Сравнение беспроводной зарядки EV и подключаемой зарядки EV

Поскольку глобальный парк электромобилей (EV) продолжает быстро расти, выбор ev заряжается метод стал центральной проблемой как для владельцев транспортных средств, так и для операторов инфраструктуры. В настоящее время существует два основных подхода к зарядке: традиционная зарядка с помощью подключаемого модуля и новая беспроводная зарядка. Для многих потребителей, рассматривающих возможность использования беспроводной зарядки, наиболее актуальным вопросом является эффективность - соответствует ли беспроводная зарядка скорости зарядки с помощью подключаемого модуля и тратит ли она больше энергии во время передачи?

Эта статья представляет собой объективное многомерное сравнение двух ev заряжается методы, охватывающие технические принципы, реальную эффективность, стоимость владения, безопасность и применимые варианты использования, помогая читателям сформировать более четкое понимание.

Подключаемая зарядка - наиболее знакомый метод зарядки электромобиля. Он передает электроэнергию из сети в аккумулятор автомобиля через физический кабель. Во время этого процесса электричество проходит несколько этапов преобразования.

Типичное домашнее зарядное устройство уровня 2 обеспечивает переменный ток (AC), в то время как аккумуляторы EV требуют постоянного тока (DC) для хранения. Поэтому транспортные средства должны быть оснащены встроенным зарядным устройством (OBC) для выполнения этого преобразования.

Встроенное зарядное устройство включает в себя несколько компонентов, таких как выпрямители, модули коррекции коэффициента мощности, инверторы и трансформаторы. Эти компоненты преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока, подходящую для хранения батареи.

На протяжении всей этой энергетической цепи, от сети до батареи, каждый этап приводит к некоторой потере энергии, в основном в виде тепла. Различные производители и конструкции зарядных устройств имеют разную эффективность. Основываясь на реальных испытаниях, общая эффективность от сети к батарее обычных домашних зарядных систем уровня 2 обычно колеблется от 83% до 94%, в зависимости от дизайна и производительности.

Беспроводная зарядка, также известная как индуктивная зарядка, передает энергию посредством электромагнитной индукции без физических кабелей или вилок. Система состоит из наземной зарядной площадки и катушки приемника, установленной под транспортным средством.

Когда автомобиль правильно расположен, наземный блок генерирует контролируемое электромагнитное поле. Приемная катушка захватывает эту энергию и преобразует ее в электричество, которое затем используется для зарядки аккумулятора.

В этой системе часть процесса преобразования энергии, традиционно обрабатываемого внутри транспортного средства, перемещается на наземный блок, что снижает бортовую сложность.

Энергия передается через воздушный зазор с использованием магнитного резонанса и конструкции резонансной цепи с малыми потерями. С точки зрения безопасности этот воздушный зазор функционирует аналогично изолирующему трансформатору, обеспечивая электрическое разделение между сетью и транспортным средством.

Общая проблема заключается в том, потребляет ли беспроводная зарядка больше электроэнергии, чем зарядка от подключаемых модулей. Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны изучить реальные потери энергии, а не предположения.

Подключаемая зарядка не на 100% эффективна. Помимо встроенных потерь на преобразование, сопротивление кабеля и контактное сопротивление разъема также способствуют потерям энергии.

В типичном бытовом использовании при использовании зарядного устройства уровня 2 мощностью 7 кВт потери энергии от сети к батарее обычно составляют от 6% до 17%. Это означает, что если из сети вытягивается 10 кВтч, только от 8,3 до 9,4 кВтч фактически достигает батареи.

Хотя это уже относительно эффективно, еще есть возможности для улучшения.

Основываясь на реальных испытаниях нескольких моделей электромобилей, включая Genesis GV60, Tesla Model 3, Ford Mustang Mach-E, Ford E-Transit, Volkswagen ID.4 и Volkswagen ID.5, эффективность беспроводной зарядки в целом сопоставима с подключаемым модулем. зарядка уровня 2.

При оптимизированной конструкции резонансных систем общая эффективность беспроводной зарядки обычно колеблется от 88% до 93%, что очень близко к обычной зарядке переменного тока.

Текущие уровни мощности беспроводной зарядки обычно составляют от 3,3 кВт до 7,4 кВт, а некоторые передовые системы достигают до 11 кВт для премиальных и коммерческих приложений.

Важно отметить, что по сравнению с быстрой зарядкой постоянного тока беспроводные системы менее эффективны примерно на 5-10%. Однако беспроводная зарядка предназначена не для замены быстрой зарядки, а для удовлетворения повседневных потребностей в парковке и удобной зарядке.

Состояние заряда батареи (SOC) значительно влияет на эффективность зарядки. Беспроводная зарядка обычно используется, когда батарея составляет от 20% до 80% SOC, что также является оптимальным рабочим диапазоном для работоспособности батареи.

Зарядка в этом диапазоне повышает эффективность и продлевает срок службы батареи.

Напротив, зарядка от плагина часто менее последовательна. Пользователи могут задерживать зарядку или выполнять нерегулярные циклы зарядки (например, зарядка только один раз в неделю), что может снизить эффективность и негативно повлиять на здоровье аккумулятора в долгосрочной перспективе.

С этой точки зрения подход "всегда включено" беспроводной зарядки может помочь поддерживать более последовательное и эффективное поведение зарядки.

Скорость беспроводной зарядки зависит от контекста использования, а не от сырой мощности по сравнению с системами быстрой зарядки.

Большинство беспроводных систем зарядки работают от 3,3 кВт до 7,4 кВт, аналогично зарядке переменного тока уровня 2. Некоторые новые системы достигают 11 кВт.

