Можно ли использовать обычный автомобиль для зарядки электромобиля?

Давайте рассмотрим возможность зарядки электромобиля от обычного автомобиля.

Есть два варианта. Либо вы можете использовать аккумулятор и постепенно разряжать его, чтобы получать энергию, либо вы можете использовать генератор.

Ёмкость аккумуляторов обычно составляет около 50 Ач при напряжении 12 В. Таким образом, их энергия составляет 600 Ач. Но это при условии медленного разрядки аккумулятора в течение 20 часов. Закон Пекерта гласит, что если разряжать аккумулятор ёмкостью 50 Ач силой тока 150 ампер, а коэффициент Пекерта равен 1,25, то ёмкость аккумулятора составит всего 18 Ач. Это 216 ватт-часов.

Электромобиль потребляет примерно 180 ватт-часов на километр. Потери при зарядке составляют около 7 %, а если вы используете инвертор для преобразования 12 В в 230 В, то потери могут составить ещё 7 %, то есть в общей сложности 14 %. Таким образом, для получения 180 ватт-часов требуется 209 ватт-часов.

Таким образом, обычного автомобильного аккумулятора хватает всего на один километр. Это непрактично. С другой стороны, закон Пекерта снижает ёмкость аккумулятора только из-за медленных химических реакций. Если дать обычному автомобильному аккумулятору отдохнуть, он не разрядится и сможет снова запустить двигатель.

Другая возможность заключается в том, что энергию вырабатывает генератор. Как правило, обычные электромобили нельзя заряжать со скоростью ниже 8 ампер (поскольку 8 ампер — это рекомендуемая скорость зарядки для разъёмов Schuko), хотя я уверен, что в меню Tesla есть опция для всего, кроме кухонной раковины. Таким образом, 8 ампер умножить на 230 вольт — это 1840 ватт. Чтобы обеспечить мощность 1840 Вт при потерях в инверторе 7 %, требуется мощность 1978,5 Вт, что соответствует 165 амперам.

Это сработает только в том случае, если в вашем автомобиле установлен генератор мощностью не менее 165 ампер и у вас есть доступ к 12-вольтовому инвертору мощностью 2000 ватт. Обратите внимание, что генератор мощностью 165 ампер не будет выдавать 165 ампер на холостом ходу, поэтому вам нужно как минимум утроить число оборотов в минуту (для этого нужно постоянно нажимать на педаль акселератора). Это, скорее всего, как минимум утроит расход топлива двигателем: с 0,5 литра в час (обычный расход на холостом ходу) до 1,5 литра в час плюс увеличение расхода, вызванное генератором. При КПД генератора 58 % и КПД инвертора 93 % мощность двигателя составляет 1840 Вт, или 3411 Вт. При предельной эффективности двигателя 25 % при низкой нагрузке это составляет 13 645 Вт бензина (13,645 кВт). Один литр бензина содержит около 34 МДж или 9,4 кВт⋅ч энергии, поэтому такая нагрузка на генератор обеспечивает дополнительный расход топлива в размере около 1,5 литра.

Таким образом, расход топлива уже составляет 3 литра в час: половина — из-за трения в двигателе и потерь при перекачке, половина — из-за дополнительной нагрузки от генератора.

Мощность 1840 Вт после вычета потерь при зарядке составляет 1711 Вт, что обеспечивает запас хода в 9,5 км/ч.

Таким образом, вы расходуете 3 литра на 9,5 километра или 31,6 литра на 100 км. Не знаю, можно ли это назвать экономичным расходом, но я бы так не сказал.

У меня есть идея получше: используйте генератор Honda EU22i, который обеспечивает непрерывную мощность в 1800 Вт. Он едва ли сможет зарядить электромобиль на минимальной мощности. У него 3,6-литровый топливный бак, и он работает 3,2 часа при максимальной нагрузке, то есть расходует 1,125 литра в час, в то время как автомобиль расходовал 3 литра в час. Это сократит расход топлива на треть.

Кроме того, Honda EU22i настолько компактна, что её можно переносить в руках и ставить в любом месте, не беспокоясь о том, что не хватит места для парковки. Также Honda EU22i не требует постоянного нажатия на педаль акселератора для поддержания идеальных оборотов двигателя, иначе вы рискуете разрядить 12-вольтовую стартерную батарею.

Нет, ты не можешь.

Что ж, возможно, у вас и получится, но вряд ли это будет осуществимо.

Электромобили обычно имеют две отдельные электрические цепи.

