منابع
۵ مرداد ۱۴۰۵
خودرو برقی چگونه شارژ میشود؟ با فرایند شارژ، تفاوت AC و DC، روشهای شارژ خانگی و عمومی و عوامل مؤثر بر زمان شارژ آشنا شوید.
تصور کنید بهتازگی یک خودروی برقی خریدهاید. نخستین پرسش احتمالاً این است که خودرو را باید کجا شارژ کنید، چه کابلی لازم دارید و پرشدن باتری چقدر زمان میبرد.
خودرو برقی با اتصال به یک منبع برق، مانند شارژر خانگی یا ایستگاه شارژ عمومی، شارژ میشود. انرژی الکتریکی پس از انجام بررسیهای ایمنی و برقراری ارتباط میان خودرو و تجهیزات شارژ، به باتری منتقل میشود. در شارژ AC، خودرو برق را به جریان مناسب باتری تبدیل میکند؛ اما در شارژ سریع DC، این تبدیل در خود ایستگاه انجام میشود.
در ادامه، مرحلهبهمرحله بررسی میکنیم که خودرو برقی چگونه شارژ میشود، شارژ AC و DC چه تفاوتی دارند و چگونه میتوان روش مناسب را انتخاب کرد.
در خودروهای بنزینی، انرژی مورد نیاز حرکت از سوخت موجود در باک تأمین میشود. در خودرو برقی، این انرژی بهشکل الکتریسیته در مجموعهای از سلولهای باتری ذخیره شده است.
باتری اصلی یا **باتری محرکه** انرژی مورد نیاز موتور الکتریکی را تأمین میکند. موتور نیز این انرژی الکتریکی را به نیروی مکانیکی تبدیل کرده و چرخها را به حرکت درمیآورد. در زمان شارژ، انرژی از شبکه برق وارد خودرو میشود و دوباره در باتری ذخیره میگردد.
سیستم مدیریت باتری یا Battery Management System که بهاختصار BMS نامیده میشود، یکی از بخشهای مهم خودرو برقی است. این سامانه وضعیت باتری را بررسی میکند و اجازه نمیدهد فرایند شارژ خارج از محدوده ایمن انجام شود.
در زمان شارژ، سامانههای کنترلی خودرو پارامترهایی مانند دما، ولتاژ، جریان و میزان شارژ باتری را زیر نظر دارند. براساس این اطلاعات، توان دریافتی میتواند افزایش یا کاهش یابد و در صورت مشاهده شرایط غیرعادی، فرایند شارژ متوقف شود.
اتصال کابل به خودرو به این معنا نیست که برق بلافاصله و بدون کنترل وارد باتری میشود. پیش از انتقال انرژی، چند مرحله ارتباطی و ایمنی انجام میگیرد.
ابتدا کانکتور شارژ به درگاه خودرو متصل میشود. نوع کانکتور باید با درگاه خودرو و خروجی ایستگاه سازگار باشد.
خودرو و تجهیزات شارژ حضور یکدیگر را تشخیص میدهند. در ایستگاههای عمومی ممکن است کاربر نیز از طریق اپلیکیشن، کارت یا روش دیگری شناسایی شود.
پیش از انتقال انرژی، مواردی مانند اتصال صحیح کانکتور، وضعیت مدار و توان قابلارائه بررسی میشوند. تا زمانی که شرایط لازم برقرار نشده باشد، انتقال انرژی آغاز نمیشود.
توان درجشده روی ایستگاه همیشه همان توانی نیست که خودرو دریافت میکند. خودرو با توجه به محدودیتهای فنی، وضعیت باتری، دما و درصد شارژ، توان قابلقبول را مشخص میکند.
پس از تأیید شرایط، برق وارد خودرو میشود. در شارژ AC، شارژر داخلی خودرو جریان متناوب را به جریان مستقیم مورد نیاز باتری تبدیل میکند. در شارژ DC، برق تبدیلشده مستقیماً به سامانه باتری تحویل داده میشود.
در طول فرایند، خودرو وضعیت باتری را بهطور پیوسته پایش میکند. اگر دمای باتری نامناسب باشد یا محدودیت دیگری وجود داشته باشد، توان شارژ کاهش مییابد.
