بازدهی شارژ شارژر قابل حمل EV نوع ۲ چقدر است؟

بازدهی واقعی شارژ یک شارژر قابل حمل نوع ۲ برای خودروهای الکتریکی

روش اندازه‌گیری بازدهی جریان متناوب (AC) برای واحدهای شارژر قابل حمل نوع ۲

هنگام بررسی اینکه شارژرهای قابل حمل EV نوع ۲ در واقع چقدر کارآمد هستند، ما اساساً میزان انرژی‌ای را که به باتری خودرو وارد می‌شود را نسبت به انرژی‌ای که از پریز دیواری خارج می‌شود، اندازه‌گیری می‌کنیم. عوامل متعددی وجود دارند که از این کارآیی می‌کاهند؛ از جمله تلفات ناشی از سیستم شارژر داخلی خودرو، مقاومت موجود در کابل‌ها و گرمای تولیدشده در حین عملیات. آزمایشگاه‌ها این موارد را نیز تحت شرایط بسیار دقیق و سخت‌گیرانه‌ای آزمایش می‌کنند — معمولاً در دمای اتاق (حدود ۲۵ درجه سانتی‌گراد)، با تأمین برق پایدار و در شرایطی که باتری‌ها بین ۲۰٪ تا ۸۰٪ شارژ داشته باشند تا نتایج را تحت تأثیر قرار ندهند. به اعداد توجه کنید: فردی ۱۰ کیلووات‌ساعت انرژی از پریز خانگی خود مصرف می‌کند، اما تنها ۸٫۸ کیلووات‌ساعت از آن واقعاً به باتری منتقل می‌شود. این بدان معناست که کارآیی این شارژر حدود ۸۸٪ است. این آزمون‌ها به مقایسه منصفانه‌ی شارژرهای مختلف کمک می‌کنند و نشان می‌دهند که چگونه مهندسی خوب چه تفاوتی در عملکرد واقعی در جاده ایجاد می‌کند.

محدوده بازدهی معمول: ۸۵–۹۲٪ — در مقایسه با شارژرهای دیواری و شارژرهای سریع جریان مستقیم (DC)

شارژرهای قابل حمل نوع ۲ معمولاً به بازدهی ۸۵–۹۲٪ می‌رسند — کمی پایین‌تر از شارژرهای دیواری ثابت (۸۸–۹۴٪) و به‌طور قابل توجهی پایین‌تر از شارژرهای سریع جریان مستقیم (۹۲–۹۶٪). این شکاف ناشی از سه محدودیت مهندسی است:

• محدودیت‌های حرارتی — پوسته‌های فشرده، تبادل حرارت را محدود می‌کنند و اتلاف‌های اهمی را در جریان‌های بالاتر افزایش می‌دهند
• جبران‌کردن کابل‌ها — کابل‌های بلندتر و انعطاف‌پذیری که در شارژرهای قابل حمل رایج هستند، مقاومت بیشتری نسبت به نصب‌های ثابت ایجاد می‌کنند
• معماری تبدیل — برخلاف شارژرهای سریع جریان مستقیم، واحدهای قابل حمل جریان متناوب (AC) کاملاً به شارژر داخلی خودرو (OBC) متکی هستند و این امر منجر به اتلاف‌های اجتناب‌ناپذیر تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم می‌شود

در شرایط بهینه — مانند یک شارژر قابل حمل نوع ۲ با جریان ۳۲ آمپر که در ولتاژ ۲۴۰ ولت کار می‌کند — بازدهی می‌تواند به ۹۲٪ برسد و شکاف بازدهی را در مقایسه با شارژرهای دیواری کاهش دهد. این عملکرد، ۳۰ تا ۳۵ مایل (۴۸ تا ۵۶ کیلومتر) برد را در هر ساعت فراهم می‌کند و در عین حال مزیت قابل حمل‌بودن را که برای سفرهای جاده‌ای، اقامت موقت یا خانواده‌های دارای چندین خودرو حیاتی است، حفظ می‌نماید.

