知識充電站 Charging 101

不要因為覺得自己做不到,就放棄一件事!  — 昌達.科赫哈(Chanda Kochhar)ICICI 執行長

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什麼是電動車充電樁?


電動車充電樁( EV Charger)是用來為電動車(Electric Vehicle,簡稱EV)充電的設備,也稱為電動車供電設備(Electric Vehicle Supply Equipment,簡稱EVSE),讓能電動車補充足夠的能源以順利的運行,類似於協助燃油汽車添加燃料的加油機一樣。而有規劃設置充電樁的地點,稱之為充電站(Charging Station)。


作為電動車的配套設備,充電樁因為電動車的出現而誕生,更隨著電動車市場需求的擴張而逐漸普及,儼然成為生活的必需品之一。

一、充電原理與模式

充電樁的充電原理主要是協助將電力從電網轉移到車輛的電池系統。依據不同的用途與形式,分成以下主體做介紹:

(一) 充電原理

1. 交流電充電 ( AC Charging )

電網供應交流電(Alternating Current,簡稱AC),透過充電樁,和安裝在車輛中的 AC/DC 轉換器,即車載充電器(On Board Charger,簡稱OBC),將交流電轉換為直流電(Direct Current,簡稱DC),再輸入電動車的電池。但由於OBC安裝在車內,受限於體積及重量限制,因此充電功率不高,充電速度也較慢、需要時間較長,應用在慢速、中速充電

AC充電樁的充電方式因需要較長時間的停車充電,如需充滿電平均需要3-8小時,通常應用在住家、辦公大樓、餐廳、百貨公司、量販賣場、甚至是過夜的飯店、民宿等,都很適合設置AC充電樁。除了個人需求使用之外,在商業用途不僅能提供顧客良好的購物及住宿體驗,也吸引電動車車主駐足據點,停留消費,讓您的業務脫穎而出,更能展現企業對於永續發展的承諾。

【AC充電樁的優勢】成本較低、安裝方便、保護電池壽命、通用性高、能源利用效率高等。

2. 直流電充電 ( DC Charging )

電網供應AC,透過充電樁的AC/DC 轉換後,再將DC輸入電動車的電池。此方式在DC充電樁中已安裝了適當的功率電子設備,因無須透過OBC的轉換,DC充電樁本體設計較無體積上的限制,可設計多組充電模塊以提升充電功率,因此充電速度較快,應用在快速充電。

DC充電樁的充電方式大幅縮短EV充電的時間,如需充滿電平均需要30分鐘-1小時(視EV電池、充電樁實際功率而有所差異),因此很適合短暫休息停留的EV車主使用,如便利商店、加油站、交流道附近、高速公路服務區、工廠、商業辦公大樓、餐廳、大型商場,乃至於計程車、公車等商業車隊皆可使用。

因DC充電樁整體涉及更高的電壓與電流,在設計上會更加複雜,須特別安裝大功率線路,所以建置成本較高,常應用在商業用途,協助您減輕顧客的續航里程焦慮,並提供更快速便捷的服務。

【AD充電樁的優勢】充電速度快、支援大容量電池、適合長途旅行、提高車輛對充電樁的使用率、應用更先進技術等。

(二) 充電單位與充電時間的計算

計算電器容量的功率單位為「瓦特」(Watt,簡稱W),而「1,000W」的容量可簡寫為「1kW(瓩)」,以此類推,常見的單位尚有1MW (千瓩)(1000kW)、GW (百萬瓩) (1000MW)。

那一度電是什麼? 我的車充飽電後可以跑多遠呢?

1. 什麼是「一度」電?

所謂「1度電(1kWh)」就是耗電量1kW(瓩)的用電器具,連續使用1小時(h)所消耗的電量,為能量單位,計算公式為:1度電(1kWh)= 1kW(瓩) * 1h(小時)

2. 我的車充電大概要充多久?

