил на зарядку, утром снял и уехал. Потому для сохранения эксплуатационных показателей батареи, имеет смысл выставлять минимальную возможную мощность и машина всё равно за 6-12 часов полностью зарядится даже от бытовой сети.

Но, независимо от того, какую зарядку вы используете (заводскую или купленную) при подключении к 230В напрямую, сеть должна быть подготовлена и защищена.

Как дома оборудовать место зарядки электромобиля

В наших реалиях самый популярный вариант – собрать щиток с хорошей розеткой и «кинуть кусок новой проводки» в гараже/доме/даче. Это гораздо дешевле, чем покупать стационарную станцию.

Многие владельцы подзаряжаются так годами, но так как это условно кустарная система подзарядки, с ней часто возникают проблемы. Один из самых распространенных случаев – это когда бортовая система просто не принимает некачественный заряд.

Почему электромобиль не заряжается от домашней розетки?

Чаще всего это происходит из-за плохого заземления или его отсутствия. Заводская зарядка не будет работать, пока «не увидит» заземление и не проведет тестирование. Некоторые владельцы в аварийном режиме заряжают и без заземления, но это может быть опасно. Если случится утечка тока, очень большая вероятность удара током или возникновения пожара.

Срок службы самого контура заземления не такой большой, как многие представляют, всего 5-15 лет. В особо влажных черноземах он может буквально рассыпаться от коррозии и за 2-3 года.

Поэтому перед монтажом пункта подзарядки нужно протестировать работоспособность смонтированного контура – измерить сопротивление. Можно вызвать специалистов, лучше обойтись без «кустарных лайфхаков», особенно если нет достаточных навыков.

Не пренебрегайте правилами безопасности! Помните, что при неосторожном обращении 230В может нанести очень серьезные травмы.

И даже если заряд от старой розетки пошел с первого раза, не спешите радоваться. В худшем случае он спалит ее (что часто бывает), в лучшем – вместо 2,7 кВт, электромобиль будет брать не больше 1,5 кВт.

Что делать, если процесс зарядки слишком медленный?

Стандартная качественная розетка типа Schuko может пропускать до 16А (3,7 кВт), но со временем проводка устаревает, начинается коррозия проводников, увеличивается сопротивление и электричество больше тратится на нагрев, а не на передачу. По факту, даже новая, выпущенная по ГОСТу, бытовая розетка может безопасно пропустить ток 16А разве что в лабораторных условиях.

А при изготовлении макси-бюджетных китайских аналогов в составе токопроводящих элементов медь вообще заменяют более дешевой сталью или латунью. Сопротивление у этих металлов выше, отчего больше нагрев. Корпус часто плавится уже при 12-14А, несмотря на то, что заявленный номинальный ток 16А!

Часто проблема может быть и в кабеле. Варианта два – или он старый, или новый, но усеченный. Иногда производитель умышленно занижает размер сечение, чтобы снизить себестоимость производства, потому «усеченки» часто встречаются среди очень дешевых кабелей.

Если поставить качественную розетку, но дешевую проводку (или наоборот), электромобиль быстрее заряжаться не станет, т.к. сетевая мощность ограничена пропускной способностью самого слабого звена. Нужно сразу выбирать нормальный кабель и хорошую розетку (ABB, Schneider Electric, Legrand, Jung) и лучше в корпусе на DIN-рейку, чтобы можно было установить в щиток и закрывать дверцей.

Как выбрать тип и длину кабеля до точки зарядки?

Обычно руководствуются следующими правилами:

• ввод в щиток до электросчетчика оформляется проводами сечением 2,5-4 мм²;
• общая разводка по автоматам, УЗО и другим устройствам делается проводом 2,5 мм²;
• для подключения линейных нагрузок (розетки, лампочки) используются кабели с сечением жил 1,5-2,5 мм².

Немалое значение имеет и расстояние между вводным и гаражным щитками, так как с протяженностью линии увеличиваются потери. Для расстояния менее 25 м подойдет сечение 4 мм², если длина 30-50 м – 6 мм².

Кабель лучше прокладывать в земле в специальной двустенной гофротрубе из ПВХ для защиты от давления почвы, острых камней, влаги и грызунов. На ней тоже лучше не экономить, низкокачественная труба может потерять прочность и герметичность, затем начнет пропускать влагу. Внутри будет скапливаться конденсат, а зимой он может еще и замерзать, что сократит срок службы проводки и может даже спровоцировать короткое замыкание.

