⚡Obousměrné nabíjení V2V: Koncept nabíjení mezi vozidly

Vybití baterie je jednou z největších obav, které mnoho řidičů spojuje s elektromobilitou. Představa téměř vybitých baterií a uvíznutí bez možnosti nabíjení může být znepokojující, zejména na dlouhých cestách nebo v neznámých oblastech.

V budoucnu by v takových situacích mohlo pomoci nabíjení mezi vozidly (V2V), které umožňuje jednomu elektromobilu nabíjet druhý. Pojďme se podívat, jak to funguje a kdy se stane běžnou funkcí.

Nejdůležitější fakta v kostce:

• Funkce Vehicle-to-Vehicle umožňuje jednomu elektromobilu přímo nabíjet jiný.
• Není široce podporována výrobci elektromobilů.
• V2V není prioritou, protože elektromobily málokdy dojde baterie.

Co je to obousměrné nabíjení mezi vozidly?

V2V je funkce, která umožňuje jednomu elektromobilu nabíjet jiný přímo pomocí energie z vlastní vysokonapěťové baterie. Jinými slovy, energie proudí z baterie do baterie. V2V patří do širší skupiny obousměrných nabíjecích funkcí známých jako V2X.

Do této skupiny patří také:

V2L – Vehicle-to-Load: napájení externích zařízení a spotřebičů.

Stav: Již k dispozici a v praktickém použití u mnoha podporovaných vozidel.

V2H – Vehicle-to-Home: napájení domácnosti.

Stav: Technicky téměř připraveno k uvedení na trh. Hardware je z velké části připraven, ale široké zavedení závisí na standardizaci ISO 15118, kompatibilních vozidlech a jasných národních předpisech. V2H na bázi stejnosměrného proudu je vyspělejší, zatímco V2H na bázi střídavého proudu je omezené, protože vyžaduje obousměrnou palubní nabíječku ve vozidle.

V2B – Vehicle-to-Building: podobné jako V2H, ale napájí větší struktury, jako jsou kanceláře nebo sklady.

Stav: Čelí podobným výzvám jako V2H.

V2G – Vehicle-to-Grid (vozidlo-síť): vracení energie zpět do sítě.

Stav: V pilotních a raných komerčních projektech ve vybraných zemích. V2G na bázi stejnosměrného proudu je pokročilejší, s převážně zavedenými standardy, zatímco V2G na bázi střídavého proudu je stále ve fázi vývoje. Široké přijetí je zpomalováno regulačními rámci a požadavky na integraci do sítě.

Z hlediska standardů je V2V často považováno za malou podmnožinu V2L, protože základní princip je podobný: elektromobil dodává energii ven. V raných plánech je považováno za scénář pouze jako nouzové pomoci.

Nabíjení AC V2V vs. DC V2V

Nabíjení V2V lze realizovat pomocí přenosu střídavého nebo stejnosměrného proudu, v závislosti na tom, jak je energie mezi vozidly směrována.

• V případě AC V2V dodávající vozidlo převádí stejnosměrný proud z baterie na střídavý pomocí palubního nabíječky (OBC) a přijímající vozidlo jej převádí zpět na stejnosměrný proud pomocí palubní nabíječky. Tento přístup je široce kompatibilní se stávajícími nabíjecími porty a hardwarem. Je však méně účinný a obvykle omezen na nižší úrovně výkonu.
• V případě DC V2V se energie přenáší přímo jako stejnosměrný proud mezi vysokonapěťovými systémy vozidel, čímž se zcela vyhýbá střídavému proudu. Výsledkem je vyšší účinnost a potenciálně vyšší výkon. Na druhou stranu vyžaduje speciální hardware, ovládací a bezpečnostní mechanismy, které dosud nejsou široce standardizovány. Tento typ nabíjení zahrnuje takzvaný DC-DC měnič. Přenáší energii z jedné úrovně stejnosměrného napětí na druhou a přitom přísně reguluje proud. Bez něj byste přímo připojili baterii dárce (např. 410 V) k baterii příjemce (např. 340 V).

Obousměrné nabíjení V2V ≠ komunikace V2V

Je důležité nezaměňovat dva velmi odlišné pojmy, které mají stejnou zkratku:

• Obousměrné nabíjení V2V – jeden elektromobil nabíjí druhý
• Komunikace V2V – elektromobily si vyměňují data za účelem bezpečnosti a automatizace

Tyto dva pojmy spolu nemají nic společného, proto je nezaměňujte. Když hovoříme o V2V v souvislosti s nabíjením, máme na mysli výhradně sdílení energie mezi vozidly.

