Koks skirtumas tarp 3 kW ir 5 kW EV įkroviklio įkrovimo laiko?

Kaip galios išėjimas (3 kW prieš 5 kW) nustato tikrąją EV įkrovimo trukmę

Kilovato fizika: kodėl didesnė galia sutrumpina įkrovimo trukmę – bet ne tiesiogiai proporcingai

Įkrovimo trukmė priklauso nuo energijos perdavimo greičio – matuojamo kilovatais (kW). 5 kW įkroviklis per valandą paduoda 67 % daugiau energijos nei 3 kW įrenginys. 60 kWh baterijai teoriniai laikai yra:

• 3 kW: 20 valandų (60 ÷ 3)
• 5 kW: 12 valandų (60 ÷ 5)

Graži tiesi linija, kurią matome popieriuje, pradeda banguoti, įvertinus konversijos nuostolius. Kai automobiliai keičia kintamąją srovę (AC) į nuolatinę (DC), jie iš karto praranda apie 10–15 % efektyvumo. Be to, siurbimo laiduose taip pat yra šilumos problema. Varža darosi dar didesnė, kai didėja srovė. Taigi kas nutinka? 3 kW krūvininkas praktikoje gali iš tikrųjų suteikti apie 2,55 kW, bet padidinus iki 5 kW, realioje veikloje staiga gauname tik apie 4,25 kW. Tai reiškia, kad gražios skaičiavimų schemos, rodančios 67 % greitesnį įkrovimą, iš esmės nepasiteisina, kai viskas prijungiama prie maitinimo šaltinio. Dauguma žmonių pastebi, kad faktinė sutaupoma energija yra maždaug pusė to skaičiaus.

Įvertinant efektyvumo nuostolius: kodėl 5 kW ≠ 67 % greitesnis įkrovimas praktikoje

Realiose naudos žymiai sumažėja dėl specifinių transporto priemonės apribojimų. Dauguma įprastų elektrinių automobilių yra su vienfaziais įmontuotais įkrovikliais, kurių galia siekia apie 3,7–4,6 kW. Taigi net jei kas nors įsirengia galingesnį 5 kW įkroviklį, vis tiek negalima viršyti šių vidinių apribojimų. Pavyzdžiui, kai EV įmontuoto įkroviklio galia maksimali – 4,6 kW. Pereinant nuo 3 kW sistemos, gaunama tik apie 1,6 kW papildomos galios, kas reiškia maždaug 53 % greitesnį įkrovimą, o ne visas 2 kW pagerėjimas, kokio žmonės gali tikėtis. Taip pat yra ir problema su šiluma. Kai temperatūra pakyla aukščiau nei 95 laipsniai pagal Farenheitą, daugelio baterijų valdymo sistemų pradeda mažinti energijos išvestį iki 20 %. Tai reiškia, kad iš pradžių geras 50 % laiko sutaupymas palyginti su 3 kW sumažėja iki 40–50 %, priklausomai nuo sąlygų.

Nissan Leaf (40kWh): 13,3 val. (3kW) prieš 8,0 val. (5kW) iki 80 % – atsižvelgiant į įmontuoto įkroviklio apribojimus

Paimkime kompaktiškus elektrinius automobilius, tokius kaip 40 kWh Nissan Leaf. Naudojant standartinį 3 kW įkroviklį, beveik ištuštėjusią akumuliatorių įkrauti iki 80 % talpos trunka apie 13 valandų 20 minučių. Su geresniu 5 kW įrenginiu šis laikas sumažėja iki šiek tiek daugiau nei 8 valandos, kas teoriškai atitinka beveik 40 % pagerėjimą. Tačiau čia ir kyla problemų. Dauguma Leaf modelių gali tvarkyti įkrovimo greičius tik iki maksimaliai 3,7 kW, todėl net jei kas nors namuose įsirengia 5 kW įkroviklį, tie papildomi 1,3 kW tiesiog eina perniek. Ką tai reiškia praktikoje? Realūs įkrovimo laikai pasirodo esą 20–30 % lėtesni nei gamintojų žadami idealiomis sąlygomis.

Tesla Model 3 PAP (60 kWh) ir VW ID.4 (77 kWh): Kai deratavimas sumažina 5 kW pranašumą

Didesnės baterijos elektrinės transporto priemonės iš tikrųjų gauna mažiau naudos iš tų puikų didelio galios kintamojo srovės įkroviklių nei galima tikėtis. Kai temperatūra pakyla virš 30 laipsnių Celsijaus, sistema pradeda mažinti energijos kiekį. Pavyzdžiui, 5 kW įkrovimo sesija gali suteikti tik apie 4,3 kW, kai ten karšta. Mažesni 3 kW ir didesni 5 kW įkrovikliai turi panašų lėtėjimo lygį, todėl laiko, kurį mes tikėjomės sutaupyti atnaujinant, nebėra. Viskas dar blogiau, kai akumuliatorius pasiekia 80 proc. Nesvarbu, kokį įkroviklį kas nors naudoja, įkrovimo greitis šiuo metu sparčiai mažėja. Vairuotojai dažnai laukia papildomų poros valandų, kol baigs įkrauti savo automobilius, nors jie investavo į galingesnę įrangą.