Если нет гаража и автомобиль стоит во дворе под навесом, тогда вероятно понадобится удлинитель с заземлением. Количество гнезд не имеет значения, здесь больше важна допустимая нагрузка. Чем больше – тем лучше.

Имейте в виду, что удлинитель часто рассчитан на меньшую мощность, чем розетка. У самых дешевых это 1,3 кВт. Если превысить этот порог, пластик начнет плавиться и может даже спровоцировать пожар. При выборе важно выбрать максимальное значение допустимой нагрузки – это не менее 3,3 кВт.

И в любом случае важно предусмотреть защиту от влаги. Даже когда авто под навесом, ночью, когда выпадает роса, даже минимальная влагозащита имеет смысл – IP44 и выше. При установке на улице понадобится высокий уровень пылевлагозащиты – не ниже IP65, а лучше IP67.

Если использовать удлинитель без резиновых крышек, плотно закрывающих гнезда, то его колодку можно положить в водонепроницаемый бокс, например Electraline.

И все равно лучше всё таки защиту от аварий в сети делать, поэтому важно правильно подобрать комплектующую электротехнику.

Из каких комплектующих нужно собирать щиток

«Начинку» можно условно разделить на две группы: защиту сети и приборы учета. Ко вторым можно отнести технические счетчики на DIN-рейку и модульные амперметры, необходимые для контроля мощности и расхода электричества. Но это уже функциональная часть, она ставится не всеми, а вот защита сети – обязательна.

Защита зарядки электромобиля от аварий в сети

Обязательна защита от сверхтока (короткого замыкания) и утечки. Для этого можно отдельно поставить автоматический выключатель и УЗО или, как альтернативный вариант, дифавтомат, объединяющий в себе и ту и другую защиту. Разница в цене небольшая, но зато он будет занимать меньше места.

Номинальный ток дифавтомата подбирается по нагрузке, в данном случае оптимально подойдет 16А. Если вместо «дифа» вы собираетесь ставить автомат и УЗО, то номинал второго обязательно должен быть на 1-2 позиции выше автомата, это значит УЗО 20А или 25А. Это нужно, чтобы в случае перегрузки автомат сработал раньше, чем «сгорит» УЗО.

Главное, не переусердствовать с запасом автомата. Чем он больше, тем меньше точность срабатывания по перегрузке.

Процесс зарядки электромобиля происходит без пусковых токов и задержка перед срабатыванием не нужна, потому характеристику расцепления по сверхтоку можно взять класса «B» или «C». Ставить «D» с большой задержкой нет никакого смысла.

Ток утечки должен быть 30 мА, что оптимально для защиты и от удара током человека и от пожара. Утечки возникают даже в новой проводке, но они очень маленькие и незаметные, тем более, что длина кабеля маленькая. Утечка более 30 мА в данной сети может возникнуть только из-за аварии.

Кроме дифа, нужно поставить УЗИП (разрядник) для защиты от импульсного сверхтока, спровоцированного ударом молнии в ЛЭП в радиусе до 1,5 км. В данном случае понадобится второй класс защиты («С» или «С+D»), снимающий разрядный ток в диапазоне от 15 кА до 40 кА.

Для большей уверенности можно дополнительно поставить и «D» (не путайте с характеристикой расцепления автомата), хуже не будет, но тогда нужно, чтобы между двумя разрядниками расстояние по проводнику превышало 10 м, иначе третий класс защиты не сработает и будет бесполезным.

Чтобы выбрать производителя, ориентируйтесь по бюджету. Тут как правило: чем дороже тем надежнее, потому слишком «дешевый Китай» лучше не брать.

Для хорошей качественной защиты лучше выбрать из европейских брендов: ABB, Legrand, Hager, Eaton, Schrack Technik. Стоимость у «европейцев» соответствует качеству, поэтому есть смысл переплатить. Если бюджет ограниченный, можно взять китайские IEK, EKF, Chint или российский Schneider Electric. Очень популярные бренды в СНГ.

Определившись с защитной частью, добавим функциональности – поставим приборы учета.

Счетчик и амперметр – не обязательно, но желательно

Достаточно взять одномодульный технический счетчик, такие выпускает, например TDM (SQ1105-0020) или EKF (SKAT 101E). Можно взять стандартный электросчетчик, например, российский Меркурий.

Некоторые модели поддерживают передачу данных, а расход электричества можно отслеживать со смартфона.

