รถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ต้องใช้เวลานานเท่าใดจึงจะชาร์จเต็ม?

รถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ต้องใช้เวลานานเท่าใดจึงจะชาร์จเต็ม?
มีสูตรง่ายๆ สำหรับเวลาในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่:
เวลาในการชาร์จ = ความจุแบตเตอรี่ / กำลังชาร์จ
จากสูตรนี้ เราสามารถคำนวณคร่าวๆ ได้ว่าจะต้องใช้เวลานานเท่าใดจึงจะชาร์จจนเต็ม
นอกเหนือจากความจุของแบตเตอรี่และกำลังการชาร์จซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับเวลาในการชาร์จแล้ว การชาร์จแบบสมดุลและอุณหภูมิโดยรอบยังเป็นปัจจัยทั่วไปที่ส่งผลต่อเวลาในการชาร์จอีกด้วย

1. ความจุของแบตเตอรี่
ความจุของแบตเตอรี่เป็นหนึ่งในตัวชี้วัดสำคัญในการวัดประสิทธิภาพของรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ กล่าวโดยสรุปคือ ยิ่งความจุของแบตเตอรี่มีขนาดใหญ่ขึ้น ระยะการเดินทางด้วยรถยนต์ไฟฟ้าล้วนก็จะยิ่งสูงขึ้น และระยะเวลาในการชาร์จก็ยาวนานขึ้น ยิ่งความจุของแบตเตอรี่มีขนาดเล็กลง ระยะการเดินทางด้วยรถยนต์ไฟฟ้าล้วนก็จะยิ่งต่ำลง และระยะเวลาในการชาร์จก็สั้นลง โดยทั่วไปแล้ว ความจุของแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่จะอยู่ระหว่าง 30 กิโลวัตต์ชั่วโมง ถึง 100 กิโลวัตต์ชั่วโมง
ตัวอย่าง:
① ความจุแบตเตอรี่ของ Chery eQ1 คือ 35kWh และอายุการใช้งานแบตเตอรี่คือ 301 กิโลเมตร
② ความจุแบตเตอรี่ของ Tesla Model X รุ่นอายุการใช้งานแบตเตอรี่อยู่ที่ 100kWh และระยะเดินทางได้ไกลถึง 575 กิโลเมตร
ความจุแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฮบริดพลังงานใหม่แบบปลั๊กอินนั้นค่อนข้างเล็ก โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 10 กิโลวัตต์ชั่วโมงถึง 20 กิโลวัตต์ชั่วโมง ดังนั้นระยะการเดินทางด้วยรถยนต์ไฟฟ้าล้วนจึงต่ำเช่นกัน โดยปกติจะอยู่ที่ 50 กิโลเมตรถึง 100 กิโลเมตร
สำหรับรุ่นเดียวกัน เมื่อน้ำหนักรถและกำลังมอเตอร์ใกล้เคียงกัน ยิ่งความจุแบตเตอรี่มากขึ้น ระยะเดินทางก็จะยิ่งมากขึ้น

BAIC New Energy รุ่น EU5 R500 มีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ 416 กิโลเมตร และความจุแบตเตอรี่ 51 กิโลวัตต์ชั่วโมง ส่วนรุ่น R600 มีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ 501 กิโลเมตร และความจุแบตเตอรี่ 60.2 กิโลวัตต์ชั่วโมง

2. พลังในการชาร์จ
กำลังชาร์จเป็นอีกหนึ่งตัวบ่งชี้สำคัญที่กำหนดระยะเวลาในการชาร์จ สำหรับรถยนต์รุ่นเดียวกัน ยิ่งกำลังชาร์จมาก ระยะเวลาในการชาร์จก็จะยิ่งสั้นลง กำลังชาร์จจริงของรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่มีปัจจัยที่มีอิทธิพลสองประการ ได้แก่ กำลังสูงสุดของแท่นชาร์จและกำลังสูงสุดของการชาร์จไฟกระแสสลับของรถยนต์ไฟฟ้า โดยกำลังชาร์จจริงจะคำนวณจากค่าที่น้อยกว่าระหว่างสองค่านี้
ก. กำลังสูงสุดของแท่นชาร์จ
กำลังไฟของเครื่องชาร์จ EV AC ทั่วไปคือ 3.5kW และ 7kW กระแสไฟชาร์จสูงสุดของเครื่องชาร์จ EV ขนาด 3.5kW คือ 16A และกระแสไฟชาร์จสูงสุดของเครื่องชาร์จ EV ขนาด 7kW คือ 32A

ข. กำลังไฟฟ้าสูงสุดในการชาร์จไฟรถยนต์ไฟฟ้ากระแสสลับ
ขีดจำกัดพลังงานสูงสุดของการชาร์จไฟ AC ของรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่สะท้อนให้เห็นในสามประเด็นหลัก
① พอร์ตชาร์จไฟ AC
ข้อมูลจำเพาะของพอร์ตชาร์จไฟ AC มักจะระบุไว้บนฉลากพอร์ตของรถยนต์ไฟฟ้า สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าล้วน อินเทอร์เฟซการชาร์จบางส่วนจะมีขนาด 32A ดังนั้นกำลังชาร์จจึงสามารถสูงถึง 7kW นอกจากนี้ยังมีพอร์ตชาร์จไฟสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าล้วนบางรุ่นที่มีขนาด 16A เช่น Dongfeng Junfeng ER30 ซึ่งมีกระแสชาร์จสูงสุดที่ 16A และกำลังไฟฟ้า 3.5kW
เนื่องจากความจุแบตเตอรี่มีขนาดเล็ก รถยนต์ไฮบริดแบบปลั๊กอินจึงติดตั้งอินเทอร์เฟซการชาร์จ AC ขนาด 16 แอมป์ และกำลังชาร์จสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 3.5 กิโลวัตต์ รถยนต์บางรุ่น เช่น BYD Tang DM100 ติดตั้งอินเทอร์เฟซการชาร์จ AC ขนาด 32 แอมป์ และกำลังชาร์จสูงสุดอาจสูงถึง 7 กิโลวัตต์ (ประมาณ 5.5 กิโลวัตต์เมื่อวัดจากผู้ขับขี่)

