ประสิทธิภาพการชาร์จของที่ชาร์จ EV แบบพกพาหัวต่อ Type 2 คือเท่าใด

ประสิทธิภาพการชาร์จในโลกแห่งความเป็นจริงของที่ชาร์จ EV แบบพกพาหัวต่อ Type 2

วิธีการวัดประสิทธิภาพกระแสสลับ (AC) สำหรับหน่วยที่ชาร์จ EV แบบพกพาหัวต่อ Type 2

เมื่อพิจารณาประสิทธิภาพที่แท้จริงของที่ชาร์จ EV แบบพกพาชนิด Type 2 เราจะวัดค่าโดยเปรียบเทียบปริมาณพลังงานที่เข้าสู่แบตเตอรี่ของรถยนต์ กับปริมาณพลังงานที่จ่ายออกมาจากปลั๊กไฟในบ้าน โดยมีปัจจัยหลายประการที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ได้แก่ การสูญเสียพลังงานจากระบบที่ชาร์จในตัวรถยนต์เอง ความต้านทานของสายเคเบิล และความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งาน ห้องปฏิบัติการจะทดสอบสิ่งเหล่านี้ภายใต้เงื่อนไขที่เข้มงวดมาก — โดยทั่วไปจะอยู่ที่อุณหภูมิห้อง (ประมาณ 25 องศาเซลเซียส) มีแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่คงที่ และระดับการชาร์จแบตเตอรี่อยู่ระหว่าง 20% ถึง 80% เพื่อไม่ให้ผลการทดสอบคลาดเคลื่อน ลองพิจารณาตัวเลขตัวอย่าง: ผู้ใช้ดึงพลังงาน 10 กิโลวัตต์-ชั่วโมงจากปลั๊กไฟในบ้าน แต่กลับพบว่ามีเพียง 8.8 กิโลวัตต์-ชั่วโมงเท่านั้นที่เข้าสู่แบตเตอรี่จริง ๆ ซึ่งหมายความว่าที่ชาร์จนี้มีประสิทธิภาพประมาณ 88% การทดสอบเหล่านี้ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบที่ชาร์จต่าง ๆ ได้อย่างยุติธรรม และแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการออกแบบและวิศวกรรมที่ดีมีผลต่อประสิทธิภาพในการใช้งานจริงบนท้องถนนมากเพียงใด

ช่วงประสิทธิภาพโดยทั่วไป: 85–92% – เปรียบเทียบกับเครื่องชาร์จแบบ Wallbox และเครื่องชาร์จแบบ DC ความเร็วสูง

เครื่องชาร์จแบบพกพาชนิด Type 2 โดยทั่วไปมีประสิทธิภาพอยู่ที่ 85–92% – ต่ำกว่าเครื่องชาร์จแบบ Wallbox ที่ติดตั้งถาวรเล็กน้อย (88–94%) และต่ำกว่าเครื่องชาร์จแบบ DC ความเร็วสูงอย่างมีนัยสำคัญ (92–96%) ข้อจำกัดด้านวิศวกรรมสามประการเป็นสาเหตุหลักของช่องว่างประสิทธิภาพนี้:

• ข้อจำกัดด้านความร้อน : โครงสร้างที่มีขนาดกะทัดรัดจำกัดความสามารถในการระบายความร้อน ส่งผลให้เกิดการสูญเสียจากความต้านทานเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าสูง
• ข้อจำกัดของสายเคเบิล : สายเคเบิลที่ยาวและยืดหยุ่นซึ่งพบได้ทั่วไปในเครื่องชาร์จแบบพกพาจะมีค่าความต้านทานสูงกว่าการติดตั้งแบบคงที่
• สถาปัตยกรรมการแปลงพลังงาน : ต่างจากเครื่องชาร์จแบบ DC ความเร็วสูง เครื่องชาร์จ AC แบบพกพาต้องอาศัย OBC ของรถยนต์ทั้งหมด จึงเกิดการสูญเสียพลังงานจากการแปลงจาก AC เป็น DC ซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้

ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม เช่น เครื่องชาร์จแบบพกพาชนิด Type 2 ที่ให้กระแส 32A ทำงานที่แรงดัน 240V ประสิทธิภาพสามารถสูงถึง 92% ทำให้ช่องว่างด้านประสิทธิภาพกับเครื่องชาร์จแบบ Wallbox แคบลง ประสิทธิภาพนี้สามารถให้ระยะทางเพิ่มขึ้น 30–35 ไมล์ต่อชั่วโมง ขณะยังคงรักษาข้อได้เปรียบด้านความพกพาที่จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการเดินทางไกล การพักอาศัยชั่วคราว หรือครัวเรือนที่มีรถยนต์หลายคัน