Так как такой счетчик будет рассчитан на внутренний учет, то он не требует ни пломбировки ни постановки на учет. С его помощью можно отслеживать и контролировать отдельные расходы электроэнергии на электромобиль.

Есть смысл поставить и амперметр/вольтметр для отображения напряжения и силы тока, что позволяет следить за параметрами сети в реальном времени. Это поможет вовремя вычислить неполадки или снижение базовой мощности зарядки, что может свидетельствовать о повреждении проводки.

Хорошие и надежные амперметры выпускает DigiTOP, Меандр и др.

Владельцы часто доставляют такую электротехнику и многие понимают зачем. Но иногда по незнанию можно потратиться на совсем бесполезные релейные устройства. Рассмотрим более детально.

Бесполезные устройства в щитке

Водители часто выкладывают на YouTube видеоролики, где акцентируют внимание на якобы обязательном реле напряжения. Но не будем верить рекламе, а посмотрим на вещи трезвым взглядом. То, что скачки напряжения вредны и даже убийственные для бытовой техники – вопросов нет, но на электромобиль они никак не влияют. Там под капотом установлен мощный трансформатор, который преобразовывает переменный ток в постоянный для подзарядки АКБ (например, у Nissan Leaf он называется Power Delivery Module — PDM), и ему безразличны скачки напряжения (в разумных пределах). Исключение составляет только такой электромобиль, как Renault Zoe, у которого такого преобразователя нет — им выступает непосредственно обмотка электромотора.

Если неправильно выставить настройки, то реле напряжения вообще может стать помехой.

Если выставить слишком узкий диапазон, то подача электричества будет регулярно блокироваться реле, что приведет к замедлению процесса зарядки. Банально, включил сосед сварку, напряжение снизилось и автомобиль перестал заряжаться.

Некоторые автовладельцы советуют ставить реле мощности, чтобы выставить безопасное для сети ограничение. Это делается, чтобы нагрузка не выросла до опасного предела, когда начнет плавиться изоляция. Но по факту это только создает помеху, потому что при превышении заданного порога реле просто отключит питание, что никак не поможет зарядить машину.

Более полезным будет приоритетное реле контроля тока. При перегрузке в сети, оно выключает второстепенные приборы в пользу электромобиля.

Также абсолютно бесполезно ставить и таймер. Он может применяться для настройки зарядки по времени при использовании многотарифного учета, так популярного среди владельцев электромобилей. Но почти все электромобили поддерживают функцию контроля времени. Также функции таймера (отложенного старта) реализованы во многих нормальных зарядных устройствах.

Как выбрать щиток для электромобиля

Перед тем как покупать модульный щиток, нужно точно просчитать, что именно в нем будет установлено, чтобы правильно подобрать вместительность.

Для установки внутри гаража оптимально подойдет пластиковый вариант. Это может быть хоть и сухое, но пыльное помещение, потому минимальный степень пылевлагозащиты должен быть IP31, или IP40 для гаража с хорошей вентиляцией.

Этот пункт лучше не игнорировать, потому что осевшая на токопроводящих контактах пыль может быть такой же опасной, как и влага. Она удерживает тепло, что может привести к сильному перегреву контактов и в последствии оплавлению или возгоранию.

При наружном размещении риск попадания влаги внутрь гораздо выше, потому и защита должна быть IP54 или выше. Если в доме живут дети, то лучше выбирать с дверцей, закрывающейся на ключ.

Также важно рассчитать его вместительность. Примерно можно «прикинуть» количество модулей по размеру планируемого оборудования:

Оптимальная вместительность – 12 модулей. Если в будущем вы планируете поставить дополнительное оборудование, добавить автоматику для освещения в гараже или дворе, тогда можно сразу взять «на вырост» щиток на 18 модулей. Но комплектация – только половина дела, потому что нельзя эксплуатировать такую мощность без нормального заземления.

Как дешево и быстро сделать заземление?

В интернете много роликов, где водители рассказывают как обойти эту проблему. Они предлагают сделать зануление – соединить провод заземления с нейтралью. Бортовая система протестирует пропускную способность «фейковой земли» и начнет брать электричество из сети. Но на такой высокой мощности проводка будет сильно нагреваться и если случится утечка тока, вы рискуете получить серьезную травму или возникнет пожар, и… гараж сгорит вместе с автомобилем.

Помните, независимо от того, будете вы ставить стационарную станцию или собираетесь заряжать электромобиль напрямую от розетки, заземление все равно должно быть рабочим.