باتری معمولاً نمیتواند در تمام مدت با حداکثر توان شارژ شود. با افزایش درصد شارژ، سامانه کنترل باتری ممکن است برای محافظت از سلولها، جریان و توان دریافتی را کاهش دهد.
پس از رسیدن باتری به میزان تعیینشده، فرایند شارژ متوقف میشود. در ایستگاه عمومی، اطلاعاتی مانند انرژی مصرفشده، مدت جلسه و مبلغ قابلپرداخت نیز ثبت میشود.
پاسخ به نوع شارژ بستگی دارد. در گفتوگوی روزمره، معمولاً دستگاه نصبشده روی دیوار یا کنار محل پارک را «شارژر» مینامیم؛ اما از نظر فنی، اجزای مختلفی در این فرایند نقش دارند.
انرژی اولیه از شبکه برق ساختمان یا شبکه توزیع دریافت میشود. این منبع ممکن است برق یک خانه، مجتمع مسکونی، ساختمان اداری یا سایت عمومی باشد.
تجهیزات بیرون خودرو در بسیاری از سامانههای AC با عنوان **EVSE** شناخته میشوند. این تجهیزات برق را بهشکل کنترلشده و ایمن در اختیار خودرو قرار میدهند و میتوانند امکاناتی مانند احراز هویت، اندازهگیری انرژی، ارتباط شبکهای و مدیریت دسترسی داشته باشند.
شارژر داخلی یا **On-board Charger** جریان متناوب ورودی را به جریان مستقیم مناسب باتری تبدیل میکند. ظرفیت این بخش یکی از عواملی است که حداکثر توان شارژ AC خودرو را تعیین میکند.
در ایستگاه شارژ سریع، تبدیل AC به DC در تجهیزات بیرون خودرو انجام میشود. به همین دلیل، انرژی DC با توان بالاتر و بدون عبور از مبدل AC داخلی، به سامانه باتری تحویل داده میشود.
باتری محل ذخیره انرژی است. توان خروجی ایستگاه تنها یکی از عوامل تعیینکننده سرعت شارژ محسوب میشود؛ باتری و سامانه مدیریت آن نیز باید توان موردنظر را بپذیرند.
برق شبکه معمولاً بهصورت جریان متناوب یا **AC** در دسترس است، در حالی که باتری انرژی را بهصورت جریان مستقیم یا **DC** ذخیره میکند. تفاوت اصلی دو روش شارژ در محل تبدیل AC به DC است.
در شارژ AC، تبدیل برق داخل خودرو صورت میگیرد. در شارژ DC، ایستگاه این تبدیل را انجام میدهد و جریان مستقیم را به خودرو تحویل میدهد. به همین علت، شارژ DC معمولاً سریعتر است، اما تجهیزات پیچیدهتر و گرانتری نیاز دارد.
معیار | شارژ AC | شارژ DC |
|---|---|---|
نوع جریان تحویلی به خودرو | جریان متناوب | جریان مستقیم |
محل تبدیل AC به DC | شارژر داخلی خودرو | تجهیزات داخل ایستگاه |
سرعت معمول | آهسته تا متوسط | سریعتر |
کاربرد رایج | خانه، محل کار و توقفهای طولانی | مسیرهای بینشهری و ایستگاههای عمومی |
هزینه تجهیزات | معمولاً کمتر | معمولاً بیشتر |
مناسب برای خانه | بله | معمولاً خیر |
اثر بر ظرفیت برق محل | کمتر و قابلکنترلتر | نیازمند ظرفیت و زیرساخت قویتر |
مهمترین محدودیت | ظرفیت شارژر داخلی خودرو | حداکثر توان قابلقبول باتری و خودرو |
توان واقعی در هر دو روش به مشخصات خودرو، تجهیزات شارژ، دمای باتری، درصد شارژ و ظرفیت برق محل بستگی دارد. بنابراین، اتصال خودرو به یک شارژر پرقدرت الزاماً به معنای دریافت حداکثر توان اعلامشده نیست.