عوامل کلیدی که باعث کاهش بازدهی شارژر قابل حمل الکتریکی نوع ۲ می‌شوند

محدودیت‌های شارژر داخلی وسیله نقلیه (OBC) به‌عنوان گلوگاه اصلی

وقتی صحبت از سرعت واقعی شارژ خودروهای الکتریکی در عمل می‌شود، شارژر داخلی یا OBC بزرگ‌ترین نقش را ایفا می‌کند. اکثر خودروهای الکتریکی معمولی با شارژرهای داخلی (OBC) عرضه می‌شوند که حداکثر توان آن‌ها بین حدود ۷ تا ۱۱ کیلووات است. البته برخی مدل‌های پیشرفته‌تر می‌توانند تا حدود ۱۹ کیلووات نیز برسند. حال تصور کنید یک شارژر قابل حمل نوع ۲ با ظرفیت نامی ۷٫۶ کیلووات به خودرویی متصل شده باشد که OBC آن تنها قادر به تحمل ۳٫۶ کیلووات است. چه اتفاقی می‌افتد؟ خب، تقریباً نیمی از آن انرژی به جای ورود به باتری، به صورت گرما هدر می‌رود. به همین دلیل است که دو شارژر قابل حمل ظاهراً یکسان ممکن است عملکرد بسیار متفاوتی داشته باشند. به عنوان مثال، خودروی Kia EV6 هنگام اتصال به شارژر، حدود ۴۰ کیلومتر بر ساعت شارژ می‌شود، در حالی که یک مدل پایه‌ای مانند نیسان لیف تنها در شرایط مشابه به سختی می‌تواند ۲۵ کیلومتر بر ساعت شارژ شود. سازندگان خودرو معمولاً بیشتر بر کاهش هزینه‌ها و کاهش وزن وسیله نقلیه تمرکز می‌کنند تا افزایش ظرفیت OBC، بنابراین این محدودیت در تمام سیستم‌های شارژ AC تقریباً غیرقابل اجتناب باقی می‌ماند.

محدودیت‌های منبع تغذیه: ولتاژ مدار (۱۲۰ ولت‍/۲۴۰ ولت)، جریان (۱۶ آمپر تا ۳۲ آمپر) و کیفیت پریز

بازده شارژر قابل حمل به‌طور چشمگیری زمانی کاهش می‌یابد که منبع تغذیه نتواند مشخصات لازم را فراهم کند:

• تغییرات ولتاژ : مدارهای ۱۲۰ ولتی به دلیل نیاز به جریان بالاتر و زمان اجرای طولانی‌تر، باعث کاهش بازده تا ۱۲ تا ۱۸ درصد نسبت به مدارهای ۲۴۰ ولتی می‌شوند که این امر اتلاف حرارتی را تشدید می‌کند
• کمبود جریان : استفاده از شارژر ۳۲ آمپری در مدار ۱۶ آمپری، ۷ تا ۹ درصد انرژی را از طریق افزایش مدت زمان شارژ و افزایش مقاومت مسی هدر می‌دهد
• فرسودگی پریز : پریزهای فرسوده می‌توانند باعث افت ولتاژ تا ۸ ولت زیر حد استاندارد شوند و این امر مقاومت اتلافی را نسبت به پریزهای صنعتی ۱۵ درصد افزایش می‌دهد

این محدودیت‌ها با محدودیت‌های OBC تعامل دارند — به‌ویژه هنگام شارژ از منابع برق مسکونی، موقت یا بدون شرایط کنترل‌شده — و بنابراین تأیید منبع برق پیش‌نیازی برای دستیابی به بازدهی قابل‌اطمینان است.

طراحی اتصال‌دهندهٔ نوع ۲ و نقش آن در بازدهی شارژر قابل‌حمل EV

چرا عملکرد تک‌فاز، اکثر مدل‌های شارژر قابل‌حمل EV با اتصال‌دهندهٔ نوع ۲ را تعریف می‌کند — و پیامدهای بازدهی آن

شارژرهای قابل حمل EV نوع ۲ عمدتاً با کارکرد تک‌فاز همراه هستند، زیرا باید با آنچه امروزه در اکثر خانه‌ها و مکان‌های عمومی موجود است سازگار باشند. در واقع، تأمین برق سه‌فاز چیزی نیست که مردم معمولاً در گاراژهای خود یا در کافه‌ها پیدا کنند. هرچند آن هفت پین موجود در اتصال‌دهنده نوع ۲ قادر به پشتیبانی از هر دو پیکربندی (تک‌فاز و سه‌فاز) هستند، اما مدل‌های قابل حمل صرفاً بر پایه تک‌فاز طراحی شده‌اند تا افراد عادی بتوانند آن‌ها را بدون دردسر در هر جایی که پریز مناسبی وجود داشته باشد، به برق وصل کنند. بازدهی تک‌فاز حدود ۸۵ تا ۹۲ درصد است که در واقع با توجه به اینکه در بارهای سنگین عملکرد آن از سه‌فاز کمتر است، عملکردی بسیار خوب محسوب می‌شود. با این حال، این موضوع اساساً مربوط به «بی‌بازدهی» نیست. مشکلات اصلی عمدتاً ناشی از عدم تعادل فازها و مقاومت اضافی در طول انتقال انرژی است. آنچه در اینجا کمک‌کننده است، پین‌های ارتباطی داخل خود اتصال‌دهنده هستند؛ این پین‌ها امکان تنظیم پویای جریان توسط شارژر را فراهم می‌کنند و در نتیجه انرژی هدررفته را در شرایط نوسان ولتاژ یا افزایش دمای اجزای سیستم کاهش می‌دهند. بنابراین، سازندگان تصمیمی گرفته‌اند که کمی از بازدهی صرف‌نظر کنند تا چیزی بسیار مهم‌تر را در عمل به دست آورند: دسترسی جهانی. رانندگان می‌توانند تقریباً در هر جایی که پریز متناظری وجود داشته باشد، به‌صورت ایمن و مؤثر شارژ کنند — که این امر از داشتن تجهیزاتی با بازدهی بسیار بالا ولی غیرقابل استفاده در منزل برای اکثر کاربران، بسیار بهتر است.

