Быстрая или медленная зарядка? Разбираемся в различных режимах зарядки электромобилей.

Большинство решений о зарядке сводится к выбору из трех уровней зарядки электромобиля и тому, как они обеспечивают баланс между скоростью, временем и стоимостью. Понимание того, где находятся уровни 1, 2 и быстрая зарядка постоянным током, поможет вам планировать свои ежедневные дела и поездки без лишних догадок.

В этом руководстве простым языком объясняются скорость и время зарядки, показывается, почему зарядка замедляется примерно после 80 процентов, и предлагается простой алгоритм действий, который вы можете использовать уже сегодня.

Уровень 1 против Уровень 2 против Уровень 3

Примечания: «Количество миль в час зарядки» зависит от эффективности автомобиля и размера батареи. «Время, необходимое для зарядки примерно 50 кВт⋅ч», рассчитано при условии, что батарея прогрета и электропитание стабильное. Время зарядки на уровне 3 обычно уменьшается по мере повышения уровня заряда; планирование зарядки до ~80 процентов часто оказывается быстрее в целом.

Как работает зарядка на практике (зарядка переменным и постоянным током)
Для зарядки переменным током используется встроенное в автомобиль зарядное устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный. Это зарядное устройство устанавливает ограничение на скорость зарядки переменным током. Автомобиль с таким устройством... Встроенное зарядное устройство мощностью 7,4 кВт Даже если станция может обеспечить подачу электроэнергии мощностью 11 кВт от трехфазного настенного распределительного щита, она не может принять такую ​​мощность.

Быстрая зарядка постоянным током обходит встроенное зарядное устройство. Станция подает постоянный ток непосредственно на аккумуляторную батарею, до значения, меньшего из двух: номинального тока станции или предельного значения постоянного тока автомобиля. Реальная скорость зарядки зависит от максимальной скорости зарядки постоянным током автомобиля, температуры батареи, уровня заряда и от того, распределяется ли электроэнергия между зарядными станциями.

Зарядка уровня 1: если медленная зарядка — это нормально.
Зарядка первого уровня осуществляется от стандартной бытовой розетки (в Северной Америке — 120 В). Мощность умеренная, обычно около 1,2–1,9 кВт. Это добавляет всего несколько миль в час зарядки, но зарядка происходит стабильно и плавно. Подходит для коротких ежедневных поездок на работу, в качестве второго автомобиля и в ситуациях, когда установка настенного зарядного устройства невозможна.

Поскольку время зарядки длительное, лучше всего использовать зарядное устройство, если автомобиль может стоять всю ночь и большую часть следующего дня. Если вы ежедневно проезжаете 20–30 миль и можете подключать автомобиль к зарядке каждую ночь, зарядного устройства уровня 1 будет достаточно. Следите за качеством розеток, правильной укладкой кабелей и нагревом. Избегайте последовательного подключения удлинителей.

Зарядка 2-го уровня: оптимальный вариант для ежедневного использования.
Зарядка второго уровня осуществляется от однофазного или трехфазного напряжения 240 В в зависимости от региона и оборудования. Типичная мощность составляет примерно 7,4–22 кВт и ограничена встроенным зарядным устройством автомобиля. Для многих водителей зарядка второго уровня обеспечивает наилучший баланс скорости зарядки, стоимости и состояния батареи.

Используйте уровень 2 для ежедневной зарядки дома или обычной зарядки на рабочем месте. Ожидаемая скорость составляет примерно 20–40 миль в час при мощности ~7,4 кВт и выше при более высоких ограничениях бортового зарядного устройства. Учитывайте длину кабеля, удобство использования разъемов, номинальную мощность корпуса и профессиональную установку. Выделенная цепь и соответствующая защита повышают надежность. Если вы сравниваете компоненты или планируете место установки, опытный поставщик, такой как разъемы Workersbee EV, поможет подобрать кабель, разъем и корпус в соответствии с вашим климатом и режимом работы.