② การจำกัดพลังงานของเครื่องชาร์จบนเครื่อง
เมื่อใช้เครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC EV Charger) เพื่อชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ หน้าที่หลักของเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC EV Charger) คือแหล่งจ่ายไฟและระบบป้องกัน ส่วนที่ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้าและแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อชาร์จแบตเตอรี่คือเครื่องชาร์จออนบอร์ด ข้อจำกัดด้านกำลังไฟของเครื่องชาร์จออนบอร์ดจะส่งผลโดยตรงต่อระยะเวลาในการชาร์จ

ยกตัวอย่างเช่น BYD Song DM ใช้อินเทอร์เฟซการชาร์จ AC 16A แต่กระแสชาร์จสูงสุดสามารถไปถึง 13A และกำลังไฟฟ้าจำกัดอยู่ที่ประมาณ 2.8-2.9kW เหตุผลหลักคือเครื่องชาร์จในตัวจำกัดกระแสชาร์จสูงสุดไว้ที่ 13A ดังนั้นแม้จะใช้แท่นชาร์จ 16A สำหรับการชาร์จ แต่กระแสชาร์จจริงจะอยู่ที่ 13A และกำลังไฟฟ้าอยู่ที่ประมาณ 2.9kW

นอกจากนี้ เพื่อความปลอดภัยและเหตุผลอื่นๆ รถยนต์บางรุ่นสามารถตั้งค่าขีดจำกัดกระแสไฟในการชาร์จผ่านระบบควบคุมส่วนกลางหรือแอปพลิเคชันบนมือถือได้ เช่น Tesla ก็สามารถตั้งค่าขีดจำกัดกระแสไฟผ่านระบบควบคุมส่วนกลางได้ เมื่อแท่นชาร์จสามารถจ่ายกระแสไฟสูงสุดได้ 32A แต่ตั้งค่ากระแสไฟไว้ที่ 16A การชาร์จจะอยู่ที่ 16A โดยพื้นฐานแล้ว การตั้งค่ากำลังไฟยังเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดกระแสไฟของเครื่องชาร์จในตัวอีกด้วย

สรุป: ความจุของแบตเตอรี่ของรุ่นมาตรฐาน Model3 อยู่ที่ประมาณ 50 กิโลวัตต์ชั่วโมง เนื่องจากเครื่องชาร์จในตัวรองรับกระแสไฟชาร์จสูงสุด 32A ส่วนประกอบหลักที่มีผลต่อเวลาในการชาร์จคือแท่นชาร์จ AC

3. การปรับสมดุลประจุ
การชาร์จแบบสมดุลหมายถึงการชาร์จอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลาหนึ่งหลังจากการชาร์จทั่วไปเสร็จสิ้น และระบบจัดการชุดแบตเตอรี่แรงดันสูงจะปรับสมดุลเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมแต่ละเซลล์ การชาร์จแบบสมดุลสามารถทำให้แรงดันไฟฟ้าของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์มีพื้นฐานเท่ากัน จึงรับประกันประสิทธิภาพโดยรวมของชุดแบตเตอรี่แรงดันสูง เวลาในการชาร์จรถยนต์โดยเฉลี่ยอาจอยู่ที่ประมาณ 2 ชั่วโมง

4. อุณหภูมิโดยรอบ
แบตเตอรี่พลังงานของรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่คือแบตเตอรี่ลิเธียมเทอร์นารีหรือแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เมื่ออุณหภูมิต่ำ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออนภายในแบตเตอรี่จะลดลง ปฏิกิริยาเคมีจะช้าลง และแบตเตอรี่จะมีอายุการใช้งานต่ำ ซึ่งจะทำให้ระยะเวลาการชาร์จยาวนานขึ้น รถยนต์บางคันจะทำการอุ่นแบตเตอรี่จนถึงอุณหภูมิที่กำหนดก่อนการชาร์จ ซึ่งจะทำให้ระยะเวลาการชาร์จยาวนานขึ้นด้วย

จากข้อมูลข้างต้นจะเห็นได้ว่าเวลาในการชาร์จที่ได้จากความจุของแบตเตอรี่/กำลังชาร์จนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเท่ากับเวลาในการชาร์จจริง โดยกำลังชาร์จจะน้อยกว่ากำลังชาร์จของเสาชาร์จ AC และกำลังชาร์จของเครื่องชาร์จออนบอร์ด เมื่อพิจารณาจากอุณหภูมิสมดุลของการชาร์จและอุณหภูมิแวดล้อมในการชาร์จแล้ว ความคลาดเคลื่อนจะอยู่ภายใน 2 ชั่วโมง