充电桩加盟

充电桩的功耗计算方法

xinruike 2022年06月19日 充电桩加盟 9 views 0

充电桩的功耗计算方法

现在我们身边出现了好多充电场站,在工作中经常碰到好多场站的建设者咨询:“为啥我充电卖出去的的电量和交电费的电量不一致的问题”,为了让大家能够更深入的了解,写下此篇文章(因涉及到较多理论,且本人专业水平有限,理解能力亦有天花板,会存在诸多多不足之处,甚至有误,望大家持着怀疑的态度去了解和分析此篇文章,更欢迎各路大神批评指正,发言声讨,我只想把我知道的分享给大家,望不误人子弟)。

搞清楚充电桩自身的耗电组成有几部分,了解和分析并能估算出充电桩是如何消耗我们的电费的。

充电桩的功耗计算方法

我们日常生活中用的电分为交流电和直流电,交流电主要用在家用电器,直流电用在手机,遥控器,手提电棒子等。

电功率:电流在单位时间内做的功叫做电功率,是用来表示消耗电能的快慢的物理量,用P表示,它的单位是瓦特(Watt),简称"瓦",符号是W

直流电路中电功率: P=UI

交流电路中分为视在功率,有功功率和无功功率

视在功率代表负载时需要的总功率,星型接法中用公式S=U√3I表示,单位为伏安(kVA或VA),用符合S表示,U和I分别为线电压和线电流。

有功功率表示将电能转换为电力负载设备工作时所需要能量的电功率,有功功率对外做功。

无功功率表示的是为电力负载设备建立维持磁场所需要的功率,无功功率不对外做功,只为电力负载设备自身提供运行的电功率,是其自身消耗的电功率。

有功功率:单位为瓦(W或kW) ,用符合为P表示

无功功率:单位为乏(Var或kVar),用符合为Q表示

视在功率与有功功率和无功功率成一个直角三角形的关系。

有功功率计算公式

充电桩的功耗计算方法

无功功率计算公式

充电桩的功耗计算方法

式中:U为线电压,I为线电流。

视在功率与有功功率和无功功率的关系:

充电桩的功耗计算方法

在交流电转化为直流电的时候我们需要转换效率这个概念

能量转换效率:是指一个能量转换设备所输出可利用的能量,相对其输入能量的比值。输出可利用的能量可能是电能、机械功或是热量。能量转换效率没有一致的定义,主要和输出能量可利用的程度有关—百度词条。

输入功率:指的电源输入侧的有功功率,用功率表测出的功率就是指输入功率,电源从电网获得的有功功率,输入功率是有功功率。

输出功率:在此为充电桩的实际输出功率,比如60KW充电桩一般指的是它的输出功率。

充电模块的效率=充电模块输出功率÷充电模块的输入功率率

用公式表示:电源效率η=Po/Pi

公式中:Po为输出功率;Pi为输入功率即有功功率。

为了让大家直观的去理解视在功率,有功功率,和无功功率及电源转换效率,我们用一个不太准确的例子:“人是铁饭是钢一顿不吃饿的慌” 人就好比充电桩,饭就好比是视在功率,同样的饭比如“小明”能坚持5个小时不饿,“小红”4个小时就饿,说明小明的有功功率就高,小红的有功功率就低,小明和小红在干活的时候小明比小红干的多说明小明的效率就高,也就是电源的转换效率高。

转换效率与产品的质量息息相关,一般转换效率高的东西越容易坏,人如果天天干活也会很累的,所以大家也不能太过执着于转换效率,这也是我们为什么在重要场所UPS要用工频机而不用高频机的缘故。

所以充电桩本身的总耗能=模块的耗能+待机耗能(主要辅助电源的耗能)+散热耗能+运行时电缆的耗能。

充电桩的功耗计算方法

充电桩的功耗计算方法

上图为国标直流充电桩原理图,图中将380V的交流电转换为可为电动汽车所用的直流电;转换的元件主要为AC/DC充电模块和辅助电源。

辅助电源:将市电(AC220v)转换为12V(直流电压)

1:为充电桩内的控制器,显示屏,等其它设备提供电源。

2:为车载控制器提供电源。

辅助电源的消耗为待机功耗。

充电模块只有在充电的时候才会启动。

有的设备还有温湿度控制器。

充电桩的功耗计算方法

充电桩的功耗计算方法

上图用钳形表测得到的电流和电压,在现有条件下为保证准确性用两块表进行对比测试,尽可能让数据准确。

运行一天的消耗的电能

W=UIT=234×0.26×24=1460瓦 即一天待机1.5度电

此辅助电源为桩体内控制器所用电源

直流桩一般所说的60kW,120kW,150kW等实际上是其整机的输出功率。

我们以整机60kW充电桩为例:

已知在满载的情况下如果充电桩模块的转换效率为95%,模块的功率因数99%,交流输入电压为342V,求充电桩模块满功率运行1小时的损耗是多少?充电桩模块的输入电流,

充电模块的的输入功率为

Po=60÷0.95≈63kW

充电桩的功耗计算方法

其中63kW为我们使用电网的有功功率,60KW是实际上我们给电动汽车充电时的功率,0.95为模块的转换效率。

我们充电时充电桩模块的功率损耗为:63-60=3KW

如果我们在满功率充电1小时的话,那么我们1小时损耗的电能:W=PT=3000×1=3kW·h,即3度电,即给电动汽车充60度电,要损失3度电

我们根据公式:

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I=63000÷342÷1.732÷0.97=117A(342为整机工作交流电的最低输入电压)

在比如120KW直流充电机的安全电流计算方法:

I=133000÷342÷1.732÷0.97=234A(342为整机工作交流电的最低输入电压)

同上120KW直流充电桩在满功率的时候电损有公式计算:

W=PT=13.3×1=13W·h即13.3度电。

以上只是计算充电模块的耗能,没有体现辅助电源耗能。

变压器容量计算方法:

比如某一站点共10台60kW充电桩求变压器容量

单台充电模块的视在功率为67÷0.97=69kVA

那么变压器的视在功率:69×10=690kVA

影响充电桩功耗的三种原因:

1:箱变自身的损耗(变压器,及低压柜的损耗)

变压器本身在从10KV转为400V是有转换效率的

2:低压柜至直流充电桩的线缆距离损耗(就是线路损耗,铜电缆要低于铝电缆)我们可以理解为线损。

3:充电桩的整机损耗

包括模块本身转换的能量消耗,辅助电源的能量损耗,散热风扇的能量损耗,和柜内线缆的损耗。

以上所举例子为满功率充电时的整机模块效率假设为90%,功率因数0.97,此为便于计算,实际以厂家出厂参数为准。

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