Bagaimana Daya OBC Mempengaruhi Waktu Pengisian Daya?

Peringkat daya OBC adalah salah satu faktor utama yang menentukan seberapa cepat kendaraan listrik dapat mengisi daya dari sumber AC. Pengisi daya terpasang (OBC) mengubah daya AC yang disuplai oleh EVSE menjadi daya DC terkontrol untuk baterai bertegangan tinggi. Namun, peringkat OBC saja tidak menentukan kecepatan pengisian sebenarnya. Daya AC yang tersedia, voltase baterai, batas pengelolaan baterai, suhu, status pengisian daya, beban tambahan, dan efisiensi konversi semuanya dapat mengurangi daya pengisian efektif.

Oleh karena itu, bagi produsen kendaraan listrik dan integrator kendaraan, pertanyaan praktisnya bukan sekadar apakah OBC berdaya lebih tinggi mengisi daya lebih cepat. Pertanyaan yang lebih baik adalah apakah kendaraan, baterai, infrastruktur pengisian daya, dan sistem termal dapat memanfaatkan daya OBC tambahan tersebut secara efektif.

Perkiraan tahap pertama yang berguna adalah:

Perkiraan waktu pengisian daya = Energi yang dibutuhkan baterai − Daya pengisian daya efektif

Misalnya, jika baterai 80 kWh perlu memulihkan energi 40 kWh, waktu pengisian ideal adalah sekitar 6,1 jam pada 6,6 kW, 3,6 jam pada 11 kW, dan 1,8 jam pada 22 kW. Waktu pengisian sebenarnya biasanya akan lebih lama karena sistem tidak beroperasi pada daya pengenal ideal dalam setiap kondisi.

Poin Penting

• Itu pengisi daya terpasang mengubah daya AC eksternal menjadi daya DC yang cocok untuk mengisi daya baterai kendaraan.

• Nilai daya OBC menetapkan batas atas kemampuan konversi daya AC kendaraan, namun daya pengisian sebenarnya mungkin lebih rendah.

• Waktu pengisian daya bergantung pada jumlah energi baterai yang akan dipulihkan dan batas daya efektif terendah dalam rantai pengisian daya.

• Daya OBC yang lebih tinggi hanya berguna jika suplai AC, EVSE, kabel, baterai, sistem pendingin, dan kendali kendaraan dapat mendukungnya.

• Efisiensi mempengaruhi kehilangan energi dan beban termal, namun kinerja OBC harus dievaluasi di seluruh rentang operasi sebenarnya daripada mengandalkan satu nilai efisiensi utama.

Peringkat Daya OBC dan Kecepatan Pengisian AC

Apa Itu Pengisi Daya On-Board?

Sebagian besar kendaraan listrik yang mendukung pengisian daya AC konduktif menggunakan pengisi daya terpasang sebagai tahap konversi daya AC/DC di sisi kendaraan. OBC menerima masukan AC dari peralatan pengisian daya yang kompatibel dan mengubahnya menjadi keluaran DC teregulasi yang dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhan pengisian daya baterai bertegangan tinggi.

OBC biasanya bekerja sama dengan sistem manajemen baterai (BMS), unit kendali kendaraan (VCU), antarmuka pengisian daya, dan sistem manajemen termal. Baterai tidak begitu saja menerima daya apa pun yang dapat dihasilkan OBC. Tegangan dan arus pengisian daya dikoordinasikan menurut status pengisian daya baterai, suhu, batas perlindungan, dan strategi pengisian daya kendaraan.

Dalam pengisian daya AC konvensional, daya melewati OBC sebelum mencapai baterai bertegangan tinggi. Dalam pengisian cepat DC off-board, pengisi daya DC eksternal melakukan konversi AC/DC utama, sehingga pengisian daya DC daya tinggi tidak melewati jalur konversi daya AC normal OBC.

Beberapa arsitektur OBC juga mendukung konversi daya dua arah. Tergantung pada kendaraan yang lebih luas dan arsitektur pengisian daya, ini mungkin mendukung aplikasi seperti V2L atau fungsi energi dua arah lainnya. Namun, perangkat keras OBC dua arah saja tidak secara otomatis menyediakan sistem V2G atau V2H yang lengkap; kontrol kendaraan, kompatibilitas EVSE, komunikasi, perlindungan, dan persyaratan jaringan yang berlaku juga harus dipertimbangkan.

