หัวชาร์จ EV แบบ Type 2 รองรับฟังก์ชันการชาร์จเร็วหรือไม่

หัวชาร์จ EV แบบ Type 2 คืออะไร — มาตรฐาน การออกแบบ และศักยภาพด้านไฟฟ้า

การปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC 62196-2: การจัดเรียงพิน แรงดันไฟฟ้า (230/400 V) และตัวเลือกเฟส (เฟสเดียว เทียบกับ เฟสสาม)

หัวชาร์จ EV แบบ Type 2 สอดคล้องกับมาตรฐานสากลที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง IEC 62196-2 ซึ่งกำหนดรูปแบบการจัดเรียงพิน 7 พิน และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการใช้งาน การออกแบบของมันรองรับการจ่ายไฟฟ้าแบบเฟสเดียว (230 V) และแบบสามเฟส (400 V) ทำให้สามารถปรับใช้ได้หลากหลายทั้งในที่พักอาศัย สถานประกอบการ และโครงสร้างพื้นฐานสาธารณะ

ขาพินสำคัญ ได้แก่:

• L1, L2, L3 : ตัวนำเฟส (ทำงานในระบบสามเฟส; ใช้เพียง L1 ในระบบเฟสเดียว)
• N : กลาง
• PE : เฟสป้องกัน (ดิน)
• ซีพี : ควบคุมไพลอต — ทำให้สามารถสื่อสารสองทางระหว่างเครื่องชาร์จและยานพาหนะ เพื่อยืนยันตัวตน การตกลงเรื่องกำลังไฟ และการปิดเครื่องเมื่อเกิดข้อผิดพลาด
• Pp : ใกล้เคียงไพลอต — ตรวจจับการเสียบหัวต่อและส่งสัญญาณความพร้อมในการชาร์จ

การติดตั้งแบบเฟสเดียวชนิดที่ 2 ซึ่งพบได้ส่วนใหญ่ในสถานที่พักอาศัย สามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้ประมาณ 7.4 กิโลวัตต์ เมื่อทำงานที่กระแส 32 แอมแปร์ ขณะที่ระบบที่ใช้สามเฟส ซึ่งมักพบเห็นได้บ่อยกว่าในสถานที่เชิงพาณิชย์หรืออาคารอพาร์ตเมนต์ โดยทั่วไปสามารถรองรับกำลังไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 11 กิโลวัตต์ที่กระแส 16 แอมแปร์ ไปจนถึง 22 กิโลวัตต์ที่กระแส 32 แอมแปร์ แม้ว่าจะเป็นไปได้ตามหลักเทคนิคแล้ว แต่ระดับกระแสที่สูงกว่านั้น เช่น 63 แอมแปร์ แทบไม่ได้รับความนิยมในทางปฏิบัติเลย เนื่องจากเครื่องชาร์จภายในรถยนต์ส่วนใหญ่ไม่สามารถรองรับกำลังไฟฟ้าระดับนั้นได้ และวงจรไฟฟ้าก็ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อรับภาระเช่นนั้น สิ่งที่ทำให้ระบบที่ใช้สามเฟสโดดเด่นคือข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกกระจายออกไปบนหลายเฟสแทนที่จะอยู่บนเฟสเดียว ตัวนำไฟฟ้าจะทำงานที่อุณหภูมิต่ำลงด้วย ผลการทดสอบบางชุดแสดงให้เห็นว่าวิธีนี้ช่วยลดการสะสมความร้อนลงได้ประมาณร้อยละ 40 เมื่อเทียบกับการเชื่อมต่อแบบเฟสเดียวมาตรฐาน

การชาร์จแบบ AC เท่านั้น: เหตุใดขั้วต่อชนิดที่ 2 จึงไม่สามารถใช้เป็นอินเทอร์เฟซสำหรับการชาร์จแบบ DC แบบเร็วได้โดยธรรมชาติ