Быстрая зарядка постоянного тока 3-го уровня: инструмент для поездок, а не для повседневного использования.
Быстрая зарядка постоянным током (часто обозначается как DCFC) предназначена для кратковременных сеансов зарядки. Мощность зарядных станций варьируется от ~50 кВт до 350 кВт, но реальный предел мощности определяется вашим автомобилем. Многие автомобили заряжаются быстрее всего при уровне заряда около 20–60 процентов, затем скорость зарядки снижается по мере заполнения батареи и нагрева. В поездках планируйте короткие интервалы между зарядными станциями и отключайте зарядку примерно на 80 процентов, если только вам не нужно ехать до следующей остановки.

Общественные зарядные станции добавляют переменные: загруженность станций, распределение нагрузки, низкая температура аккумуляторов и задержки зарядки. Предварительно прогрейте аккумулятор, если ваш автомобиль это поддерживает, особенно в холодную погоду. Цена за кВт⋅ч или за минуту может быть выше, чем у зарядных станций уровня 2, поэтому используйте быструю зарядку постоянным током (DCFC) на участках пути и зарядку уровня 2 в пунктах назначения, когда позволяет время.

Почему скорость зарядки снижается после достижения примерно 80 процентов
Кривые зарядки формируются химическим составом батареи и пределами безопасности. В начале сеанса быстрой зарядки постоянным током станция может поддерживать высокую мощность, поскольку элементы батареи быстро принимают заряд.

По мере повышения уровня заряда внутреннее сопротивление увеличивается, и система управления батареей снижает ток для контроля температуры и предотвращения перенапряжения. Это снижение называется плавным снижением. Чем ближе к полному заряду, тем медленнее достигается каждый добавленный процент.

Кривая зарядки: примечания к рисунку
График в виде одной линии: горизонтальная ось — уровень заряда (0–100%), вертикальная ось — мощность зарядки (кВт). Кривая поднимается до пика примерно на середине уровня заряда, ненадолго удерживается на этом уровне, затем опускается в «изгибе» около 60–70 процентов и постепенно сужается к 100 процентам. Маркеры: «Пик», «Изгиб» и «Сужение». Пунктирная вертикальная линия на уровне ~80 процентов обозначает практическую точку отключения от сети.

Что на самом деле определяет скорость зарядки?
Максимальная скорость зарядки автомобиля. Первыми факторами, определяющими скорость зарядки, являются встроенное зарядное устройство переменного тока и ограничение скорости постоянного тока вашего автомобиля. Зачастую скорость зарядки двух автомобилей на одной и той же станции различается.

Обвинение. Наиболее высокие показатели постоянного тока обычно наблюдаются при среднем уровне заряда батареи (SOC). При уровне заряда выше ~80 процентов преобладает снижение мощности. При уровне заряда ниже ~10 процентов некоторые батареи также ограничивают мощность до повышения температуры.

Температура и терморегулирование.Зарядка в холодную погоду замедляет химические реакции. Предварительная подготовка и теплая окружающая среда сокращают время зарядки. В жару системы могут ограничивать мощность для защиты аккумуляторного блока. Планирование зарядки полезно как в холодную погоду, так и в жаркие дни.

Распределение мощности и нагрузки на электростанции.Шкаф мощностью 150 кВт может обеспечивать электропитанием две опоры. Если обе опоры активны, мощность каждой из них может быть снижена. Проверьте экранные подсказки, если они доступны.

Простое руководство по принятию решений
Ежедневные поездки на работу.Для большинства водителей по умолчанию используется зарядка второго уровня. Подключайте автомобиль дома или на работе и восстанавливайте дневной пробег за несколько часов.

Автомобильные путешествия.Используйте быструю зарядку постоянным током, чтобы попасть в середину кривой зарядки. Приезжайте с уровнем заряда около 10–20 процентов, зарядите аккумулятор до 60–80 процентов, а затем отправляйтесь в путь. Если в вашем отеле или пункте назначения есть зарядные станции уровня 2, завершите зарядку там на ночь.