در برخی خودروها میتوان از کابل مخصوص و پریز مناسب برای شارژ استفاده کرد. این روش معمولاً کندتر است و بیشتر برای پیمایش روزانه محدود یا شرایطی مناسب است که خودرو برای مدت طولانی متوقف میماند.
سلامت پریز، اختصاصیبودن مدار، ظرفیت سیمکشی و تأیید سازنده خودرو اهمیت زیادی دارد. استفاده از رابط، تبدیل یا سیم سیار نامناسب میتواند خطرناک باشد.
والباکس یک راهکار متداول برای شارژ خودرو برقی در خانه یا پارکینگ اختصاصی است. این تجهیزات معمولاً نسبت به پریز معمولی توان بیشتر، کنترل بهتر و امکانات ایمنی کاملتری دارند.
برخی مدلها امکان زمانبندی، ثبت مصرف، کنترل دسترسی و اتصال به سامانه مدیریت شارژ را نیز فراهم میکنند. نصب آن باید پس از بررسی ظرفیت برق و توسط متخصص انجام شود.
این شارژرها در پارکینگها، مراکز خرید، هتلها، ساختمانهای اداری و سایر مکانهایی که خودرو چند ساعت توقف دارد کاربرد دارند. سرعت شارژ آنها به توان ایستگاه و ظرفیت شارژر داخلی خودرو وابسته است.
شارژ سریع DC برای موقعیتهایی طراحی شده است که راننده نمیتواند چند ساعت منتظر بماند. این تجهیزات در ایستگاههای عمومی، مسیرهای پرتردد و توقفگاههای بینشهری کاربرد بیشتری دارند.
برخی ایستگاههای DC میتوانند توان بسیار بالایی ارائه دهند؛ اما استفاده واقعی از این توان تنها زمانی امکانپذیر است که خودرو، باتری، کابل، کانکتور و شرایط حرارتی نیز از آن پشتیبانی کنند.
در محیطهای کاری، خودروها معمولاً چند ساعت متوقف هستند؛ بنابراین شارژ AC میتواند گزینه مناسبی باشد. در سایتهایی با چند خودرو، مدیریت بار اهمیت پیدا میکند تا شارژ همزمان باعث عبور مصرف از ظرفیت برق ساختمان نشود.
سامانه مدیریت هوشمند شارژ میتواند توان را میان خودروها توزیع کند، شارژ را به ساعات مناسب انتقال دهد و از ایجاد پیک مصرف غیرضروری جلوگیری کند.
برای یک محاسبه ساده میتوان از رابطه زیر استفاده کرد:
زمان تقریبی شارژ = انرژی مورد نیاز باتری ÷ توان واقعی شارژ
فرض کنید یک خودرو باتری ۶۰ کیلوواتساعتی دارد و قرار است درصد شارژ آن از ۳۰ به ۸۰ درصد برسد. در این حالت، حدود نیمی از ظرفیت باتری، یعنی ۳۰ کیلوواتساعت انرژی نیاز است.
اگر توان واقعی شارژ ۷ کیلووات باشد:
۳۰ ÷ ۷ = حدود ۴٫۳ ساعت
این عدد کاملاً تقریبی است. تلفات تبدیل انرژی، دمای باتری، محدودیت شارژر داخلی، تغییر توان در طول جلسه و کاهش سرعت شارژ در درصدهای بالا میتوانند زمان واقعی را افزایش دهند.
کیلووات یا kW نشاندهنده توان است؛ یعنی انرژی با چه سرعتی منتقل میشود.
کیلوواتساعت یا kWh مقدار انرژی را نشان میدهد. ظرفیت باتری خودرو نیز معمولاً با کیلوواتساعت بیان میشود.
برای درک بهتر، میتوان توان شارژر را شبیه سرعت جریان آب و ظرفیت باتری را شبیه حجم مخزن در نظر گرفت.
توان واقعی برابر با کمترین محدودیت در زنجیره شارژ است. برای مثال، اگر ایستگاه بتواند توان بالایی ارائه دهد اما خودرو فقط توان کمتری بپذیرد، شارژ با همان توان قابلقبول خودرو انجام خواهد شد.