Mengapa Peringkat Daya OBC Penting

Peringkat daya OBC mewakili kemampuan konversi AC-ke-DC yang dirancang pengisi daya dalam kondisi pengoperasian tertentu. Jika kendaraan memiliki OBC 11 kW, menghubungkannya ke titik pengisian AC yang mampu menghasilkan 22 kW tidak secara otomatis membuat kendaraan mengisi daya sebesar 22 kW. Kendaraan tetap dibatasi oleh kemampuan OBC dan kondisi sisi kendaraan lainnya.

Sebaliknya, memasang OBC berdaya lebih tinggi tidak menjamin pengisian daya lebih cepat bila sumber AC yang tersedia tidak dapat menyuplai daya yang diperlukan. OBC 22 kW yang terhubung ke sumber AC yang hanya dapat menyediakan 7 kW akan dibatasi kira-kira pada tingkat input yang tersedia sebelum kerugian lain dan pembatasan kendaraan dipertimbangkan.

Daya pengisian daya AC yang sebenarnya ditentukan oleh batas efektif paling ketat dalam rantai pengisian daya—bukan berdasarkan peringkat papan nama OBC saja.

Cara Menghitung Waktu Pengisian AC

Mulailah Dengan Energi yang Dibutuhkan Baterai

Kapasitas baterai saja tidak memberi tahu Anda berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk sesi pengisian daya. Pertama, hitung berapa banyak energi yang perlu dipulihkan antara kondisi pengisian awal dan target.

Perhitungan yang disederhanakan adalah:

Energi yang dibutuhkan (kWh) = Kapasitas baterai yang dapat digunakan × peningkatan SOC

Misalnya, pengisian baterai 80 kWh yang dapat digunakan dari 30% hingga 80% memerlukan sekitar 40 kWh energi tambahan yang tersimpan.

Gunakan Daya Pengisian Daya yang Efektif, Bukan Hanya Nilai Daya

Untuk perkiraan pertama:

Waktu pengisian daya (h) ≈ Energi yang dibutuhkan (kWh) ÷ Daya pengisian baterai efektif (kW)

Jika efisiensi konversi perlu dipertimbangkan dari daya input AC, satu pendekatan sederhana adalah:

Daya sisi baterai ≈ Daya input AC × efisiensi OBC

Namun, hal ini masih sebatas perkiraan. Efisiensi OBC aktual berubah seiring dengan tegangan masukan, tegangan baterai, beban keluaran, suhu, topologi semikonduktor, dan kondisi kontrol. Selain itu, BMS mungkin memiliki daya yang lebih kecil dibandingkan yang secara teoritis dapat diberikan oleh OBC.

*Ilustratif perhitungan ideal berdasarkan energi ± daya terukur. Waktu pengisian daya sebenarnya akan lebih lama atau berbeda tergantung pada efisiensi, daya AC yang tersedia, batas baterai, suhu, SOC, dan strategi pengendalian kendaraan.

Apa yang Membatasi Daya Pengisian AC Sebenarnya?

Dari perspektif pengembangan kendaraan, pengisian daya harus diperlakukan sebagai rantai sistem yang lengkap dan bukan spesifikasi OBC yang terisolasi.

Ketika Pasokan EVSE atau AC Menjadi Hambatan

Pertimbangkan platform EV yang dilengkapi dengan OBC 11 kW. Jika EVSE yang tersedia menyuplai sekitar 7 kW, kendaraan tidak dapat menggunakan kemampuan penuh OBC sebesar 11 kW. Dalam kondisi pengoperasian tersebut, suplai AC upstream menjadi batas daya utama.

Infrastruktur pengisian daya bersama dapat menciptakan efek serupa. Depo armada atau fasilitas komersial dapat secara dinamis mendistribusikan daya yang tersedia ke beberapa kendaraan yang terhubung. Meskipun setiap kendaraan memiliki OBC 11 kW atau 22 kW, setiap kendaraan mungkin menerima lebih sedikit daya saat manajemen beban tingkat lokasi aktif.

Inilah sebabnya mengapa produsen kendaraan listrik harus mengevaluasi infrastruktur pengisian daya target pasar ketika menentukan daya OBC. Peringkat yang lebih tinggi akan menciptakan nilai hanya jika lingkungan pengoperasian yang diinginkan dapat secara teratur menyediakan daya AC yang cukup untuk menggunakannya.

Ketika OBC Menjadi Hambatan

Jika titik pengisian daya AC dapat menghasilkan daya 22 kW namun kendaraan menggunakan OBC 6,6 kW, maka kendaraan tidak dapat mengkonversi daya AC sebesar 22 kW. Dalam hal ini, OBC adalah batas utama.