Nabíjení V2V vs. obousměrné nabíjení V2G a V2H

Na rozdíl od obousměrného nabíjení zahrnujícího síť nemá V2V vliv na elektrické systémy mimo dva elektromobily přímo zapojené do samotného procesu. Díky tomu je proces jednoduchý: neexistují žádné regulační požadavky, žádné inteligentní nebo kalibrované měřiče, žádné schvalování provozovatelem sítě a žádné riziko dvojího zdanění.

Na rozdíl od V2G a V2H lze V2V definovat následující charakteristiky:

• Energie proudí pouze mezi elektromobily, nikoli do domu nebo sítě
• Není nutná žádná infrastruktura, regulace ani integrace trhu

Navrženo pro krátkodobou pomoc mezi elektromobily, spíše než pro dodávky energií s vysokým výkonem

Protože V2V se ve většině případů spoléhá na střídavý proud s nízkým výkonem, poskytuje pouze tolik energie, kolik jich je potřeba k dosažení dalšího nabíjecího bodu. Naproti tomu V2H nebo V2G mohou dodávat vyšší výkon a podporovat domácnost nebo síť smysluplnými toky energie.

Jak funguje obousměrné nabíjení V2V?

Při obousměrném nabíjení V2V první elektromobil funguje jako zdroj energie a dodává elektřinu, zatímco druhé vozidlo funguje jako přijímač energie a tuto elektřinu využívá k nabíjení své baterie. Na základě současných příkladů se nabíjecí výkon může pohybovat od 1,4 kW do 60 kW.

Energie se přenáší přímo z jednoho vozidla do druhého pomocí kabelu. To obvykle vyžaduje speciální nabíjecí kabel V2V. Ve většině případů není potřeba žádná externí přenosná nabíječka ani nástěnná nabíjecí stanice, protože tok energie řídí výkonová elektronika uvnitř vozidla. Některá řešení mohou vyžadovat malý adaptér, ale ne velkou externí jednotku.

Poznámka:

Obousměrné nabíjení V2V v současné době existuje spíše jako koncept než jako běžně dostupné řešení v reálném světě, zejména v Evropě. Technicky je proveditelné. Nicméně není podporováno většinou sériově vyráběných vozidel a chybí mu standardizovaná implementace.

Požadavky na hardware a software

Pro umožnění nabíjení V2V potřebují vozidla:

• Kompatibilní hardware, například obousměrnou výkonovou elektroniku
• Podpůrný software, který řídí komunikaci, bezpečnost a tok energie

Samotná velká baterie nestačí k tomu, aby vozidlo fungovalo jako zdroj energie. Vozidlo musí být schopno záměrně a bezpečně vybíjet baterii prostřednictvím nabíjecího portu. To zahrnuje také definované komunikační protokoly, které řídí proud, napětí a bezpečnost.

V2V v Evropě

V Evropě není regulační status V2V jasně definován. VDE FNN, technický regulátor pro elektrické sítě v Německu, klasifikuje V2V jako zvláštní případ V2L. Podle Agora Verkehrswende není V2V ani ekonomicky, ani regulačně relevantní. Proto není aktivně podporován politickými ani tržními rámci.

Nabíjení jiného elektromobilu pomocí V2L

Pokud elektromobil podporuje V2L (např. Hyundai IONIQ 6, Kia EV6, BYD, MG4, BMW iX atd.), může dodávat 230 V AC prostřednictvím adaptéru V2L nebo vestavěné zásuvky. Pokud do této zásuvky zapojíte přenosnou nouzovou nabíječku, bude dodávána AC energie do druhého elektromobilu, který se takto může nabíjet.

Neexistuje žádný předpis EU, který by zakazoval nabíjení elektromobilu pomocí AC energie dodávané jiným elektromobilem. V manuálu k Hyundai IONIQ 5 je však o použití adaptéru V2L uvedeno následující: „Používejte pouze domácí spotřebiče s proudem nižším než 16 ampérů.“

Samozřejmě můžete snížit nabíjecí výkon vozidla, které potřebuje zvýšení výkonu, aby zůstalo v mezích V2L. Technicky vzato bude tento proces fungovat. V2L je však určen pro napájení spotřebičů, nikoli pro nabíjení jiného vozu, takže výrobce může v případě problému odmítnout záruční krytí.

Abychom objasnili praktickou dostupnost V2V, oslovili jsme společnost Lucid, výrobce, jehož elektromobily jsou touto funkcí vybaveny. Jejich odpověď zněla následující:

Tým zákaznické podpory Lucid

Lucid Air je připraven pro obousměrné nabíjení.

"Lucid Air je v podstatě navržen pro nabíjení mezi vozidly (V2V) a podobné obousměrné funkce. Tato softwarová funkce však zatím není v Evropě dostupná. Pracujeme na tom, aby byla v budoucnu na evropském trhu k dispozici, ale v tuto chvíli nemůžeme poskytnout konkrétní časový harmonogram."

Elektromobily nabízející V2V

Pouze několik výrobců elektromobilů nabízí modely vybavené funkcí V2V. Patří mezi ně Lucid, Geely a Ford. Zatímco se taková řešení již v USA používají, v Evropě zatím nejsou dostupná, a to především kvůli regulačním a schvalovacím požadavkům.

Lucid Air

V USA Lucid Air v současné době vyniká svou plně integrovanou funkcí V2V s názvem RangeXchange. Tato technologie umožňuje vašemu Lucidu sdílet uloženou energii baterie s jiným elektromobilem, a to i s těmi, které nemají vlastní funkci V2V. S výstupním výkonem až 9,6 kW dokáže RangeXchange dodat dojezd zhruba 40 mil (cca 64 km) za hodinu směrem k nabíjenému vozu. To je téměř jako běžné nabíjení střídavým proudem a více než dost na to, abyste dostali uvízlý elektromobil zpět na silnici a k nejbližší nabíjecí stanici.

Ačkoli je tato funkce navržena pro fungování mezi vozidly Lucid, společnost šla ještě o krok dál. RangeXchange můžete použít k nabíjení téměř jakéhokoli elektromobilu vybaveného nabíjecími porty NACS nebo J1772, které jsou v USA standardní. V Evropě je Lucid Air již navržen pro V2V a obousměrné nabíjení, ale tato funkce zatím není povolena. Lucid plánuje ji v budoucnu aktivovat, jakmile bude k dispozici potřebný software a regulační schválení, a to pomocí nabíjecích kabelů typu 2.

Geely EX5

Čínský výrobce elektromobilů Geely postupně vstupuje na evropský trh a jeho elektromobily jsou již k dispozici v několika evropských zemích, včetně Slovinska, Itálie a Polska. Technické specifikace modelu EX5 naznačují, že podporuje funkce V2V. Zajímavé je, že tato funkce je uvedena vedle V2L, která je již v celé Evropě široce používána. To vypadá, že funkčnost V2V je na stejné úrovni.

Zeekr 007

Zeekr, prémiová značka elektrických vozů skupiny Geely, vybavila svůj nejnovější sedan možnostmi obousměrného nabíjení. Všechny modely Zeekr 007 jsou standardně dodávány s externím stejnosměrným zdrojem napájení. Vůz dokáže nabíjet mezi vozidly s maximálním výkonem až 60 kW.

Ford F-150 Lightning

F-150 Lightning dokáže nabíjet i jiná vozidla Ford i elektromobily jiných výrobců, ale nejedná se o skutečné nabíjení V2V přes nabíjecí port. Místo toho funguje tak, že nákladní vůz využívá jako mobilní zdroj energie. K tomu uživatel potřebuje:

• Pro Power Onboard – vestavěný napájecí systém Ford, který poskytuje střídavý proud z baterie nákladního vozu
• Mobilní napájecí kabel Ford (30 A) – prodává se samostatně a slouží k zapojení přijímajícího elektromobilu do zásuvky Lightningu.

V praxi F-150 Lightning dodává střídavý proud a druhý elektromobil se nabíjí, jako by byl zapojen do běžné zásuvky nebo nabíjecí stanice. Tato funkce je k dispozici pro řidiče elektromobilů v USA, ale ne v Evropě.

Všechna vozidla F-150 Lightning mohou používat své palubní zásuvky 120 V k podpoře nabíjení jiného elektromobilu v režimu 1. Vozidla F-150 Lightning s Pro Power Onboard o výkonu 9,6 kW mohou podporovat nabíjení jiného elektromobilu v režimu 2. Pro aktivaci nabíjení v režimu 2 potřebujete také adaptér NEMA L14-30P na 14-50R – většina přenosných nabíječek pro elektromobily v Severní Americe má takovou zásuvku.