3 kW ir 5 kW EV įkrovikliai tinka 2 lygio kintamojo srovės įkrovimo aplinkai

2-ojo lygio kintamojo srovės įkrovimas apima platų diapazoną nuo 3 iki 22 kilovatų visame pasaulyje, ir tai labai skiriasi priklausomai nuo to, kur esate. Šiaurės Amerikoje dauguma sistemų gali valdyti iki 19,2 kW 80 amperų, o Europos šalys dažnai naudoja visą 22 kW, naudojant savo trifazinę maitinimo sistemą. Žemiau esančiame spektre yra tie 3 kW ir 5 kW įrenginiai, kuriuos montuoja daugelis namų savininkų. Šios pagrindinės būsto galimybės suteikia maždaug 10 iki 20 papildomų mylių kiekvieną valandą, kas yra gerokai geriau nei lėti 1 lygio įkrovikliai, kurie tik sugeba 3-5 mylių per valandą. Be to, jiems nereikia brangiai kainuojančių elektrinių plokščių. Daugelis senesnių namų su 100-200 amperių aptarnavimo plokštėmis tiesiog negali tvarkyti nieko virš 30 amperių, todėl šie mažesni 2 lygio įrenginiai puikiai veikia ten. Jie taip pat labai svarbūs daugiabučių kompleksams, namams ir įmonėms, norintiems sumažinti išlaidas, įrengdamos įkrovimo stotis. Nenuostabu, kad 2 lygis sudaro beveik pusę visų pasaulyje esančių elektromobilių įkrovimo vietų. Tai veikia pakankamai gerai, bet nėra per daug sudėtinga ar brangi.

Kritiniai veiksniai, susiję su ne energijos tiekimu, kurie gali pakeisti 3 kW ir 5 kW EV įkroviklio skirtumą

Nors įkroviklio galios reikšmė svarbi, trys veiksniai, kurie nėra galios veiksniai, dažnai neutralizuoja skirtumą tarp 3 kW ir 5 kW įrenginių, todėl jie dažnai kasdieniniame naudojime yra funkciškai vienodi.

Įtaisų įkroviklio ribos: kodėl dauguma elektromobilių gali naudoti vienfazinį kintamąjį srovę 3,74,6 kW

Įmontuotas įkroviklis, kuris automobilyje keičia kintamąjį srovę (AC) į nuolatinę (DC), iš esmės kontroliuoja viską, kas susiję su įkrovimo greičiu. Dauguma nebrangių elektrinių automobilių turi vienfazius OBC, kurie tvarko apie 16–20 amperų esant 230 voltų įtampai, dėl to jų maksimalus galios suvartojimas yra ribojamas tarp 3,7 ir 4,6 kilovatų. Pažvelkite į tokius modelius kaip MG ZS EV arba pradedančiųjų lygio VW ID.3 – net jei kas nors įsirengia 5 kW sieninį įkroviklį, šie automobiliai vis tiek ims iš tinklo ne daugiau kaip apie 3,7 kW. Išsiskiria Nissan Leaf su savo 6,6 kW įmontuota sistema, o tam tikri Tesla modeliai taip pat gerai panaudoja aukštesnės talpos kintamosios srovės jungtis. Taigi, kas nutinka, kai kas nors papildomai išleidžia pinigų už 5 kW įkroviklį, bet turi automobilį, ribojamą iki 3,7 kW? Na, tokio žmogaus įkrovimo patirtis bus tiksliai tokia pati kaip to, kuris nusipirko pigesnį 3 kW prietaisą savo garažui.

Tinklo įtampa, aplinkos temperatūra ir įkrovos būsena – kaip jie sumažina efektyvią kW perdavimo galimybę

Keturios aplinkos kintamosios vienodai pablogina tiek 3 kW, tiek 5 kW našumą:

• Įtampos kritimas (pvz., <230 V) proporcingai sumažina galią – P = VI – taigi 5 % kritimas 5 kW išvestį sumažina 250 W.
• Temperatūros aukščiau 35 °C aktyvina BMS deratingą, sumažinant srovę 10–25 %, kad būtų apsaugotas akumuliatoriaus sveikata.
• Temperatūros žemiau 10 °C padidina vidinę akumuliatoriaus varžą, nukreipiant iki 30 % tiekiamos energijos į šilumą, o ne į kaupiamą įkrovą.
• Įkrovimas virš 80 % SOC palaipsniui riboja greitį – kartais net sumaišydama jį perpus – nepriklausomai nuo įkroviklio galimybių.