Prinsip yang sama berlaku untuk peringkat daya OBC lainnya: ketika daya AC yang tersedia melebihi daya pengisian terukur OBC, OBC menjadi faktor pembatas dalam rantai pengisian daya.

Saat Baterai atau BMS Menjadi Hambatan

BMS mengontrol tegangan dan arus pengisian baterai yang diizinkan sesuai dengan kondisi baterai, kimia, suhu, keseimbangan sel, dan persyaratan perlindungan. Oleh karena itu, meskipun EVSE dan OBC dapat mendukung tingkat daya yang lebih tinggi, BMS mungkin meminta arus pengisian yang lebih rendah.

Efek ini dapat menjadi lebih terlihat pada kondisi muatan tinggi atau pada kondisi termal yang tidak menguntungkan. Oleh karena itu, perilaku pengisian daya harus didasarkan pada strategi kontrol baterai yang sebenarnya, bukan mengasumsikan nilai daya OBC yang konstan dari awal hingga akhir setiap sesi pengisian daya.

Membandingkan Peringkat Daya OBC Umum

Daya OBC tidak boleh ditetapkan ke kelas kendaraan melalui aturan yang kaku seperti '6,6 kW untuk mobil keluarga' atau '22 kW untuk kendaraan mewah.' Arsitektur kendaraan dan siklus kerja lebih penting daripada segmen harga.

Portofolio OBC Landworld saat ini, misalnya, mencakup berbagai tingkat daya untuk program penumpang, komersial, off-road, forklift, kelautan, dan kendaraan listrik khusus. Oleh karena itu, proyek yang berbeda dapat menggunakan peringkat OBC yang serupa untuk alasan yang sangat berbeda.

Input AC Satu Fasa dan Tiga Fasa

Konfigurasi fasa memengaruhi jumlah daya AC yang secara praktis dapat disuplai berdasarkan arsitektur jaringan tertentu, namun pengisian daya tiga fasa tidak boleh digambarkan sebagai “lebih efisien” dalam setiap situasi.

Misalnya, pengisian daya AC sekitar 11 kW biasanya dicapai menggunakan infrastruktur kelas tiga fase 400 V dengan daya sekitar 16 A per fase. Sekitar 22 kW umumnya dikaitkan dengan sekitar 32 A per fase dalam infrastruktur tiga fase serupa. Persyaratan sebenarnya bergantung pada OBC dan spesifikasi pasar.

Solusi OBC satu fase tetap sesuai untuk banyak aplikasi kendaraan, terutama ketika infrastruktur target pasar, siklus tugas, biaya, atau pengemasan tidak mendukung arsitektur tiga fase.

Untuk detail lebih lanjut tentang kinerja pengisian daya AC 11 kW, lihat panduan Landworld Kecepatan pengisian OBC 11 kW.

Bagaimana Efisiensi OBC Mempengaruhi Waktu Pengisian

Efisiensi OBC menentukan berapa banyak daya masukan AC yang diubah menjadi daya DC sisi baterai yang berguna dan berapa banyak yang hilang, terutama sebagai panas.

Namun, menetapkan pita efisiensi tetap hanya berdasarkan peringkat daya OBC adalah hal yang menyesatkan—misalnya, dengan asumsi bahwa semua produk 6,6 kW memiliki satu rentang efisiensi sedangkan setiap produk 22 kW secara otomatis lebih efisien.

Efisiensi sebenarnya bergantung pada:

• Tegangan dan fasa masukan AC

• Tegangan keluaran baterai

• Titik daya/beban keluaran

• Topologi konversi daya

• Teknologi semikonduktor

• Peralihan strategi

• Kondisi suhu dan pendinginan

Efisiensi yang lebih tinggi mengurangi kehilangan konversi sehingga mengurangi perbedaan antara daya input AC dan daya pengisian daya di sisi baterai. Hal ini juga menurunkan beban termal, yang dapat membantu OBC mempertahankan output terukur dalam kondisi pengoperasian yang berat.

Untuk evaluasi teknik, tinjau peta efisiensi di seluruh titik operasi yang representatif daripada hanya membandingkan efisiensi puncak. Lihat penjelasan Landworld tentang seberapa efisien pengisi daya terpasang untuk mengetahui lebih banyak latar belakang.