ปัจจัยสำคัญที่ทำให้ประสิทธิภาพของที่ชาร์จ EV แบบพกพาประเภทที่ 2 ลดลง

ข้อจำกัดของที่ชาร์จในตัวรถยนต์ (OBC) เป็นคอขวดหลัก

เมื่อพูดถึงความเร็วที่แท้จริงในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าในทางปฏิบัติ ตัวแปลงกระแสไฟฟ้าแบบติดตั้งอยู่บนรถ (Onboard Charger หรือ OBC) มีบทบาทสำคัญที่สุดอย่างชัดเจน ยานยนต์ไฟฟ้าทั่วไปส่วนใหญ่มากับ OBC ที่มีกำลังสูงสุดอยู่ระหว่างประมาณ 7 ถึง 11 กิโลวัตต์ ขณะที่บางรุ่นระดับพรีเมียมสามารถรองรับได้สูงถึงประมาณ 19 กิโลวัตต์ ลองนึกภาพว่า คุณใช้ที่ชาร์จแบบพกพาชนิด Type 2 ที่มีกำลัง 7.6 กิโลวัตต์ เชื่อมต่อกับรถยนต์ที่มี OBC รองรับได้เพียง 3.6 กิโลวัตต์เท่านั้น จะเกิดอะไรขึ้น? คำตอบคือ ไฟฟ้าประมาณครึ่งหนึ่งจะสูญเสียไปในรูปของความร้อน แทนที่จะถูกส่งเข้าสู่แบตเตอรี่ นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมที่ชาร์จแบบพกพาสองตัวที่ดูเหมือนกันอย่างมากจึงอาจให้สมรรถนะที่แตกต่างกันอย่างมาก ยกตัวอย่างเช่น รถยนต์ Kia EV6 ซึ่งสามารถชาร์จได้ที่อัตราประมาณ 40 กิโลเมตรต่อชั่วโมงเมื่อเสียบปลั๊ก เทียบกับ Nissan Leaf รุ่นพื้นฐานที่สามารถชาร์จได้เพียงประมาณ 25 กิโลเมตรต่อชั่วโมงภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกัน ผู้ผลิตรถยนต์มักเน้นการควบคุมต้นทุนและลดน้ำหนักรถยนต์ มากกว่าการเพิ่มความสามารถของ OBC ดังนั้น ข้อจำกัดนี้จึงยังคงหลีกเลี่ยงไม่ได้เกือบทั้งหมดในระบบการชาร์จแบบ AC

ข้อจำกัดของแหล่งจ่ายไฟ: แรงดันวงจร (120V/240V), กระแสไฟฟ้า (16A–32A) และคุณภาพของเต้ารับ

ประสิทธิภาพของที่ชาร์จแบบพกพาจะลดลงอย่างมากเมื่อแหล่งจ่ายไฟไม่เป็นไปตามข้อกำหนด:

• ความแปรผันของแรงดันไฟฟ้า : วงจร 120V จะทำให้ประสิทธิภาพลดลง 12–18% เมื่อเทียบกับวงจร 240V เนื่องจากต้องการกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นและใช้เวลานานขึ้น ซึ่งส่งผลสะสมให้เกิดการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อน
• กระแสไฟฟ้าไม่เพียงพอ : การใช้ที่ชาร์จ 32A กับวงจร 16A จะสูญเสียพลังงาน 7–9% เนื่องจากเวลาในการชาร์จนานขึ้นและค่าความต้านทานของสายทองแดงเพิ่มขึ้น
• การเสื่อมสภาพของเต้ารับ : เต้ารับที่สึกหรออาจทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงได้สูงสุดถึง 8V จากระดับมาตรฐาน ส่งผลให้การสูญเสียจากความต้านทานเพิ่มขึ้น 15% เมื่อเทียบกับเต้ารับระดับอุตสาหกรรม

ข้อจำกัดเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับข้อจำกัดของ OBC โดยเฉพาะเมื่อชาร์จจากแหล่งจ่ายไฟในที่อยู่อาศัย แหล่งชั่วคราว หรือแหล่งที่ไม่มีการควบคุมสภาพแวดล้อม ทำให้การตรวจสอบแหล่งจ่ายไฟเป็นสิ่งจำเป็นเบื้องต้นเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้