Šie veiksniai paaiškina, kodėl realaus pasaulio bandymai – pvz., šalto Volkswagen ID.4 įkrovimas iki 90 % – dažnai rodo mažiau nei 15 % greičio skirtumą tarp 3 kW ir 5 kW įrangos, nepaisant teorinio 67 % galios skirtumo. SAE J1772 standartai lemia šiuos elgsenos apribojimus, atspindinčius dešimtmečius trukusį automobilių inžinerijos konsensusą dėl saugaus ir tvaraus kintamosios srovės įkrovimo.

Kada verta atnaujinti 5 kW EV įkroviklį – ir kada 3 kW įkroviklis yra pakankamas

Panaudojimo atvejo analizė: naktinė namų įkrova, bendros gyvenamųjų patalpų grandinės ir kelių EV automobilių šeimos

Šeimoms su vienu automobiliu ir numatomu režimu 3 kW įkrovikliai patikimai atkrauna įprastą kasdienį nuvažiuotą atstumą (100–150 km) per naktį per 8–10 valandų – tai idealu garažams su ribota elektros talpa ir kai nereikia atnaujinti skydo.

Čia gana nemažai svarbus naudojamos elektros kiekis. Pagrindinis 3 kW įkroviklis 240 voltų metu ima apie 12,5 amperų, tuo tarpu greitesnis 5 kW modelis reikalauja apie 21 amperą. Namams su mažesnėmis 100 amperų elektros skydais, arba ten, kur grandinės jau apkraunamos didelėmis apkrovomis, tokios kaip oro kondicionavimo sistemos, elektrinės viryklės ar kitos energiją daug naudojančios prietaisai, 5 kW įkroviklio įrengimas gali sukelti problemų. Automatiniai jungikliai gali reguliariai išsijungti, o kai kurios komunalinės paslaugos netgi taiko papildomas mokesčius dėl per didelio poreikio. Kai vienu metu reikia įkrauti kelias EV, dvi 5 kW įkrovimo stotys paprastai reikalauja atskirų 50 amperų grandinių. Tačiau dauguma standartinių namų elektros instaliacijų tvarkosi tik su 30 amperų apkrova, todėl pereinant tarp automobilių ir naudojant 3 kW įkroviklius, geriau tinka tipinė rezidencinė instaliacija. Nors pereinant prie 5 kW vienam automobiliui įkrovimo laikas sumažėja perpus, tai paprastai neapsimoka finansiškai, nebent name jau yra tinkama elektros instaliacija. Galų gale, dauguma žmonių gali pasikliauti viešaisiais greito įkrovimo punktais, kai tik reikia keliauti ilgesnius atstumus.

DUK

Kokie veiksniai lemia realias EV įkrovimo laiko skirtumus tarp 3 kW ir 5 kW įkroviklių?

Įkrovimo laiko skirtumą tarp 3 kW ir 5 kW įkroviklių veikia konversijos nuostoliai, transporto priemonės apribojimai, integruoto įkroviklio ribojimai, aplinkos temperatūra, tinklo įtampa ir elektromobilio baterijos įkrovimo būsena.

Ar visi EV gali pasinaudoti 5 kW įkrovikliu?

Ne visi elektromobiliai gali pilnai pasinaudoti 5 kW įkrovikliu. Dauguma elektromobilių turi integruotus įkroviklius su galios imties apribojimais, dažniausiai ribojamais 3,7–4,6 kW vienfazėje kintamosios srovės grandinėje. Tai reiškia, kad 5 kW įkroviklio įrengimas nebūtinai užtikrins greitesnį įkrovimą.

Kodėl 3 kW įkroviklis gali būti pakankamas namų naudojimui?

Vienos transporto priemonės turinčioms šeimoms su stabiliais važiavimo įpročiais 3 kW įkroviklis paprastai per naktį atkuria kasdienį važiavimo nutolimą, neprivalant modernizuoti elektros skydo, todėl yra ekonomiškai našus sprendimas namų sąrankoms.

Kokie yra ne galios veiksniai, ribojantys įkrovimo greitį?

Nevariklio veiksniai, ribojantys įkrovimo greitį, apima tinklo įtampos svyravimus, temperatūros poveikį baterijos valdymo sistemai, vidinę baterijos varžą šaltomis sąlygomis ir sumažėjusį įkrovimo efektyvumą esant daugiau kaip 80 % įkrovimo būsenai.