مهمترین عوامل عبارتاند از:
برای شارژ خانگی معمولاً دو گزینه اصلی وجود دارد: استفاده از کابل شارژ قابلحمل مورد تأیید سازنده یا نصب شارژر دیواری.
پیش از انتخاب تجهیزات، ظرفیت برق ساختمان، وضعیت تابلو، سیمکشی، سیستم ارت و تجهیزات حفاظتی باید توسط فرد متخصص بررسی شود. برخی ساختمانها ممکن است بدون ارتقای مدار یا مدیریت مصرف، ظرفیت کافی برای شارژر پرتوان نداشته باشند.
استفاده از پریز معمولی تنها زمانی قابلقبول است که سازنده خودرو آن را مجاز بداند و مدار برق نیز برای بار پیوسته مناسب باشد. اتصال شارژر به پریز فرسوده، چندراهی یا کابل سیار نامتناسب توصیه نمیشود.
شارژر دیواری میتواند ایمنی، سرعت و کنترل بیشتری فراهم کند. مدلهای هوشمند قادرند زمان شارژ را تنظیم کنند، مصرف را ثبت کنند و با سامانه مدیریتی ارتباط داشته باشند.
در مجتمعهای مسکونی میتوان برای هر کاربر حساب جداگانه تعریف کرد و انرژی مصرفی هر جلسه را ثبت کرد. مدیریت دسترسی، صورتحساب و تقسیم توان میان چند جایگاه نیز میتواند از طریق نرمافزار مدیریت شارژ انجام شود.
مراحل دقیق استفاده میان اپراتورها متفاوت است، اما فرایند معمول به این شکل انجام میشود:
در برخی ایستگاهها مبلغ براساس انرژی مصرفشده محاسبه میشود و در برخی دیگر، زمان استفاده، توان شارژ یا هزینه توقف پس از پایان جلسه نیز در قیمتگذاری اثر دارد.
کانکتور همان رابط فیزیکی میان کابل شارژ و درگاه خودرو است. شکل، تعداد پینها و روش ارتباط در کانکتورهای مختلف یکسان نیست.
Type 1 که با استاندارد SAE J1772 نیز ارتباط دارد، یک رابط شارژ AC است که بیشتر در برخی بازارها و خودروهای طراحیشده برای آمریکای شمالی و بخشهایی از آسیا دیده میشود.
Type 2 یکی از کانکتورهای شناختهشده شارژ AC است و در بسیاری از خودروها و زیرساختهای مبتنی بر استانداردهای اروپایی استفاده میشود.
CCS یا **Combined Charging System** ترکیبی از اتصال AC و پینهای مورد نیاز شارژ سریع DC را در یک معماری واحد فراهم میکند. دو نسخه Combo 1 و Combo 2 آن در بازارهای مختلف دیده میشود.
CHAdeMO یک استاندارد و فناوری شارژ DC است که ارتباط میان خودرو و شارژر را نیز تعریف میکند. این کانکتور در برخی خودروها، بهویژه مدلهای عرضهشده در بازارهای آسیایی، دیده میشود.
GB/T به خانوادهای از استانداردهای چین برای اتصال شارژ AC و DC اشاره دارد. این استانداردها رابطهای جداگانهای برای شارژ متناوب، مستقیم و پرقدرت تعریف میکنند.
هیچ کانکتوری برای همه خودروها مناسب نیست. پیش از مراجعه به ایستگاه، باید نوع درگاه خودرو، نوع جریان قابلقبول و سازگاری فنی آن با شارژر بررسی شود. استفاده از تبدیلهای تأییدنشده نیز ممکن است با خطرات ایمنی یا مشکلات ارتباطی همراه باشد.
بله، در شرایطی مانند سفرهای طولانی ممکن است شارژ تا ۱۰۰ درصد مفید باشد. بااینحال، توصیه مربوط به استفاده روزمره در همه خودروها یکسان نیست.
برخی سازندگان برای استفاده روزانه محدوده مشخصی را پیشنهاد میکنند و برخی خودروها تنظیمی برای تعیین سقف شارژ دارند. بهترین مرجع، دفترچه راهنما و توصیه رسمی سازنده همان خودرو است.