ขั้วต่อชนิดที่ 2 เป็น อินเทอร์เฟซเฉพาะแบบ AC , โดยไม่มีการจัดเตรียมเส้นทางกระแสไฟฟ้าตรงแรงดันสูง สถาปัตยกรรมของมันถูกออกแบบให้ไม่รวมพินขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลว ซึ่งจำเป็นสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่โดยตรง — คุณลักษณะที่พบในมาตรฐานการชาร์จเร็วแบบ DC เช่น CCS หรือ CHAdeMO

การชาร์จแบบ Type 2 ทำงานต่างออกไปเนื่องจากขึ้นอยู่กับสิ่งที่เรียกว่าเครื่องชาร์จในตัวรถหรือ OBC ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในยานพาหนะเอง ส่วนประกอบนี้ทำหน้าที่รับกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) จากแหล่งจ่ายไฟและแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ที่จำเป็นสำหรับชุดแบตเตอรี่ แต่มีข้อจำกัดอยู่ตรงนี้ แม้ว่าจะเสียบเข้ากับแหล่งจ่ายไฟสามเฟสที่มีกำลังแรง ก็ตาม การติดตั้งแบบ Type 2 ส่วนใหญ่ไม่สามารถส่งผ่านพลังงานเกินประมาณ 22 กิโลวัตต์ได้ เมื่อพิจารณาจากการออกแบบสายเคเบิลจริง จะเห็นข้อจำกัดอีกประการ สายทองแดงที่ใช้ในสายเคเบิลเหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อรองรับลักษณะความร้อนของไฟฟ้า AC เป็นหลัก ไม่ใช่เพื่อรองรับกระแส DC ที่มีแอมป์สูงต่อเนื่องเกิน 100 แอมป์ การทำงานหนักเช่นนี้จะต้องใช้ระบบระบายความร้อนพิเศษและชั้นฉนวนที่หนาขึ้นมาก ซึ่งไม่ได้มีอยู่ในข้อกำหนดมาตรฐาน IEC 62196-2 ที่ควบคุมสายเคเบิลเหล่านี้

ดังนั้น Type 2 จึงจัดอยู่ในกลุ่ม การชาร์จ AC ระดับ 2 , เหมาะสำหรับการชาร์จข้ามคืน ที่ที่ทำงาน หรือจุดหมายปลายทาง — ไม่ใช่การชาร์จเร็ว ต่างจากระบบระดับ 3 (DC ชาร์จเร็ว) ที่ข้าม OBC ไปโดยตรงเพื่อส่งพลังงาน 50–350 กิโลวัตต์ ไปยังแบตเตอรี่โดยตรง Type 2 ให้ความสำคัญกับความสามารถในการทำงานร่วมกัน ความปลอดภัย และการผสานรวมเข้ากับโครงสร้างพื้นฐาน AC ที่มีอยู่ได้อย่างคุ้มค่า

เครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแบบ Type 2 กำลังไฟฟ้าและอัตราการชาร์จ (3.7–22 กิโลวัตต์)

ขีดจำกัดกระแสไฟฟ้า (16 A ถึง 63 A) และผลกระทบต่อการส่งพลังงานจริงในหน่วยกิโลวัตต์

กำลังไฟฟ้าของเครื่องชาร์จ Type 2 เป็นไปตามสูตรไฟฟ้าพื้นฐาน: โวลต์ × แอมป์ = วัตต์ ด้วยแรงดันมาตรฐานของยุโรป—230 V (เฟสเดียว) และ 400 V (สามเฟส)—กระแสไฟฟ้า (แอมป์) จึงเป็นตัวแปรหลักที่กำหนดอัตราการชาร์จ:

• 16 A (เฟสเดียว) — 3.7 กิโลวัตต์
• 32 A (เฟสเดียว) — 7.4 กิโลวัตต์
• 32 A (สามเฟส) — 22 กิโลวัตต์
• 63 A (สามเฟส) — ทฤษฎี 43 กิโลวัตต์ (ไม่มี OBC ของรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นผลิตจริงรุ่นใดรองรับในปี ค.ศ. 2024)

ในทางปฏิบัติ พลังงานที่จ่ายจริงขึ้นอยู่กับสามปัจจัยที่เกี่ยวข้องกัน:

• ความจุ OBC ของรถ : รถยนต์ไฟฟ้าที่วางจำหน่ายทั่วไปส่วนใหญ่รับได้เพียงสูงสุด 11 กิโลวัตต์ (16 A สามเฟส) หรือ 22 กิโลวัตต์ (32 A สามเฟส); มีเพียงไม่กี่รุ่นเท่านั้นที่เกินกว่านี้
• โครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้าของสถานที่ติดตั้ง : เบรกเกอร์วงจร ขนาดสายเคเบิล และเฟสไฟฟ้าที่มีอยู่ จำกัดสิ่งที่สามารถติดตั้งได้อย่างปลอดภัย
• การจัดการความร้อน : การชาร์จด้วยกระแสไฟสูงต่อเนื่องจะทำให้ทั้งเครื่องชาร์จและตัวรถลดกำลังการชาร์จลงเพื่อป้องกันการร้อนเกิน — โดยเฉพาะเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูงกว่า 35°C หรือต่ำกว่า 5°C

ตัวอย่างเช่น แม้ว่าจะมีหน่วย Type 2 สามเฟสแบบ 63 A อยู่ในข้อกำหนดบางประการสำหรับภาคอุตสาหกรรม แต่ยังไม่มีรถยนต์ไฟฟ้า (EV) สำหรับผู้บริโภคในปัจจุบันที่รองรับหน่วยดังกล่าว ดังนั้นเพดานที่ใช้กันโดยทั่วไปจึงยังคงอยู่ที่ 22 กิโลวัตต์ สอดคล้องกับระบบชาร์จในตัวที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในรถยนต์ เช่น Kia EV6, Hyundai Ioniq 5 และ Polestar 2

ระยะทางที่เพิ่มขึ้นต่อชั่วโมง: 10–35 กม./ชม. — วิธีที่ระบบจัดการแบตเตอรี่ของรถยนต์มีผลต่อประสิทธิภาพของหัวชาร์จ Type 2

อันดับกำลังไฟฟ้าของหัวชาร์จ Type 2 อาจดูน่าประทับใจบนเอกสารเมื่อพิจารณาจากระยะทางที่เพิ่มขึ้น แต่ในทางปฏิบัติ ปริมาณพลังงานที่ส่งเข้าจริงนั้นมีความแปรผันค่อนข้างมาก ระบบจัดการแบตเตอรี่ของรถยนต์ (BMS) มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในเรื่องนี้ โดยจะปรับอัตราการชาร์จอย่างต่อเนื่องเพื่อปกป้องแบตเตอรี่ให้มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ด้วยเหตุนี้ ตัวเลขกำลังไฟฟ้า (kW) ที่ดูสวยงามและกลมเกลี้ยงจึงไม่ได้แปลความหมายว่าจะให้ระยะทางเพิ่มขึ้นเท่ากันทุกชั่วโมงเสมอไป สภาพแวดล้อมในการใช้งานจริงมีผลอย่างมาก และผู้ขับขี่มักพบว่าประสบการณ์จริงของตนอยู่ระหว่างการประมาณการที่ค่อนข้างมองโลกในแง่ดีกับความเป็นจริง

ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพล ได้แก่:

• สถานะการชาร์จ (SOC) การชาร์จจะช้าลงอย่างมากเมื่อระดับความจุแบตเตอรี่ (SoC) สูงกว่าประมาณ 80% เพื่อลดความเสี่ยงของการเกิดลิเธียมแพลตติ้ง ที่ชาร์จไฟกำลัง 22 กิโลวัตต์อาจให้กำลังสูงสุดได้เฉพาะในช่วงระดับความจุ 20–80% เท่านั้น และจะลดลงอย่างรวดเร็วหลังจากนั้น
• อุณหภูมิของแบตเตอรี่ เซลล์ลิเธียม-ไอออนทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิประมาณ 25°C เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง 0°C ความสามารถในการรับประจุจะลดลง 20–30% และเมื่อต่ำกว่า −10°C ยานยนต์ไฟฟ้า (EV) หลายรุ่นจะจำกัดอัตราการชาร์จไว้ไม่เกิน 5 กิโลวัตต์ หรือหยุดการชาร์จชั่วคราวจนกว่ากระบวนการปรับสภาพอุณหภูมิแบตเตอรี่ล่วงหน้า (preconditioning) จะเสร็จสมบูรณ์
• ประสิทธิภาพของการแปลงพลังงานและระบบขับเคลื่อน จะเกิดการสูญเสียพลังงานระหว่างการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง (10–15%) ความไม่สมบูรณ์แบบของอินเวอร์เตอร์ และการควบคุมอุณหภูมิ—ซึ่งส่งผลให้พลังงานที่ใช้งานได้จริงลดลง

แล้วจะเกิดอะไรขึ้นถ้าใช้ที่ชาร์จ Type 2 ขนาด 22 กิโลวัตต์? ในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการอุดมคติ ที่ชาร์จนี้สามารถเพิ่มระยะทางได้ประมาณ 35 กิโลเมตรต่อชั่วโมงสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าขนาดกลาง แต่ความเป็นจริงกลับต่างออกไป โดยเฉพาะในช่วงฤดูหนาว หรือเมื่อพยายามชาร์จเพิ่มเติมหลังจากแบตเตอรี่เต็มไปแล้ว 80% ความเร็วในการชาร์จมักลดลงเหลือเพียง 10 ถึง 15 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ข้อมูลจำเพาะจากผู้ผลิตมักระบุว่า "สูงสุด" X กิโลเมตรต่อชั่วโมง เพราะตัวเลขนี้แสดงถึงสมรรถนะสูงสุดที่เป็นไปได้ ไม่ใช่สิ่งที่ผู้ใช้งานส่วนใหญ่ประสบในชีวิตประจำวัน นี่จึงอธิบายได้ว่าทำไมที่ชาร์จเหล่านี้จึงเหมาะกับสถานการณ์ที่ไม่เร่งด่วนและมีความยืดหยุ่นมากพอ แต่ไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีหากต้องการเพิ่มพลังงานอย่างรวดเร็วในทันที

การชาร์จเร็วคืออะไร: เหตุใดที่ชาร์จ EV Type 2 จึงจัดอยู่ในระดับ 2 — ไม่ใช่ระดับ 3

มาตรฐานอุตสาหกรรมหลักสำหรับการชาร์จยานยนต์ไฟฟ้า ได้แก่ SAE J1772 ในทวีปอเมริกาเหนือ และ IEC 62196 ทั่วยุโรป ตามข้อกำหนดเหล่านี้ การชาร์จระดับ 3 โดยพื้นฐานคือสิ่งที่ทุกคนเรียกว่า DC Fast Charging หรือ DCFC อย่างย่อ วิธีนี้ต้องใช้สถานีชาร์จกำลังสูงพิเศษที่สามารถจ่ายกระแสตรงได้ตั้งแต่ 50 ถึง 350 กิโลวัตต์ สิ่งที่ทำให้วิธีนี้แตกต่างจากวิธีอื่นคือ มันข้ามเครื่องชาร์จในตัวรถไปเลย และส่งไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่โดยตรง ผลลัพธ์คือ รถยนต์ส่วนใหญ่สามารถชาร์จได้ประมาณ 80% ภายในเวลาเพียง 20 ถึง 40 นาที ซึ่งถือว่าเร็วมากเมื่อเทียบกับทางเลือกอื่นที่ช้ากว่า

ในทางตรงกันข้าม, Type 2 ถูกจัดจำแนกอย่างเป็นทางการว่าเป็นการชาร์จ AC ระดับ 2 ทำงานด้วยกระแสสลับ (230/400 V) จากแหล่งจ่ายไฟในระบบสายส่ง ความพึ่งพาตัวแปลงภายในตัวรถทำให้มีข้อจำกัดทั้งทางกายภาพและข้อบังคับที่ชัดเจน:

• แหล่งพลังงาน : Type 2 ใช้เครือข่ายจ่ายไฟกระแสสลับมาตรฐาน ไม่ใช้สถานีแปลงไฟกระแสตรงที่ต้องการแรงดัน 480 V+ อย่างที่จำเป็นสำหรับการชาร์จระดับ 3
• วิธีการแปลง พลังงานทั้งหมดต้องผ่านอุปกรณ์ OBC ซึ่งก่อให้เกิดการสูญเสียจากการแปลงพลังงานโดยธรรมชาติ 15–30% และจำกัดอัตราการถ่ายโอนพลังงานสูงสุดไว้ที่ 22 กิโลวัตต์
• เกณฑ์ความเร็ว การชาร์จแบบ 'เร็ว' อย่างแท้จริงเริ่มต้นที่ 50 กิโลวัตต์ ขณะที่ค่าสูงสุดของหัวชาร์จแบบ Type 2 ที่ 22 กิโลวัตต์นั้นยังต่ำกว่าเกณฑ์ดังกล่าวอย่างมาก — แม้จะเร็วกว่าการชาร์จระดับ 1 (1.4–3.7 กิโลวัตต์) มากกว่าสองเท่า แต่ก็ยังต่ำกว่าการชาร์จแบบ DC Fast Charging (DCFC) มากกว่า 50%

ความแตกต่างระหว่างสองรูปแบบนี้ไม่ได้อยู่เพียงแค่ในเชิงศัพท์เท่านั้น แต่ครอบคลุมถึงความแตกต่างที่แท้จริงของฮาร์ดแวร์ วิธีการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า มาตรการด้านความปลอดภัย และสถานการณ์ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานแต่ละประเภท สถานีชาร์จแบบ Type 2 จัดหากระแสสลับ (AC) ที่เชื่อถือได้ และสามารถปรับขนาดได้ดีสำหรับความต้องการใช้งานทั่วไป โดยผู้คนมักใช้งานในช่วงเวลาที่มีเวลาว่าง เช่น การชาร์จที่บ้านในเวลากลางคืน ระหว่างพักกลางวันที่ทำงาน หรือแม้แต่ขณะทำธุ errands ที่ห้างสรรพสินค้า หน่วยเหล่านี้ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อแข่งขันกับเครื่องชาร์จแบบ DC Fast Charger ด้านความเร็ว แต่มีจุดประสงค์ที่ต่างออกไปโดยเน้นความสะดวกสบายมากกว่าการให้บริการแบบรวดเร็วสำหรับสถานการณ์เร่งด่วน

คำถามที่พบบ่อย

ข้อแตกต่างระหว่างการชาร์จแบบ Type 2 กับการชาร์จแบบ DC แบบเร็วคืออะไร Type 2 ใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) และโดยทั่วไปมีความเร็วช้ากว่าการชาร์จแบบ DC แบบเร็ว ซึ่งส่งพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) แรงดันสูงโดยตรงไปยังแบตเตอรี่เพื่อการชาร์จอย่างรวดเร็ว

สามารถใช้ที่ชาร์จแบบ Type 2 สำหรับการชาร์จแบบเร็วได้หรือไม่ ไม่ได้ ที่ชาร์จแบบ Type 2 จัดอยู่ในประเภทการชาร์จระดับ 2 แบบ AC ซึ่งออกแบบมาเพื่อการชาร์จในระยะเวลานาน เช่น การชาร์จขณะนอนหลับหรือการชาร์จที่สถานที่ทำงาน มากกว่าการชาร์จแบบเร่งด่วน

ระบบชาร์จภายในรถยนต์ (onboard charger) มีผลต่อการชาร์จแบบ Type 2 อย่างไร ระบบชาร์จภายในรถยนต์ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) จากที่ชาร์จแบบ Type 2 ให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เพื่อจ่ายให้กับแบตเตอรี่ ซึ่งส่งผลต่อกำลังการชาร์จรวมและความเร็วในการชาร์จ