Proč V2V zatím není běžné

V2V má malou poptávku, protože elektromobily se zřídka zcela vybijí a nabíjení je široce dostupné. Technologie vyžaduje chybějící obousměrný hardware a software, zvyšuje náklady na vozidlo, čelí regulačním a odpovědnostním překážkám, je omezena velikostí baterie a přidává značnou bezpečnostní složitost.

Nízká poptávka

Elektromobily zřídka skončí zcela bez proudu, protože:

• moderní systémy varují řidiče dlouho předtím, než baterie dosáhne nuly
• řidiči mohou snížit spotřebu energie pomalejší jízdou, vypnutím klimatizace nebo topení, odpojením zařízení ze zásuvky a používáním dalších opatření na úsporu energie
• možnosti nabíjení jsou široce dostupné a infrastruktura se rychle rozvíjí
• pokud nejsou k dispozici žádné veřejné nabíječky, můžete v nouzových případech nabíjet i ze standardní zásuvky 230 V
• domácí nástěnné nabíječky, jako je go-e Charger, umožňují řidičům odjet z domova s ​​plnou baterií, ať už žijí ve městě nebo ve venkovských oblastech

Chybí software a hardware

Aby bylo možné V2V povolit, musí výrobci implementovat specifické softwarové funkce. Například byste měli být schopni nastavit limit toho, kolik energie můžete použít pro pomoc ostatním. I když nastavení nejsou složitá, je tohle důležité – nechtěli byste pomáhat příteli a pak si uvědomit, že vaše vlastní auto teď potřebuje záchranu.

Kromě softwaru vyžaduje V2V také specializovaný obousměrný hardware, který většina elektromobilů v současné době neobsahuje. Standardní palubní nabíječky jsou navrženy pouze k přijímání energie, nikoli k jejímu odesílání. Pro podporu V2V potřebují vozidla obousměrné střídače.

Podpora V2V zvyšuje náklady na vozidlo

Obousměrné palubní nabíječky jsou dražší než ty jednosměrné. Dále je vyžadována další výkonová elektronika, stykače, senzory a ochranné obvody. Připočtěte k tomu vývoj softwaru, testování a certifikaci a možná si začnete klást otázku, zda se kvůli této funkci vyplatí prodražovat elektromobily.

Regulační a právní výzvy

Energie proudící z vozidla představuje regulační zádrhel. V některých regionech externí dodávka energie klasifikuje vozidlo jako dodavatele energie. Navíc není jasné, kdo nese odpovědnost v případě poškození vozidla, kabelu nebo baterie. To je jeden z důvodů, proč V2V v Evropě dosud není legalizováno.

Velikost baterie jako limitující faktor

Očekáváme, že se V2V objeví především v elektromobilech s větší kapacitou baterií. Menší baterie nabízejí omezenou využitelnou energii jak pro řízení, tak pro sdílení. Například pokud řídíte Fiat 500e s baterií o kapacitě 42 kWh, pravděpodobně nebudete mít dostatek energie k dosažení uvízlého přítele, přenesení smysluplného množství energie a stále udržíte dostatek energie k dosažení další nabíjecí stanice – i když začnete na 100 %.

Bezpečnostní aspekty

Systém musí zajistit, aby vybíjení vozidlo nebylo zcela vybité, a zabránit přehřátí nebo nesprávnému použití kabelu. Kromě toho by měl zaručit správné uzemnění a elektrickou izolaci a chránit před neoprávněným přístupem. Tyto požadavky činí V2V složitějším než jednosměrné nabíjení.

Prognóza

Výrobci již zavádějí obousměrné palubní nabíječky na podporu V2H a V2G. Jakmile trh projeví dostatečný zájem, přidání V2V k tomuto základu by se mohlo stát přirozeným dalším krokem.

Automobilové kluby a záchranné složky by mohly hrát klíčovou roli v tom, aby se V2V vnímalo jako něco normálního. Přestože případy, kdy se elektromobil skutečně vybije, jsou extrémně neobvyklé, schopnost rychlého dodání energie u silnice by i tak mohla posílit sebevědomí řidičů.

Pro rozmach V2V v Evropě budou nejdůležitější dvě věci:

• Jasná právní definice, která výslovně oddělí V2V od komplexních, interaktivních technologií, jako je V2G
• Sdílené komunikační protokoly, které umožňují elektromobilům bezpečně vyměňovat stejnosměrný proud

V2V by se dokonce mohl pro určité značky vyvinout v rozlišovací prvek a konkurenční výhodu.