BMS از باتری در برابر شرایط نامناسب محافظت میکند، اما دما، مدت قرارگرفتن در شارژ بسیار بالا یا بسیار پایین و الگوی استفاده نیز میتوانند بر عمر باتری اثر بگذارند.
شارژ سریع برای استفاده عمومی طراحی شده و در صورت سازگاری خودرو و ایستگاه، بخشی عادی از تجربه مالکیت یک خودروی برقی است. بااینحال، هرچه توان و جریان شارژ بیشتر شود، کنترل دما و وضعیت سلولها اهمیت بیشتری پیدا میکند.
استفاده مداوم از شارژ سریع، بهویژه همراه با دمای بالا، ممکن است در برخی باتریها فرسودگی را افزایش دهد. میزان این اثر در همه خودروها و شرایط یکسان نیست و سامانه مدیریت حرارتی و BMS نقش مهمی در محدودکردن آن دارند.
برای استفاده روزمره، رعایت توصیه سازنده بهترین رویکرد است. لازم نیست راننده از شارژ سریع پرهیز کامل کند؛ اما در صورتی که خودرو چندین ساعت در محل توقف دارد، شارژ AC معمولاً انتخاب منطقیتری است.
هزینه نهایی فقط به ظرفیت باتری وابسته نیست. عوامل زیر میتوانند در محاسبه مبلغ نقش داشته باشند:
یادداشت برای بازبینی پیش از انتشار: تعرفههای برق و ضوابط قیمتگذاری خدمات شارژ در ایران ممکن است تغییر کنند. در صورت افزودن عدد یا مثال ریالی، مبلغ باید با آخرین مقررات و تعرفههای رسمی تطبیق داده شود.
شارژ در بارندگی با تجهیزات سالم، نصبشده مطابق الزامات و مناسب فضای بیرونی امکانپذیر است. بااینحال، نباید از تجهیزات آسیبدیده، اتصالات غیراستاندارد یا پریزهای نامناسب استفاده کرد.
خودرو برقی با اتصال به یک منبع برق و پس از انجام ارتباط و بررسیهای ایمنی شارژ میشود. انرژی دریافتی در باتری ذخیره شده و بعداً برای بهحرکتدرآوردن موتور الکتریکی استفاده میشود.
در شارژ AC، تبدیل برق متناوب به مستقیم در شارژر داخلی خودرو انجام میشود. در شارژ DC، ایستگاه برق مستقیم را با سرعت بیشتری به خودرو تحویل میدهد.
زمان شارژ خودرو برقی به ظرفیت باتری، انرژی موردنیاز، توان ایستگاه، توان قابلقبول خودرو، دما و درصد فعلی باتری وابسته است. به همین دلیل، عدد درجشده روی شارژر همیشه با توان واقعی دریافتی برابر نیست.
در خانه، نصب اصولی، بررسی ظرفیت برق و استفاده از تجهیزات استاندارد اهمیت زیادی دارد. در ایستگاه عمومی نیز باید سازگاری کانکتور، توان قابلقبول خودرو و روش پرداخت اپراتور را پیش از شروع جلسه بررسی کرد.
| روش شارژ | کاربرد مناسب | مزیت اصلی | محدودیت اصلی |
|---|---|---|---|
| پریز معمولی | استفاده محدود و توقف طولانی | نیاز کمتر به تجهیزات جدید | سرعت پایین و وابستگی زیاد به کیفیت مدار |
| والباکس خانگی | شارژ روزانه در خانه | ایمنی و کنترل بهتر | نیاز به نصب تخصصی |
| شارژر AC عمومی | محل کار، هتل و مرکز خرید | مناسب توقف چندساعته | محدودیت شارژر داخلی خودرو |
| شارژ سریع DC | سفر و توقف کوتاه | سرعت بیشتر | هزینه و نیاز زیرساختی بالاتر |
| شارژ فوقسریع | مسیرهای پرتردد و خودروهای سازگار | کاهش زمان توقف | همه خودروها توان کامل را نمیپذیرند |
| شارژ سازمانی | ناوگان و پارکینگ کارکنان | امکان زمانبندی و مدیریت متمرکز | نیازمند مدیریت بار و کاربران |
| اصطلاح | تعریف ساده |
|---|---|
| kW | سرعت انتقال انرژی یا توان |
| kWh | مقدار انرژی ذخیرهشده یا مصرفشده |
| BMS | سامانه پایش و کنترل باتری |
| EVSE | تجهیزات تأمین کنترلشده انرژی برای خودرو |
| شارژر داخلی | مبدل AC به DC داخل خودرو |
| SOC | درصد تقریبی شارژ باتری |
| مدیریت بار | کنترل و تقسیم توان میان شارژرها |
بله، بسیاری از خودروها امکان شارژ خانگی دارند. بااینحال، روش مجاز، کابل موردنیاز و ظرفیت مدار باید مطابق دستورالعمل سازنده و پس از بررسی برق ساختمان تعیین شود.