電動車電池容量單位為 kWh,是指電池儲存電量的大小。目前常見的電動車電池的容量約60-80kWh,隨著技術發展,不同廠牌也有更高階的車款,如奧迪Q8 e-tron高階車型電池容量為114 kWh。

電動車充電時間計算方式為:充電時間(小時)=電池容量(kWh) / 充電功率(kW)

讓我們來做個簡單的練習:

假設有一輛電動車,它的電池容量為90kWh,使用180kW的充電樁充電,在不考慮其他因素的情況下,會大概需要多久的時間才能充飽電呢?

90 kWh / 180 kW=0.5小時


大概需要半小時。

影響電池容量有很多因素,如溫度、電池活性物質的多寡、放電終止電壓等等,因此計算數值的方式為計算「大概」提供參考,還是要依照實際電池與充電狀況為主。

3. 我的電動車可以跑多遠?

電動車可以跑多遠主要為計算其能源效率,也就是能耗,需經過耗能測試才會知道實際的數字,計算方式為「一度電可以跑多少公里」,單位為「km/kWh」。

依據每台電動車型號及駕駛習慣的不同,電動車的能耗有所差距,平均每度電可行駛約4~6公里。

讓我們將練習進行簡單的延伸:

假設有一輛電動車,使用180kW的充電樁充電,充電0.5小時,

1度電(1kWh)= 1kW(瓩) * 1h(小時)

以上充電使用了180 kW * 0.5 h = 90 kWh


再假設平均每度電可跑5公里進行計算

90 kWh * 5 km/kWh = 450 km


電動車可行駛大約450公里。

4. 續航里程四大測試標準

不少車主在考慮選購電動車時,對於續航里程會有所疑慮與擔憂,也就是所謂的「續行里程焦慮」。關於續航里程,計算單位為公里(Km),在不同的測試環境、條件和方式之下,會導致測試出來的里程數據也出現一定落差,目前國際常見的測試標準主要為以下三種:

𖡡 新歐洲駕駛週期測試規範 (New European Driving Cycle,簡稱NEDC )

由歐盟於1970年代制定的規範,透過關閉車上所有電子設備並使用大型風扇作為風阻進行測試,過程會分別模擬市區及非市區兩種駕駛狀態,最終給出續航里程的平均值。NEDC測試模擬的條件的設計,無考慮外在因素,與實際道路行駛的狀況有著極大差異,因此NEDC的測試結果數據大多特別漂亮,若是轉換到實際駕駛情境,現實數據會打折扣。

𖡡 全球輕型乘用車測試規程 (Worldwide Harmonized Light vehicles Test Procedure,簡稱WLTP )

歐盟於2017年改進的標準,與NEDC一樣是在實驗室的環境進行模擬測試。WLTP無考慮天氣、人為等外在因素,不過整體標準流程更加複雜且嚴謹,也加入諸多變數(根據車重、馬力來調整參數等),因此相較於NEDC,WLTP更符合電動車主實際行駛的狀況。

𖡡 美國環境保護署 (Environmental Protection Agency ,簡稱EPA )

為美國環境保護署制定,專屬於美國市場的測試標準。測試過程中,車輛充飽電需先熄火靜置24小時候方可進行測試,主要模擬市區與高速路段的真實情況,並且會頻繁進行加速與減速。

由於測試會考量溫度、重量、風阻等環境因素與人為變因,並且成績還要直接扣掉30%,因此被視為最嚴格的測試標準,結果數字不會太好看,但測試結果最貼近現實駕駛情況。

整體測試數據可靠度:EPA > WLTP > NEDC,不過因EPA主要為美國市場專屬標準,並未在其他國家使用,台灣比較常見的為NEDC與WLTP這兩種測試標準的數據。

而中國國產電動車市場,有另外專門針對國產輕型車輛特定的行駛狀況測試標準CLTC,簡單介紹如下:

𖡡 中國輕型汽車行駛工況 (China Light-duty Vehicle Test Cycle,簡稱CLTC )

測試過程有點像NEDC,全面模擬了車輛在中國城市道路、郊區公路等不同路況下的路況分析,測試結果反映電動車在中國現實駕駛情況。

(三) 如何挑選適合自己的充電樁? 自家可以安裝充電裝嗎?