Suhu Baterai dan Penurunan Termal

Suhu Baterai Dapat Mengurangi Daya Pengisian yang Diminta

Suhu baterai mempengaruhi jumlah arus pengisian yang diizinkan BMS. Dalam kondisi dingin, kendaraan dapat mengurangi arus pengisian baterai atau menghabiskan sebagian energi yang masuk untuk pemanasan baterai. Pada suhu tinggi, arus pengisian juga dapat dikurangi untuk melindungi sel baterai.

Oleh karena itu, sebaiknya hindari menerapkan satu “suhu pengisian baterai terbaik” atau satu batas termal tetap pada setiap platform EV. Bahan kimia baterai, desain kemasan, persyaratan pemasok sel, sistem pendingin, dan strategi kontrol menentukan jendela suhu yang dapat diterima.

Penurunan Daya Termal OBC Juga Penting

OBC sendiri juga menghasilkan panas selama konversi daya. Jika suhu cairan pendingin, suhu komponen, atau kondisi sekitar melebihi batas pengoperasian daya penuh pengisi daya, sistem dapat mengurangi output untuk melindungi elektronik daya.

Oleh karena itu, produsen kendaraan harus mengevaluasi:

• Nilai daya berkelanjutan

• Jangkauan pengoperasian sekitar

• Batas suhu masuk cairan pendingin

• Aliran cairan pendingin yang diperlukan jika memungkinkan

• Kurva penurunan suhu termal

• Perilaku perlindungan dan mulai ulang

Parameter ini penting terutama untuk kendaraan listrik komersial dan off-road yang dapat mengisi daya setelah beroperasi dalam kondisi beban tinggi atau suhu tinggi.

Cara Memilih Daya OBC untuk Program Kendaraan

Peringkat OBC yang lebih tinggi harus dipilih karena hal ini menciptakan nilai bagi program kendaraan target—bukan hanya karena jumlah kW yang lebih besar tampak lebih maju.

Opsi Daya OBC Landworld untuk Berbagai Program EV

Berbagai Kelas Daya dan Opsi Pendinginan

Landworld mengembangkan solusi pengisian daya di dalam pesawat untuk kendaraan penumpang, kendaraan komersial, kendaraan listrik off-road, forklift, kendaraan listrik kelautan, dan platform listrik khusus lainnya. Saat ini rangkaian pengisi daya terpasang mencakup beberapa kelas daya mulai dari OBC berdaya rendah hingga solusi berdaya 11 kW, 13 kW, 20 kW, 22 kW, dan lebih tinggi.

Produk yang berbeda juga menggunakan pendekatan pendinginan yang berbeda. Misalnya, OBC Landworld berdaya rendah tertentu menggunakan pendingin kipas, sedangkan konfigurasi daya lebih tinggi dan kepadatan daya tinggi tersedia dengan pendingin cair. Hal ini memungkinkan OBC untuk disesuaikan lebih dekat dengan arsitektur termal kendaraan daripada menerapkan satu metode pendinginan untuk setiap tingkat daya.

Landworld juga menawarkan konfigurasi OBC/DC-DC dua arah dan terintegrasi untuk proyek yang memerlukan lebih dari sekadar pengisian daya AC yang berdiri sendiri.

Seleksi OBC Khusus Kendaraan

Saat memilih OBC, Landworld merekomendasikan untuk mengevaluasi rentang tegangan baterai, kebutuhan daya pengisian, konfigurasi input AC, kondisi pendinginan, antarmuka komunikasi, ruang paket, aplikasi kendaraan target, dan lingkungan pengoperasian yang diharapkan secara bersamaan.

Untuk proyek kendaraan penumpang bisa Anda review Solusi mobil penumpang listrik Landworld . Platform kendaraan lain mungkin memerlukan kombinasi daya OBC, voltase, pendinginan, dan pengemasan mekanis yang berbeda.

Landworld mendukung penyesuaian di berbagai bidang seperti daya, voltase, dan faktor bentuk untuk berbagai program EV. Pelajari lebih lanjut tentang Landworld atau hubungi tim dengan spesifikasi kendaraan Anda.

Kesimpulan

Peringkat daya OBC memiliki pengaruh langsung terhadap potensi waktu pengisian daya AC, namun hubungannya tidak sekadar 'lebih banyak kW sama dengan pengisian daya yang lebih cepat.' Kecepatan pengisian sebenarnya dibatasi oleh sistem yang lengkap: suplai AC, EVSE, kabel dan konektor, OBC, baterai/BMS, kondisi termal, dan strategi pengendalian kendaraan.