زمان شارژ به ظرفیت باتری، درصد اولیه، توان شارژر و توان قابلقبول خودرو بستگی دارد. این زمان ممکن است از چند ساعت در شارژ AC تا مدت کوتاهتری در شارژ سریع DC متغیر باشد.
در شارژ AC، تبدیل برق در شارژر داخلی خودرو انجام میشود. در شارژ DC، ایستگاه برق را تبدیل کرده و جریان مستقیم را به باتری تحویل میدهد؛ به همین دلیل معمولاً سریعتر است.
خیر. کانکتور، نوع جریان، توان و پروتکل ارتباطی باید با خودرو سازگار باشند. حتی با کانکتور ظاهراً مشابه نیز ممکن است محدودیت فنی وجود داشته باشد.
استفاده عادی از شارژ سریع در خودروهای سازگار مجاز است. بااینحال، استفاده پرتکرار همراه با دمای نامناسب میتواند در برخی باتریها فرسودگی را افزایش دهد. توصیه سازنده خودرو در اولویت قرار دارد.
با تجهیزات سالم، استاندارد و مناسب فضای بیرونی، شارژ در بارندگی امکانپذیر است. از اتصال تجهیزات آسیبدیده، پریز نامناسب یا کابلهای غیراستاندارد باید خودداری کرد.
هزینه ممکن است براساس انرژی مصرفشده، زمان شارژ، نوع ایستگاه، تعرفه برق و مدل قیمتگذاری اپراتور محاسبه شود.
عدد ۸۰ درصد یک مرز ثابت برای همه خودروها نیست، اما در بسیاری از مدلها با افزایش درصد باتری، توان بهتدریج کاهش مییابد. این کار به کنترل دما و محافظت از سلولها کمک میکند.
خیر. خودرو فقط تا حداکثر توان قابلقبول خود انرژی دریافت میکند. وضعیت باتری، دما و تقسیم توان ایستگاه نیز میتوانند سرعت را محدود کنند.
اگر در حال طراحی یا بهرهبرداری از ایستگاههای شارژ هستید، ایوییار با ارائه راهکارهای نرمافزاری مدیریت زیرساخت شارژ، امکان پایش تجهیزات، مدیریت کاربران، کنترل جلسات، ثبت مصرف و تهیه گزارشهای عملیاتی را فراهم میکند.
1. اینفوگرافیک مسیر انرژی از شبکه تا باتری؛ شامل شبکه برق، EVSE، شارژر داخلی، BMS و باتری
2. تصویر مقایسه شارژ AC و DC و محل تبدیل برق در هر روش
3. نمودار مراحل جلسه شارژ از اتصال کانکتور تا پایان جلسه و پرداخت
4. اینفوگرافیک عوامل مؤثر بر زمان شارژ؛ شامل توان شارژر، دما، درصد باتری، ظرفیت خودرو و مدیریت بار
5. راهنمای تصویری کانکتورهای Type 1، Type 2، CCS، CHAdeMO و GB/T
درباره این مطلب سؤال بپرسید. پاسخهای تأییدشده اینجا نمایش داده میشوند.
با تیم ایوییار تماس بگیرید تا درباره سامانه مدیریت شارژرها، Driver App و راهاندازی زیرساخت شارژ در ایران صحبت کنیم.