選購EV的評估條件,除了評估燃油車、電車的能源開銷之外,其中充電的便利性更是車主關注的重點,比起在公共充電站排隊,如果在自家的停車位能安裝專屬自己的私人充電樁,不但不用浪費時間排隊、時間彈性,能輕鬆充滿電出門,更能享有專用電價,節省開銷。

1. 了解預計設置充電裝的環境

安裝充電樁的環境千千百百種,也會有不同的狀況,因此先了解計畫設置充電裝的環境是首要條件,更需要合格的專業人員協助評估、設置,並合乎當地法律規範等。

台電於第725期的台電月刊說明:獨棟的私人透天住宅,有自己的獨立車庫,是最為單純的,即無須經過其他人同意,可自行決定安裝充電樁,同時需要確認家裡電量足夠使用,剩下的只要解決配線的問題即可。

若是有管委會的集合式社區住宅或公寓大樓,附有地下停車場,安裝充電樁時則須取得管委會同意,無法自己說裝就裝。不論新建案或既有舊社區大樓,都能夠申請裝設家用充電樁,兩者申請流程基本上相同,「差異處只在申請人的名義」,新社區可能尚在興建,宜以建築執照起造人名義申請,而舊社區則是以管委會名義申請。

Source:台電月刊第725期 (visit the website)

2. 了解充電目的與需求

A 以日常行駛里程來評估:

   【里程短】如30-50公里,居家AC充電樁即足夠使用。

   【經常性長途通勤/出差/旅行】依路程狀況、預算等,可考慮DC快速充電樁的設置。

B 以充電頻率來評估:

  【居家過夜充電】居家AC充電樁即可滿足使用需求。

  【經常需要快速充電】可直接考慮DC快速充電樁的設置。

3. 了解您的EV的車款規格

A 車輛內建OBC的容量:

先確認EV的OBC的功率上限,避免不必要的開銷。舉例來說,假設EV的OBC功率上限為7.2kW,購置11kW等較高功率的AC充電樁,充電速度並不會有額外的提升,實屬為不必要的花費。

B 充電接口的規格:

如同手機充電Micro USB接口無法連接Lightning充電線一樣,不同廠牌或新舊車款的充電接口也需要做確認,確保充電接口規格相同,或是有合格的轉接頭可使用。

目前常見的接口包括Type 1 (SAE J1772)、Type 2 (Mennekes)、CHAdeMO、NACS、CCS1、CCS2、GB/T等,以及近幾年新規格 ChaoJi。

4. 選擇合適的充電樁

如果是居家夜間充電使用,可接受較常的充電時間,AC充電樁會是您的好選擇,安裝價格也較低。如果是開設超市/辦公室,長途旅行休息站等使用,有快速充電的需求,則可考慮DC充電樁,儘管安裝成本較高,但充電速度快,短暫休息或緊急充電需求接適用。

5. 預算考量

A 設備成本:

單純購買充電樁本體的費用,AC充電樁成本較低,DC充電樁成本較高。

B 安裝成本:

設置充電裝的費用,例如電力系統配置、安裝充電裝機具、專業人士聘雇等。

C 運營成本:

充電樁使用過程可能產生的開銷,包括電費、維護費用等。

6. 性能、防護係數等評估

A 智能充電管理:

可透過手機App監控和控制充電過程,設置充電時間,查看充電記錄等。

B 安全防護配置:

過載保護、短路保護和防水防塵等安全功能全面的充電樁,確保使用的安全。

7. 品牌、安規認證等

A 品牌信譽:

可根據個人喜好或商譽好的品牌做選擇。

B 安規認證:

依據當地國家規範,選擇認證完善的充電樁,保障產品符合規範,如CE、UL等。

C 售後服務:

品牌售後服務完善,更能安心使用。

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