Квартиры и смешанный распорядок дня.Сочетайте зарядку уровня 2 на рабочем месте с периодической зарядкой постоянным током, когда нужно быстро подзарядить аккумулятор перед выполнением поручений или на выходные. Постоянство важнее, чем погоня за максимальной мощностью.

Практические советы, как сэкономить время и защитить упаковку.
Начинайте сеансы быстрой зарядки постоянным током, когда уровень заряда составляет примерно 20–60 процентов. В этом диапазоне часто достигается наилучшая мощность и наименьшее время зарядки. Зимой прогревайте аккумулятор перед посещением станции быстрой зарядки.

Не следует постоянно заряжать аккумулятор до 100% с помощью быстрой зарядки постоянным током, если вам не нужен больший запас хода; используйте уровень 2 в пункте назначения для бесшумной подзарядки. Держите кабели в развернутом состоянии и подальше от острых краев, следите за правильной посадкой разъемов и щелчками защелкивания. Хорошие привычки поддерживают здоровье батареи и делают использование более предсказуемым.

Часто задаваемые вопросы

Сколько времени занимает зарядка второго уровня для батареи емкостью 60 кВт⋅ч?
Разделите необходимую энергию батареи на полезную мощность. Если вы добавляете около 40 кВт⋅ч к системе мощностью 7,4 кВт, заложите в бюджет примерно 5–6 часов. Более высокие лимиты встроенного зарядного устройства сокращают время зарядки; холодная погода увеличивает его.

Почему скорость быстрой зарядки постоянным током снижается после достижения 80 процентов?
При высоком уровне заряда элементы батареи принимают заряд медленнее. Система управления батареей снижает ток для контроля температуры и напряжения. Такое постепенное снижение тока предотвращает перенапряжение и продлевает срок службы батареи.

Что ограничивает скорость зарядки моего электромобиля: автомобиль или зарядное устройство?
Оба параметра важны, но обычно решение принимает сам автомобиль. Для переменного тока мощность ограничивается встроенным зарядным устройством. Для постоянного тока верхний предел определяется меньшим из двух значений: номинала станции или предельной мощности автомобиля, а затем параметры регулировки и температуры точно настраиваются.

Вредна ли быстрая зарядка для состояния батареи?
Периодическая зарядка постоянным током является частью нормального режима эксплуатации. Многократная зарядка высокой мощности от нагревательного элемента может ускорить износ. Планируйте тренировки в оптимальном диапазоне среднего уровня заряда, проводите предварительную подготовку устройства зимой и используйте зарядку уровня 2 для регулярных сеансов зарядки.

На какой расход заряда батареи я могу рассчитывать дома?
При мощности около 7,4 кВт многие автомобили восстанавливают примерно 20–30 миль на час зарядки. Эффективность, температура окружающей среды и размер аккумуляторного блока влияют на эти показатели. Трехфазные системы с бортовые зарядные устройства мощностью 11–22 кВт можно добавить больше за час.

Сколько времени занимает быстрая зарядка постоянным током до 80%?

На электростанции мощностью 150 кВт с прогретой батареей многие автомобили заряжаются примерно на 20–60% за 15–30 минут. В холодную погоду или при использовании общих зарядных станций время зарядки может увеличиться на 15–30 минут.

Используйте таблицу вверху в качестве инструмента быстрого выбора. Сопоставьте транспортные средства и сценарии использования с нужным уровнем, затем разработайте систему со стабильным электропитанием, безопасной прокладкой кабелей и хорошей эргономикой кабелей.

Если вы выбираете оборудование для смешанных парков или общественных мест, согласуйте комплекты разъемов, сечение кабелей и ожидаемый рабочий цикл. Партнер по компонентам, имеющий опыт работы в условиях высоких нагрузок, например, Решения для зарядки постоянным током Workersbee—может помочь подобрать разъемы, кабели и аксессуары в соответствии с климатическими условиями, профилями нагрузки и методами технического обслуживания.