AC/DC — разбираемся в основах зарядки электромобилей

Если у вас автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, то знание всех деталей процесса заправки не так важно. В этом все достаточно просто и понятно. Однако, для электромобилей рекомендуется разобраться в процессе зарядки, так как это существенно влияет на комфорт использования транспорта.

При заправке традиционного автомобиля вы ждете несколько минут, оплачиваете нужное количество топлива и продолжаете движение. В случае с электромобилем, часто «заправочная станция» находится прямо у вас дома, и следует понимать принципы электроустановки и оборудования конкретного автомобиля. Если используются общественные зарядные станции, также стоит знать некоторые нюансы, например, максимальную мощность зарядного устройства и электромобиля. Раскроем эту тему подробнее.

Зарядка от переменного тока (AC)

Подавляющее большинство зарядных сессий для электромобилей осуществляется именно этим способом. Принцип прост. Домашний или общественный источник питания поставляет (или производит) переменный ток (AC). Бортовой зарядный блок электромобиля преобразует переменный ток в постоянный (DC) для зарядки аккумулятора.

Hyundai Ioniq 5 на общественной зарядной станции переменного/постоянного тока

Чтобы определить максимальную мощность зарядки нашего автомобиля, нам нужно знать две вещи. Во-первых, характеристики нашей домашней электроустановки или общественного зарядного устройства и соответствующие характеристики зарядного блока в электромобиле.

Домашняя электроустановка может быть однофазной или трехфазной. Мощность однофазного тока рассчитывается следующим образом: P = V * I. Напряжение однофазного тока зависит от места проживания, в Европе и РФ оно составляет 220 — 230В. Умножая его на ток, мы получаем мощность зарядки, которую может обеспечить электроустановка.

Например, если у нас есть напряжение 230 В и ток 32 А, мощность зарядки составляет 7,36 кВт (230 В * 32 А). В случае трехфазного электричества с напряжением 400 В и током 32 А мощность зарядки рассчитывается следующим образом: P = V * I * √3 = 400 В * 32 А * 1,732 = 22 кВт. Очевидно, что трехфазная электроустановка может обеспечить гораздо большую мощность, чем однофазная.

Теперь перейдем непосредственно к самому электрокару. Если бортовое зарядный устройство (БЗУ, он же зарядный блок) соответствует электроустановке, то мощность, подаваемая на автомобиль, будет максимальной. Например, если у вас Mercedes-Benz EQS с дополнительным БЗУ на 22 кВт, вы сможете воспользоваться всеми преимуществами вышеописанной трехфазной электроустановки и заряжать ваш автомобиль с мощностью 22 кВт, используя соответствующий блок питания. Имея трехфазную зарядку, при подключении электромобиля с блоком заряда на 10 А, вы получите всего лишь 2,3 кВт.

Бытовая зарядная станция переменного тока Mercedes-Benz EQS

Чтобы рассчитать необходимое время зарядки электромобиля, вам нужно знать энергоемкость аккумулятора в кВт⋅ч и мощность зарядки. Если автомобиль с аккумулятором на 50 кВт⋅ч, бортовым зарядным блоком на 11 кВт и типичной эффективностью зарядки в 94%, то необходимое время зарядки составит 50 / (11 * 0,94) = 4 часа и 50 минут. Однако, это теоретическое значение, и насколько оно близко или далеко к реальности, зависит от так называемой зарядной кривой, которая, в свою очередь, зависит от модели электромобиля.

Что такое эффективность зарядки

Не многие понимают этот терсин, поэтому стоит его пояснить. Эффективность зарядки — это показатель, который описывает, насколько эффективно зарядное устройство преобразует электрическую энергию из источника питания в энергию, которая заряжает аккумулятор электромобиля. Эффективность зарядки измеряется в процентах и показывает долю энергии, которая успешно передается в аккумулятор, по сравнению с общим количеством энергии, потребляемой зарядным устройством.

В процессе зарядки возникают потери энергии, вызванные, например, сопротивлением проводов, преобразованием тока (от переменного к постоянному) и тепловыми потерями. Чем выше эффективность зарядки, тем меньше потери энергии, быстрее и экономичнее происходит процесс зарядки аккумулятора.

Мощность зарядок переменного тока

Зарядка от постоянного тока (DC)

В области зарядки от постоянного тока все намного проще. Поскольку DC-зарядное устройство предоставляет постоянный ток, а аккумулятор электромобиля также работает на нем, бортовое зарядный устройство в этом процессе не учавствует. Максимальная мощность зарядки, которую может получить аккумулятор в этом случае, зависит от двух факторов: его характеристик и возможностей зарядного устройства.

В целом, современные аккумуляторы электромобилей используют напряжение 400 В, однако в последнее время новые модели начали использовать 800 В и выше, среди которых Porsche Taycan, Audi E-Tron GT, Hyundai Ioniq 5, Kia EV6 и Lucid Air. Эти модели позволяют заряжать мощностью до 350 кВт с соответствующими зарядными устройствами на 800 В.

Audi e-tron GT может заряжаться до 270 кВт постоянного тока

Мощность зарядки также зависит от охлаждения. Большинство современных электромобилей имеют аккумуляторы с жидкостным охлаждением, что необходимо для выдерживания тепловой нагрузки при быстрой зарядке. Автомобили с аккумуляторами, охлаждаемыми пассивным воздушным методом, обычно ограничивают мощность быстрой зарядки до 50 кВт, чтобы избежать чрезмерного нагрева АКБ.

Производители электромобилей часто рекомендуют заряжать аккумулятор до 80% при использовании быстрой зарядки, чтобы снизить износ батареи и потому что мощность зарядки после 80% значительно снижается, и нет особого смысла продолжать быструю зарядку выше этого уровня.

Мощность зарядок постоянным током

Возможный путь развития

Зарядка была бы значительно проще, если бы электромобили использовали только постоянный ток (DC). Это может показаться спорным, но если бы использовали только DC-зарядку, то БЗУ в электромобиле, было бы не нужно. Это сделало бы электрические автомобили дешевле и легче, а владельцам были не нужны какие-либо кабелях в багажнике.

В бытовой сфере владельцы могли бы использовать стационарные блоки постоянного тока мощностью до 22 кВт, аналогично домашним AC-блокам. DC-зарядные устройства для дома уже доступны на рынке, но их стоимость в пять-семь раз выше, чем у AC-блоков. Тем не менее, если бы все производители приняли вариант только с DC-зарядкой, цены на них существенно бы снизились.

Настенная зарядка постоянного тока ABB 24 кВт

Возможно, это решение следовало принять с самого начала эры электромобилей, но, к сожалению, этого не произошло. Что можно считать одним из самых больших упущенных возможностей для данной сферы

8924d8b0c979ea17fa332dd85de55f06?s=250&r=g&d=mm - AC/DC - разбираемся в основах зарядки электромобилей
Поделится: