USER
新能源汽车使用7kW 交流慢充和外面的直流快充,哪个充电时损耗更高?7kW 交流慢充的电流大概30A,44度电池大概需要7个小时;使用外面直流快充桩,假如功率是70kW,充满需要1小时,但是充电电流最大180A左右。请计算一下哪种充电方式电损耗更多?
ASSISTANT
在比较新能源汽车使用7kW交流慢充和70kW直流快充的充电损耗时,需综合考虑线损和转换效率。以下是关键分析步骤:
1. 交流慢充(7kW)的损耗计算
- 输入电能:7kW × 7h = 49kWh
- 输出电能:44kWh(电池容量)
- 总损耗:49kWh - 44kWh = 5kWh
- 转换效率:车载充电机(OBC)效率约90%,线损约0.44kWh(假设线缆电阻0.1Ω)。
- 实际总损耗包括OBC转换(约4.45kWh)和线损(0.44kWh),总约4.89kWh。
2. 直流快充(70kW)的损耗计算
- 理论输入电能:70kW × 1h = 70kWh
- 矛盾:若输入70kWh,输出44kWh,损耗26kWh(效率仅62.8%),不合理。
- 实际修正:假设充电桩效率95%,线损0.65kWh(电阻0.02Ω),则输入电能为:
- 输出电能需求:44kWh + 0.65kWh = 44.65kWh
- 电网输入:44.65kWh / 0.95 ≈ 47kWh
- 总损耗:47kWh - 44kWh = 3kWh(含充电桩损耗2.35kWh + 线损0.65kWh)。
3. 关键结论
- 线损比较:快充电流更大(180A vs. 30A),线损更高(0.65kWh vs. 0.44kWh)。
- 总效率比较:快充因跳过车载充电机,转换效率更高(95% vs. 90%),总损耗更低(3kWh vs. 4.89kWh)。
- 用户数据问题:若按用户假设快充输入70kWh,则损耗高达26kWh,但此情况不现实,实际快充效率更高。
最终答案
在合理假设下,直流快充的总损耗更低(约3kWh),因其转换效率更高且充电时间短。但若按用户提供的错误数据(快充输入70kWh),则损耗更高,此情况不符合实际。实际使用中,快充是更高效的选择。
USER
我给出的快充功率70kW,但实际充电功率并不是恒定70kW 呀,功率会随着电池soc的增高而降低的。所以快充充满一般都需要1小时。请再计算看看
ASSISTANT
在考虑快充功率动态变化的情况下,重新计算两种充电方式的损耗如下:
1. 直流快充(动态功率)损耗计算
假设条件:
- 电池容量:44kWh
- 充电时间:1小时(总耗时)
- 充电功率曲线:前80% SOC(0-35.2kWh)以70kW充电,后20% SOC(35.2-44kWh)功率逐步下降至约9kW,平均功率约为 44kW(总输入能量需满足电池容量+损耗)。
- 充电桩效率:95%(含AC/DC转换损耗)
- 线缆电阻:0.02Ω(快充高压线缆更粗,电阻更低)
- 充电电压:400V(直流快充典型电压)
计算步骤:
- 输出到电池的电能:44kWh
- 充电桩输入电能(含效率损耗):
\text{输入电能} = \frac{44\ \text{kWh}}{0.95} \approx 46.3\ \text{kWh} - 线损计算(动态电流积分简化):
- 平均电流:
I_{\text{avg}} = \frac{\text{平均功率}}{\text{电压}} = \frac{44\ \text{kW}}{400\ \text{V}} = 110\ \text{A} - 线损能量:
P_{\text{线损}} = I_{\text{avg}}^2 \cdot R \cdot t = (110)^2 \cdot 0.02 \cdot 1 \approx 242\ \text{Wh} = 0.24\ \text{kWh}
- 平均电流:
- 总损耗:
- 充电桩损耗:46.3kWh - 44kWh = 2.3kWh
- 线损:0.24kWh
- 合计:2.3 + 0.24 = 2.54kWh
2. 交流慢充(7kW)损耗计算
假设条件:
- 充电功率:7kW(恒定)
- 充电时间:7小时(44kWh / 7kW ≈ 6.3小时,取整为7小时)
- 车载充电机(OBC)效率:90%
- 线缆电阻:0.1Ω(家用交流线缆较长,电阻更高)
- 充电电压:230V(单相交流)
计算步骤:
- 输入电能:
7\ \text{kW} \times 7\ \text{h} = 49\ \text{kWh} - OBC输出电能(考虑效率):
49\ \text{kWh} \times 0.9 = 44.1\ \text{kWh} - 线损计算:
- 电流:
I = \frac{P}{V} = \frac{7000\ \text{W}}{230\ \text{V}} \approx 30.4\ \text{A} - 线损能量:
P_{\text{线损}} = I^2 \cdot R \cdot t = (30.4)^2 \cdot 0.1 \cdot 7 \approx 649\ \text{Wh} = 0.65\ \text{kWh}
- 电流:
- 总损耗:
- OBC损耗:49kWh - 44.1kWh = 4.9kWh
- 线损:0.65kWh
- 合计:4.9 + 0.65 = 5.55kWh
3. 结论对比
指标 | 直流快充(动态功率) | 交流慢充(7kW) |
---|---|---|
总损耗 | 约2.54kWh | 约5.55kWh |
损耗比例 | 5.8%(44kWh电池) | 12.6% |
核心原因 | 转换效率高(95%)、时间短、线损低 | 转换效率低(90%)、时间长、线损高 |
最终答案
即使考虑快充功率随SOC动态下降的情况,直流快充的总损耗(约2.54kWh)仍显著低于交流慢充(约5.55kWh)。核心原因在于:
- 快充跳过车载充电机,直接由高效充电桩(95%)完成AC/DC转换;
- 快充时间短(1小时),线损积累更少,尽管电流较大,但高压线缆电阻更低;
- 慢充因充电时间长(7小时)且OBC效率低(90%),累计损耗更高。
实际建议:若需减少充电损耗,优先选择直流快充;若考虑电池寿命,可适当使用慢充平衡。