HPC (High Power Charging) – opravdu je to použitelné?

Vše se dá shrnout do jediné věty: „Vše je o teplotě.“ A to doslova.

HPC systém umožňuje nabíjení stejnosměrným proudem o výkonu až 500 kW (500 A a 1 000 V). Aby bylo možné takového výkonu dosáhnut, a při tom použít kabel „normálních“ rozměrů a především CCS standard, který má jasně definované vlastnosti a tvary, je nutné celou nabíjecí soustavu (kabel – konektor – zásuvku) aktivně chladit.

Jelikož výrobci elektromobilů toto chlazení ve vozech zatím neinstalují, přechází veškerá práce s odvodem vzniklého tepla na stranu nabíjecí stanice. Během nabíjení je tedy neustále monitorována teplota jak v konektoru, tak v zásuvce. Na tomto spoji je přípustný nárůst teploty do 90 °C – vše je popsáno ve standardu IEC 62196-3-1 („…Teplota DC kontaktu nesmí při žádném procesu nabíjení překročit 90 °C…“). Zde je nutné si uvědomit, že se nejedná o nárůst o 90 °C ale o nárůst na 90 °C. Pokud tedy bude okolní teplota uvažovaného HPC nabíjecího bodu (pro zjednodušení do tohoto bodu zahrňme veškeré entity, které se na nabíjení podílí – tedy nabíjecí stanici, kabel, konektor a zásuvku ve vozidle) 40 °C, lze nabíjet tak dlouho, dokud se spoj neohřeje o 50 °C. Čas, za který dojde k tomuto oteplení, lze tedy prodloužit aktivním chlazením celé nabíjecí soustavy. Nabíjení při použití maximálního možného výkonu HPC soustavy tedy může trvat jen 10 min, po kterých dojde k poklesu nabíjecího proudu na úroveň, při které již nebude teplota narůstat – viz. přiložený graf.

Jak je vidět, fyzika je neúprosná a budu se opakovat: „Vše je o teplotě.“?

A k druhé části otázky položené v úvodu…

Ano, má to smysl, ale je nutné si uvědomit, kam nabíjecí stanici s HPC systémem umístit. Určitě byste je neinstalovali na místa, kde elektromobil může stát několik hodin, ale na místa, kde elektromobil bude stát maximálně několik desítek minut. Zároveň je velmi vhodné HPC nabíjecí bod/y doplnit o bateriové úložiště, které je schopné dodat požadovaný výkon v řádu desítek minut a následně se pomalu dobít ať už ze sítě, nebo pomocí obnovitelných zdrojů (slunce / voda / vítr).

Propagace HPC řešení je vhodná a potřebná, ale na úkor DC nebo AC nabíjecích stanic není vždy a všude vhodná.

Josef Růžek, elektrotechnický specialista, aplikační inženýr pro elektromobilitu, jruzek@phoenixcontact.cz