Как вариант, можно сварить новый контур из металлолома и закопать под гаражом, но это долго (не факт, что в итоге будет достаточное сопротивление, а железо в черноземе может сгнить за пару лет), тяжело и не так эффективно, как штыревое заземление. Не факт, что контур из металлолома будет дешевле, потому что нужно искать или покупать сам металл, резать и приваривать сваркой, а затем еще рыть траншею и закапывать.

Проще купить за $30-50 стандартный комплект заземления, например от ТерраЦинк. На монтаж заземления уйдет максимум полчаса времени.

Имея все комплектующие для оборудования точки подзарядки в гараже, подсчитаем, сколько же это будет стоить.

Стоимость установки и комплектации щитка

Посчитаем проект «с нуля», включая не только сам щит с содержимым, но также заземление и проводку.

Рассмотрим два варианта – когда точка подзарядки будет оборудована внутри гаража и на улице под навесом. Эти два проекта будут отличаться только щитком, содержимое в обоих случаях одинаковое, потому с него и начнем:

• Розетка 16А на DIN-рейку – нужна хорошего качества и по сравнительно невысокой цене, например, Schneider Electric РМ102-2Р-16А 18012DEK – 10 BYN;
• Выбираем дифавтомат – с током утечки 30 мА, с защитой от удара (а не пожара) и отключающей способностью не меньше 6 кА (чем выше – тем надежнее), например, IEK АВДТ32 C16 MAD22-5-016-C-30 – 40 BYN;
• Ограничитель перенапряжения УЗИП – возьмем IEK ОПС1-C 2P 20/40кА 400B – 110 BYN;
• Электросчетчик для технического учета, например, российский Меркурий 201.8 – 50 BYN;
• Амперметр/вольтметр, например, ЭКМ ВАР-М01-083 – 110 BYN.

Итого стоимость только «начинки»: 320 BYN.

Чтобы провести кабель от ВЩ в дом, понадобится примерно:

• 20 м ПВС 3х2,5 медь, например, «Камский кабель» (ГОСТ 7399-97), по 3,6 BYN/метр – 70 BYN;
• 20 м гофры двустенной D32 мм (под размер кабеля), например, тип 450 (SN34) «Промрукав» – 35 BYN.

Вместе с проводкой получится: 425 BYN.

Вариант первый: с точкой подключения в гараже

Независимо от того, где будет расположена «точка» для подзарядки в гараже или под навесом, для нее необходимо сделать качественное заземление – как, мы расписывали выше. Купить комплект заземления, например, белорусский ТерраЦинк (Комплект заземлителей стержневых с заострением 4,5 метрв) за 100 BYN.

Итого, минимум, 525 BYN.

Для монтажа внутри гаража оптимально подойдет один из навесных пластиковых щитов на 12 модулей с IP41 и выше. Недорогие, но хорошего качества можно найти в ассортименте компании IEK. В данном случае подойдет MKP12-N-12-40-10 (IEK) – за 30 BYN.

Получается стоимость монтажа точки подзарядки в гараже: 555 BYN.

Вариант второй: если точка вынесена на улицу

Для улицы лучше подойдет металлический, чем пластиковый щиток. Его конструкция более прочная, лучше защищена от климатического воздействия, а дверца плотнее прилегает к корпусу. Со степенью пылевлагозащиты не меньше IP54, например, MKM11-N-12-54-Z IP54 (IEK) – 100 BYN.

Для удобной подзарядки на улице может понадобиться удлинитель. Важно также чтобы он поддерживал высокую мощность, а длина подбирается по расстоянию. Самый подходящий вариант – с проводом 3х1,5 мм² и защитой от влаги не меньше IP44 (свободные гнезда закрываются крышками). Например, бюджетный вариант – удлинитель силовой ЭРА UFx-1e-3×1.5-10m на рамке с заземлением 1 розетка IP44 – 55 BYN. Или удлинитель на катушке 4х20м с заземлением IEK 16А IP44 WKP15-16-04-20-44 – 155 BYN.

Водонепроницаемый бокс – как необязательная, но дополнительная защита от влаги. Он специфический в своем роде, но дешевый, например, Electraline продается всего за 9 BYN. Но не подойдет под Г-образную вилку, что нужно учитывать.

Итого, чтобы оборудовать безопасный пункт подзарядки во дворе, нужно 625 BYN (без учета стоимости работ и доп. приспособлений, таких как удлинитель и водонепроницаемый бокс).

По материалам: axiomplus.com.ua, Владислав С.
Фото: axiomplus.com.ua, открытые источники