Для батареи EV мощностью 60 кВт ч зарядка от 20% до 80% с использованием беспроводной системы мощностью 7 кВт занимает примерно от 5 до 6 часов. При 11 кВт это можно сократить до 3-4 часов.

Этого достаточно для ночной зарядки или парковки на рабочем месте.

Беспроводная зарядка не предназначена для быстрой зарядки на шоссе. Быстрые зарядные устройства постоянного тока обычно имеют мощность от 50 кВт до 350 кВт, что позволяет автомобилям заряжаться за 20-30 минут.

Однако беспроводная зарядка предназначена для удобства, а не для скорости. Он фокусируется на "возможности зарядки" во время парковки, когда автомобиль остается неподвижным в течение длительного времени.

При выборе метода зарядки стоимость является неизбежным фактором. Беспроводная зарядка и зарядка от подключаемых модулей значительно различаются по структуре затрат: первая требует более высоких первоначальных инвестиций, но может предложить более низкие долгосрочные эксплуатационные расходы, в то время как вторая имеет более низкую первоначальную стоимость входа, но не следует упускать из виду ее текущее обслуживание и замену.

Беспроводные системы зарядки электромобилей обычно требуют более высоких первоначальных инвестиций, чем подключаемые зарядные устройства. Это связано с работами по установке на земле, модификацией инфраструктуры и специализированным оборудованием.

Отраслевые оценки показывают, что беспроводные системы изначально на 15-25% дороже по сравнению с подключаемыми системами.

Разница в стоимости связана с наземными зарядными площадками, приемными модулями и требованиями гражданского строительства.

Несмотря на более высокие первоначальные затраты, беспроводная зарядка может снизить долгосрочные эксплуатационные расходы.

Преимущества включают:

Нет замены зарядного кабеля

Снижение механического износа

Более низкие требования к техническому обслуживанию

Повышенная устойчивость к вандализму и повреждениям окружающей среды

Для операторов автопарка сокращение технического обслуживания и потенциальное продление срока службы батареи могут значительно снизить общие затраты на жизненный цикл.

Риски при зарядке от Plug-in: системы Plug-in представляют несколько рисков: Удар электрическим током (редко, но возможен при повреждении или старении); Опасность отключения от открытых кабелей; Износ разъема из-за многократного подключения / отсоединения; Ухудшение состояния окружающей среды из-за дождя, снега и замерзания; Порты зарядки также являются механическими слабыми местами, которые могут ухудшаться со временем.

Преимущества безопасности беспроводной зарядки: беспроводные системы устраняют открытые кабели, значительно снижая электрические и физические опасности. Они разработаны в соответствии со стандартами, такими как руководящие принципы ICNIRP, и техническими стандартами, такими как ISO 19363 и IEC 61980. Большинство систем включают обнаружение посторонних объектов (FOD), которое может обнаруживать металлические предметы в зоне зарядки и автоматически останавливать передачу энергии для предотвращения перегрева или пожара.

Простота использования: беспроводная зарядка предлагает большое преимущество в удобстве. Водители просто паркуют свой автомобиль над специально отведенной площадкой, и зарядка начинается автоматически. Это устраняет ежедневные шаги по подключению и отключению, улучшая удобство использования, особенно в плохих погодных условиях, для пожилых пользователей или для людей с ограничениями мобильности. Это также предотвращает проблемы, вызванные забыванием подключить автомобиль.

Улучшенная парковочная среда: без кабелей и видимого оборудования парковки кажутся чище и современнее. Это особенно выгодно в коммерческих условиях, таких как отели, торговые центры и офисные здания.

Беспроводная зарядка подходит не для каждого варианта использования. Его значение максимизируется в определенных средах:

Идеальные сценарии включают:

• Жилые гаражи
• Парковки на рабочих местах
• Склады логистического флота
• Гостиницы и торговые автостоянки
• Транспортные узлы умного города

Эти среды включают предсказуемые схемы парковки и длительное время автономной работы, что делает беспроводную зарядку высокоэффективной.

Для отдельных пользователей: если у вас есть фиксированное парковочное место и вы в основном заряжаете дома, беспроводная зарядка может предложить большие преимущества для удобства. Однако, если бюджет ограничен или вы часто заряжаете в разных местах, зарядка от подключаемого модуля остается более практичной благодаря своей широко распространенной инфраструктуре.

Для коммерческих операторов: операторы автопарка и управляющие недвижимостью могут больше выиграть от беспроводной зарядки в долгосрочной перспективе из-за сокращения рабочей силы, более низкого уровня обслуживания и повышения операционной эффективности.

Дополнительные технологии: Беспроводная и подключаемая зарядка - это не конкуренты, а дополнительные технологии. Подключаемая зарядка останется доминирующей из-за низкой стоимости и зрелости инфраструктуры, в то время как беспроводная зарядка будет служить нишевой среде с высоким удобством.

Беспроводная зарядка электромобилей постепенно переходит от концепции к практическому применению. Его эффективность, от 88% до 93%, сравнима с традиционной зарядкой от плагина уровня 2, что означает, что он не страдает от чрезмерных потерь энергии, как обычно предполагается.

Его ключевые преимущества заключаются в удобстве, безопасности и потенциальной долгосрочной операционной экономии. Однако более высокие затраты на установку, ограниченный уровень мощности и незрелая инфраструктура по-прежнему ограничивают широкомасштабное внедрение.

В обозримом будущем беспроводная зарядка не заменит зарядку, но дополнит ее в жилых, коммерческих и автопарковых помещениях, предлагая более автоматизированную и бесшовную зарядку.

Для потребителей и участников отрасли понимание сильных и слабых сторон обеих систем имеет важное значение для принятия обоснованных решений в развивающейся экосистеме электромобилей.