بهینه‌سازی کارایی: تطبیق شارژر قابل حمل EV نوع ۲ شما با نرخ‌های پذیرش شارژ خودرو

چگونه خروجی ۲۴۰ ولت/۳۲ آمپر (۷٫۶ کیلووات) با نرخ‌های رایج پذیرش شارژ AC در خودروهای الکتریکی (مانند تسلا، VW ID.4 و Kia EV6) همسو می‌شود

دریافت بیشترین بازده از فرآیند شارژ به‌طور قابل توجهی وابسته به این است که شارژر قابل حمل شما با ظرفیت پذیرش خودروی الکتریکی (از طریق شارژر داخلی یا OBC) سازگان باشد. به خودروهای الکتریکی امروزی مانند تسلا مدل ۳ و Y، VW ID.4 و Kia EV6 توجه کنید؛ این خودروها عموماً دارای شارژر داخلی (OBC) با ظرفیتی بین ۷ تا ۱۱ کیلووات هستند. برای دستیابی به بهترین نتیجه، شارژر قابل حملی را انتخاب کنید که حدود ۲۴۰ ولت با جریان ۳۲ آمپر تأمین کند؛ این مقدار تقریباً معادل ۷٫۶ کیلووات توان است. این مقدار به‌خوبی در محدوده‌ای قرار دارد که این خودروها انتظار دارند، بنابراین انرژی را به‌صورت کارآمد منتقل می‌کند و بار زیادی را بر روی اجزای داخلی تبدیل انرژی وارد نمی‌کند.

وقتی نرخ خروجی و نرخ پذیرش با یکدیگر همسو باشند — همان‌طور که برای بیش از ۸۵٪ خودروهای الکتریکی امروزی اتفاق می‌افتد — دو مزیت کارایی حاصل می‌شود:

• تبدیل بهینه شارژر بیرونی (OBC) در نزدیکی محدوده بار ایده‌آل خود کار می‌کند و از هدررفت انرژی ناشی از استفاده ناکافی یا کاهش ظرفیت جلوگیری می‌کند
• عملکرد حرارتی پایدار اجزاء سردتر کار می‌کنند و از اتلاف‌های ناشی از مقاومت کاسته می‌شود

وقتی همه چیز به‌درستی با هم کار می‌کند، بازدهی سیستم از شبکه برق تا باتری حدود ۹۲ تا ۹۵ درصد خواهد بود. این مقدار بر اساس داده‌های اخیر الکتروموبیل (EV) از سال ۲۰۲۳، حدود ۸ تا ۱۲ نقطه درصدی از سیستم‌های نامتناسب‌تر پیشی می‌گیرد. به‌عنوان مثال، زمانی که فردی سعی می‌کند از یک شارژر قابل حمل نوع ۲ با توان ۲۲ کیلووات برای شارژ خودرویی با شارژر داخلی ۷ کیلووات استفاده کند، چه اتفاقی می‌افتد؟ سیستم مجبور می‌شود به‌طور قابل‌توجهی توان را کاهش دهد؛ یعنی حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد از تمام توان ورودی به‌صورت گرمای تلف‌شده از بین می‌رود. از سوی دیگر، استفاده از شارژری با توان بسیار پایین‌تر، زمان شارژ را بسیار طولانی می‌کند و بخش عمده‌ای از ظرفیت شارژ قابل‌استفاده خودرو را بدون استفاده باقی می‌گذارد. ظاهراً توان حدود ۷٫۶ کیلووات نقطه‌ای است که عملکرد سیستم به‌طور بهینه‌ای تنظیم می‌شود: این توان قابلیت حمل‌پذیری مناسبی را فراهم می‌کند، بدون اینکه در شرایط رانندگی روزمره عملکرد واقعی خودرو را به‌طور قابل‌توجهی تحت تأثیر قرار دهد.

سوالات متداول

چه عواملی بر بازدهی یک شارژر قابل حمل الکتروموبیل (EV) نوع ۲ تأثیر می‌گذارند؟

بازدهی تحت تأثیر محدودیت‌های شارژر داخلی خودرو، محدودیت‌های منبع تغذیه مانند ولتاژ و آمپراژ، مقاومت کابل و محدودیت‌های حرارتی قرار می‌گیرد. این عوامل می‌توانند منجر به تلفات انرژی و کاهش بازدهی شوند.

چگونه می‌توان بازدهی شارژرهای قابل حمل نوع ۲ را بهبود بخشید؟

شارژ کارآمد با تطبیق خروجی شارژر با نرخ‌های پذیرش EV، اولویت‌دهی به مدارهای ۲۴۰ ولتی، بررسی رتبه‌بندی قطع‌کننده‌های مدار و جایگزینی پریزهای قدیمی که باعث ایجاد تلفات ناشی از مقاومت می‌شوند، افزایش می‌یابد.