Oleh karena itu, bagi produsen kendaraan listrik, OBC dengan daya 6,6 kW, 11 kW, 22 kW, atau lebih tinggi harus dipilih sesuai dengan pemulihan energi yang diperlukan, periode pengisian daya yang tersedia, infrastruktur target pasar, arsitektur baterai, sistem pendingin, pengemasan, dan biaya.

Jika Anda menentukan persyaratan pengisian daya AC untuk platform EV baru, jelajahi Landworld portofolio pengisi daya terpasang , tinjau perusahaan Kemampuan elektronika daya EV , atau hubungi Landworld dengan target daya OBC, voltase baterai, input AC, pendinginan, komunikasi, dan persyaratan aplikasi kendaraan Anda.

Pertanyaan Umum

Bagaimana cara memperkirakan waktu pengisian AC dari daya OBC?

Pertama tentukan berapa banyak energi baterai yang perlu dipulihkan. Bagilah energi tersebut dengan daya pengisian sisi baterai yang efektif. Misalnya, memulihkan 40 kWh pada 11 kW ideal akan memakan waktu sekitar 3,6 jam. Waktu pengisian sebenarnya biasanya lebih lama karena kehilangan konversi, batas baterai, kondisi termal, dan variasi daya AC yang tersedia.

Apakah peringkat OBC yang lebih tinggi selalu berarti pengisian daya lebih cepat?

Tidak. Peringkat OBC yang lebih tinggi hanya mengurangi waktu pengisian daya jika sistem pengisian daya lainnya dapat mendukung daya tersebut. Kendaraan listrik yang dilengkapi OBC 22 kW masih dapat mengisi daya sekitar 7 kW jika sumber AC yang tersambung hanya dapat menyediakan daya 7 kW. Demikian pula, BMS atau sistem termal mungkin meminta daya yang kurang dari nilai OBC.

Bisakah OBC 11 kW menggunakan stasiun pengisian AC 22 kW?

Ya, jika antarmuka pengisian daya, voltase, komunikasi, dan konfigurasi fasa kompatibel. Namun, kendaraan biasanya akan tetap terbatas pada kemampuan OBC 11 kW-nya daripada mengisi daya pada kapasitas penuh stasiun sebesar 22 kW.

Apakah pengisian daya tiga fase selalu lebih efisien daripada pengisian satu fase?

Tidak. Infrastruktur tiga fase dapat mendukung daya AC yang lebih tinggi pada banyak arsitektur jaringan, namun efisiensi konversi bergantung pada desain OBC dan titik pengoperasian tertentu. Penghitungan fase saja tidak membuktikan bahwa satu OBC akan lebih efisien dibandingkan OBC lainnya.

Bagaimana efisiensi OBC mempengaruhi waktu pengisian daya?

Efisiensi yang lebih tinggi berarti sebagian besar daya input AC yang tersedia mencapai baterai sebagai daya DC yang berguna dan lebih sedikit yang hilang sebagai panas. Pengaruh terhadap total waktu pengisian tergantung pada perbedaan efisiensi dan kondisi pengoperasian. Bandingkan efisiensi pada tegangan input, tegangan baterai, beban, dan titik suhu yang realistis, daripada hanya mengandalkan efisiensi puncak.

Bisakah OBC kendaraan yang sudah ada ditingkatkan untuk mengurangi waktu pengisian daya?

Biasanya bukan sebagai pertukaran komponen sederhana. OBC terintegrasi dengan voltase baterai kendaraan, sistem pendingin, arsitektur kelistrikan, komunikasi, pengemasan mekanis, perangkat lunak, strategi keselamatan, dan homologasi. Meningkatkan daya OBC biasanya memerlukan rekayasa dan validasi tingkat kendaraan daripada mengganti satu pengisi daya dengan pengisi daya lainnya.

Bagaimana sebaiknya produsen kendaraan listrik memilih antara 6,6 kW, 11 kW, dan 22 kW?

Bandingkan energi baterai yang biasanya perlu dipulihkan, jangka waktu pengisian daya yang diperlukan, infrastruktur AC di pasar sasaran, voltase baterai, konfigurasi fase, arsitektur termal, pengemasan, biaya, dan siklus kerja kendaraan. Peringkat daya OBC yang sesuai adalah yang memenuhi tujuan pengisian daya program kendaraan sekaligus menyesuaikan dengan infrastruktur AC yang tersedia, batasan baterai, arsitektur termal, pengemasan, dan margin sistem.