Иметь автомобиль с ДВС и не знать подробностей процесса заправки — не такая уж большая проблема — все достаточно просто, что не имеет особого значения. Что касается электромобилей, то, безусловно, желательно, чтобы вы были знакомы с процессом зарядки, поскольку это влияет на удобство использования.
Во время заправки вы ждете две-три минуты, платите сумму в соответствии с объемом полученного топлива и можете ехать. Однако, если у вас есть электромобиль, зачастую «заправочной станцией» является ваш собственный дом, и вам необходимо знать об электроустановке и оборудовании вашего автомобиля. И когда вы заряжаете аккумулятор на общественных зарядных станциях, вам также необходимо знать некоторые вещи, например, максимальную мощность зарядки зарядного устройства и вашего автомобиля. Попробуем внести ясность в тему зарядки.
Зарядка переменного тока
Подавляющее большинство сеансов зарядки, происходящих в электромобиле, относятся к этому типу. Принцип прост. Домашний или общедоступный интерфейс обеспечивают переменный ток. Бортовое зарядное устройство автомобиля преобразует переменный ток в постоянный для зарядки аккумулятора.
Чтобы определить максимальную мощность зарядки нашего автомобиля, нам нужно знать две вещи. Во-первых, электрические характеристики нашей домашней электроустановки или общедоступного интерфейса и соответствующие характеристики бортового зарядного устройства автомобиля.
Бытовая электроустановка может быть однофазной или трехфазной. Однофазная мощность рассчитывается следующим образом: P= V * I. Однофазное напряжение зависит от того, где вы живете, в Европе оно составляет 230 В. Умножив его на силу тока, мы получим мощность зарядки, которую может обеспечить электроустановка.
Например, если у нас напряжение 230 В и ток 32 А, мощность зарядки составит 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.
Давайте сейчас перейдем к машине. Если бортовое зарядное устройство соответствует электроустановке, то и мощность, подаваемая на автомобиль, такая же. Например, если у вас есть Mercedes-Benz EQS с дополнительным бортовым зарядным устройством мощностью 22 кВт, вы можете в полной мере воспользоваться описанной выше трехфазной электрической установкой и зарядить свой автомобиль мощностью 22 кВт с помощью соответствующей настенной коробки. К сожалению, если у вас трехфазная установка и вы подключаете свой автомобиль к вилке с заземляющим контактом (тип F) с типичным током 10 А, вы получите всего 2,3 кВт.
Чтобы рассчитать необходимое время зарядки вашего автомобиля, вам понадобится полезная энергия вашей батареи в кВтч и чистая мощность зарядки. Если у вас автомобиль с аккумулятором емкостью 50 кВтч, встроенным зарядным устройством мощностью 11 кВт и типичным КПД зарядного устройства 94 %, то необходимое время зарядки составит 50/(11*0,94)= 4 часа 50 минут. Однако это теоретический вариант, и насколько близко это может быть или не быть к реальности, зависит от так называемой кривой зарядки, которая зависит от транспортного средства. Обычно при домашних установках и их более низкой мощности вы будете довольно близки к ожидаемому числу.
Зарядка постоянным током
В области зарядки постоянным током все намного проще. Поскольку зарядное устройство постоянного тока обеспечивает постоянный ток, а аккумулятор электромобиля также обеспечивает постоянный ток, бортовое зарядное устройство в этом процессе не имеет значения. Максимальная мощность зарядки, которую может получить аккумулятор, зависит от двух факторов: его характеристик и возможностей устройства быстрой зарядки.
Как правило, аккумуляторы электромобилей используют напряжение 400 В, но в последнее время современные электромобили используют архитектуры с напряжением 800 В+, например, Porsche Taycan, Audi E-Tron GT, Hyundai Ioniq 5, Kia EV6 и Lucid Air. Эти автомобили позволяют заряжать мощность до 350 кВт с помощью соответствующих зарядных устройств на 800 В.
Управление температурным режимом играет решающую роль в определении скорости зарядки. Большинство современных автомобилей оснащены аккумуляторными системами с жидкостным охлаждением, что необходимо для управления сильным нагревом, выделяющимся во время быстрой зарядки. Напротив, модели, использующие пассивное воздушное охлаждение, обычно ограничивают мощность зарядки постоянного тока на уровне 50 кВт, чтобы предотвратить перегрев аккумуляторной батареи.
Чтобы свести к минимуму деградацию батареи, производители электромобилей обычно советуют прекращать зарядку постоянным током на отметке 80%. Эта рекомендация также обусловлена эффективностью, поскольку скорость зарядки резко падает после этой точки, что делает дополнительное время, необходимое для полной зарядки, практически непрактичным.
Упущенный шанс (?)
Процесс зарядки был бы значительно проще, если бы электромобили питались исключительно постоянным током. Хотя эта идея может вызвать споры, принятие подхода, использующего только постоянный ток, устранит необходимость во встроенном зарядном устройстве. Это изменение приведет к тому, что автомобили станут более легкими и доступными, а владельцы избавятся от бремени хранения зарядных кабелей в багажнике или багажнике.
В домашних зарядных устройствах пользователи будут устанавливать настенные коробки постоянного тока, способные выдавать до 22 кВт, что соответствует производительности настенных коробок переменного тока. Хотя сегодня на рынке присутствуют жилые настенные коробки постоянного тока, в настоящее время они стоят примерно в пять-семь раз дороже, чем их аналоги переменного тока. Однако если каждый производитель будет заниматься исключительно зарядкой постоянным током, сработает эффект масштаба, что резко снизит цену на зарядные устройства постоянного тока для домашнего использования.
Можно было бы утверждать, что этот выбор должен был быть сделан в самом начале движения за электромобильность, однако он остается нерешенным. В результате это, пожалуй, самый значительный упущенный шанс для развития электронной мобильности в целом.