การออกแบบขั้วต่อแบบไทป์ 2 และบทบาทของมันต่อประสิทธิภาพของที่ชาร์จ EV แบบพกพา

เหตุใดการดำเนินงานแบบเฟสเดียวจึงกำหนดแบบส่วนใหญ่ของที่ชาร์จ EV แบบพกพาแบบไทป์ 2 — และผลกระทบต่อประสิทธิภาพ

ที่ชาร์จ EV แบบพกพาหัวต่อ Type 2 ส่วนใหญ่ใช้งานแบบเฟสเดียว เนื่องจากถูกออกแบบมาให้ทำงานร่วมกับแหล่งจ่ายไฟที่มีอยู่ทั่วไปในบ้านและสถานที่สาธารณะส่วนใหญ่ในปัจจุบัน ทั้งนี้ ระบบจ่ายไฟสามเฟสแทบไม่พบได้ในโรงรถของผู้คนทั่วไปหรือตามร้านกาแฟแต่อย่างใด แม้ว่าขั้วต่อ Type 2 ที่มีทั้งหมดเจ็ดขาจะสามารถรองรับทั้งระบบเฟสเดียวและสามเฟสได้ แต่รุ่นแบบพกพาเลือกใช้เฉพาะระบบเฟสเดียวเท่านั้น เพื่อให้ผู้ใช้ทั่วไปสามารถเสียบปลั๊กใช้งานได้อย่างง่ายดายทุกที่ที่มีเต้ารับที่ตรงกัน ประสิทธิภาพของการชาร์จแบบเฟสเดียวอยู่ที่ประมาณร้อยละ 85 ถึง 92 ซึ่งถือว่าค่อนข้างดีมากเมื่อพิจารณาจากข้อเท็จจริงว่าประสิทธิภาพลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับระบบสามเฟสภายใต้ภาระงานหนัก อย่างไรก็ตาม ประเด็นนี้ไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงกับความไม่มีประสิทธิภาพแต่อย่างใด ปัญหาหลักกลับเกิดจากความไม่สมดุลของเฟสต่างๆ และความต้านทานเพิ่มเติมระหว่างการส่งผ่านกระแสไฟฟ้า สิ่งที่ช่วยแก้ไขปัญหานี้คือขาสื่อสารที่ฝังอยู่ภายในตัวขั้วต่อเอง ซึ่งทำหน้าที่ให้เครื่องชาร์จปรับกระแสไฟฟ้าแบบไดนามิก ลดการสูญเสียพลังงานที่เกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าผันแปรหรือเมื่อชิ้นส่วนเริ่มร้อนจัดเกินไป ดังนั้น ผู้ผลิตจึงตัดสินใจยอมลดประสิทธิภาพลงเล็กน้อย เพื่อแลกกับสิ่งที่สำคัญกว่ามากในทางปฏิบัติ นั่นคือ การเข้าถึงได้ทั่วไป (universal access) ผู้ขับขี่จึงสามารถชาร์จรถยนต์ได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพเกือบทุกที่ที่มีเต้ารับที่ตรงกับหัวต่อ ซึ่งย่อมดีกว่าการมีอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงมากแต่กลับไม่สามารถใช้งานได้จริงในบ้าน

การเพิ่มประสิทธิภาพ: การจับคู่ที่ชาร์จ EV พกพาแบบ Type 2 ของคุณให้สอดคล้องกับอัตราการรับพลังงานของยานพาหนะ

วิธีที่เอาต์พุต 240V/32A (7.6kW) สอดคล้องกับอัตราการชาร์จ AC ทั่วไปของ EV (เช่น Tesla, VW ID.4, Kia EV6)

การใช้ประโยชน์จากการชาร์จให้ได้สูงสุดขึ้นอยู่กับการเลือกที่ชาร์จพกพาที่สอดคล้องกับความสามารถในการรับพลังงานของ EV ผ่านเครื่องแปลงไฟในตัว (Onboard Charger หรือ OBC) เป็นหลัก ลองพิจารณารถยนต์ไฟฟ้ารุ่นปัจจุบัน เช่น Tesla Model 3 และ Model Y, VW ID.4 และ Kia EV6 ซึ่งโดยทั่วไปจะมีค่ากำลังรับสูงสุดของ OBC อยู่ระหว่าง 7 kW ถึง 11 kW ดังนั้น เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ควรเลือกที่ชาร์จพกพาที่ให้แรงดันประมาณ 240 โวลต์ที่กระแส 32 แอมแปร์ ซึ่งให้กำลังไฟประมาณ 7.6 kW ค่ากำลังนี้อยู่ภายในช่วงที่รถยนต์เหล่านี้ออกแบบมาให้รองรับพอดี จึงสามารถถ่ายโอนพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ทำให้ชิ้นส่วนแปลงไฟภายในต้องทำงานหนักเกินไป

เมื่อค่ากำลังเอาต์พุตและอัตราการรับพลังงานสอดคล้องกัน — ซึ่งเป็นกรณีของ EV มากกว่า 85% ในปัจจุบัน — จะเกิดข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพสองประการ:

• การแปลงพลังงานที่เหมาะสม oBC ทำงานใกล้ช่วงโหลดที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งช่วยลดพลังงานที่สูญเสียจากการใช้งานต่ำกว่าศักยภาพหรือการลดกำลังลง (derating)
• ประสิทธิภาพทางความร้อนที่มั่นคง ชิ้นส่วนต่าง ๆ ทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า ส่งผลให้สูญเสียพลังงานจากความต้านทานลดลง

เมื่อทุกอย่างทำงานร่วมกันได้อย่างเหมาะสม เราจะได้ประสิทธิภาพโดยรวมประมาณ 92 ถึง 95 เปอร์เซ็นต์ นับตั้งแต่แหล่งจ่ายไฟฟ้าเข้าสู่แบตเตอรี่โดยตรง ซึ่งสูงกว่าระบบที่ไม่สอดคล้องกันเหล่านั้นราว 8 ถึง 12 จุดเปอร์เซ็นต์ ตามข้อมูลรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ล่าสุดปี 2023 ยกตัวอย่างเช่น เมื่อมีผู้หนึ่งพยายามใช้ที่ชาร์จแบบพกพาขนาดใหญ่ 22 กิโลวัตต์ กับระบบชาร์จในตัว (onboard charger) ของรถที่มีกำลังเพียง 7 กิโลวัตต์ สิ่งที่เกิดขึ้นคือ ระบบจำต้องปรับลดกำลังลงอย่างมาก ทำให้สูญเสียพลังงานที่ป้อนเข้ามาทั้งหมดประมาณ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ ในรูปของความร้อนที่สูญเปล่า กลับกัน หากเลือกใช้ที่ชาร์จที่มีกำลังต่ำเกินไป ก็จะทำให้เวลาในการชาร์จนานมาก โดยที่ความสามารถส่วนใหญ่ของยานพาหนะยังคงไม่ได้ถูกใช้งานอย่างเต็มที่ สำหรับกรณีนี้ กำลังประมาณ 7.6 กิโลวัตต์ ดูจะเป็นจุดที่ให้สมดุลที่ดีที่สุด — ทั้งยังคงความสะดวกในการพกพาได้ดีพอสมควร โดยไม่ต้องแลกกับประสิทธิภาพในการใช้งานจริงมากนัก แม้ในสถานการณ์ขับขี่ประจำวันทั่วไป

คำถามที่พบบ่อย

ปัจจัยใดบ้างที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของที่ชาร์จ EV แบบพกพาชนิดที่ 2

ประสิทธิภาพได้รับผลกระทบจากข้อจำกัดของที่ชาร์จในตัวรถ (onboard charger) ข้อจำกัดของแหล่งจ่ายไฟ เช่น แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า ความต้านทานของสายเคเบิล และข้อจำกัดด้านอุณหภูมิ ปัจจัยเหล่านี้อาจก่อให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง

จะปรับปรุงประสิทธิภาพของที่ชาร์จแบบพกพาชนิดที่ 2 ได้อย่างไร

การชาร์จอย่างมีประสิทธิภาพสามารถปรับปรุงได้โดยการจับคู่เอาต์พุตของที่ชาร์จให้สอดคล้องกับอัตราการรับพลังงานของ EV การให้ความสำคัญกับวงจรไฟฟ้า 240V การตรวจสอบค่าอันดับของเบรกเกอร์วงจร และการเปลี่ยนเต้ารับที่ล้าสมัยซึ่งก่อให้เกิดการสูญเสียจากความต้านทาน