Один работает от обычного напряжения 12 В и подключен ко всей общей электронике, которая есть во всех других типах автомобилей. Лампочки, радио, во многих случаях также стартер для бензинового двигателя, если он вообще есть (а в Leaf его нет, если я не ошибаюсь).

Другой работает при напряжении от 96 до 300 В (в зависимости от марки и т. д.), которое подаётся на двигатели.

Почему? — спросите вы.

Что ж, если мощность электродвигателя составляет 30 кВт, что очень скромно для электромобилей, но я думаю, что у Leaf она примерно такая же, то это будет:

• 30 000 Вт / 12 В = 2500 А при напряжении 12 В


• 30 000 Вт / 48 В = 625 А при напряжении 48 В


• 30 000 Вт / 96 В = 312,5 А при напряжении 96 В


• 30 000 Вт / 150 В = 200 А при напряжении 150 В


• 30 000 Вт / 300 В = 100 А при напряжении 300 В

Как видите, для подачи питания на двигатели требуется довольно большой ток при напряжении всего 12 В, и только при напряжении 150 В это становится реально осуществимым.
В некоторых автомобилях, насколько я знаю, установлен аккумулятор на 96 В, и двигатели работают таким образом, что на последних участках проводки, ведущих к двигателю, напряжение достигает сотен вольт.

Но даже если контроллер будет находиться рядом с аккумуляторами, то для входного напряжения 12 В и силы тока 2500 А потребуется добавить дополнительные опорные балки, если посмотреть на поперечное сечение металла, необходимое для того, чтобы выдержать такую нагрузку без потерь.

Итак, если вы хотите это сделать, вам понадобится:

1. Повышающий преобразователь напряжения с 12 В на любое необходимое напряжение (которое может отличаться в зависимости от производителя, если только вы не используете входное напряжение 230 В переменного тока)


2. Запустите двигатель на оборотах выше 3000 об/мин, чтобы получить максимальную отдачу от генератора (при этом расходуется много топлива)


3. Толстые Кабели


4. потребуется ОГРОМНОЕ количество терпения (и топлива), поскольку ваш генератор обычно может выдавать мощность от 1,5 до 5 кВт, в зависимости от размера и типа вашего автомобиля, часть которой всегда расходуется самим автомобилем. (А ёмкость этих аккумуляторов обычно составляет от 10 до 80 кВт⋅ч, насколько мне известно)

РЕДАКТИРОВАНИЕ/дополнение на основе вашего комментария:

Для ясности: если мне не изменяет память, у подключаемого к сети Prius есть запасная батарея на 4 кВт⋅ч, а реальный запас хода составляет около 15 км по ровной дороге (здесь, в Нидерландах, это очень хороший показатель), что составляет примерно 10 миль, плюс-минус. В некоторых ситуациях запас хода может составлять 15 миль, и, насколько я знаю, сами производители заявляют о 18 милях. В любом случае, для зарядки такого автомобиля потребуется от 0,3 до 0,8 кВт⋅ч в зависимости от поездки. Возможно, Leaf расходует в среднем 0,25 кВт⋅ч на милю, потому что у него нет топливной системы, которую нужно таскать с собой, но я знаю только людей с подключаемыми гибридами Prius и Outlander, а заводским данным доверять нельзя.

Маловероятно, что автомобильная зарядка сможет обеспечить мощность в 1,5 кВт, поскольку генераторы рассчитаны примерно на ({все, что нужно автомобилю} + {что можно добавить}) * 1,3; таким образом, обычно от автомобиля можно получить не более 50 % фактической мощности генератора, а то и меньше, при работе двигателя на оптимальной для генератора частоте вращения.

Обратите внимание, что я говорю «генератор на оптимальных оборотах». Эти обороты почти никогда не являются оптимальными для работы двигателя без нагрузки, поэтому расход топлива будет значительно ниже оптимального.

Если бы я оценивал ситуацию с точки зрения реального мира, то сказал бы, что вы могли бы получить 600 Вт (= уже 50 А!!) от любого автомобиля среднего размера, возможно, 1 кВт — от большого, а маленький/экономичный автомобиль не даст вам больше 400 Вт максимум. Так что давайте помечтаем, зная, что это никогда не сработает:

У вас есть источник питания мощностью 1 кВт и напряжением 12 В или, как говорится, с неба не падает: 15 В.

Это значит: 1000 Вт / 15 В =~ 66 А

Допустим, у вас есть кабели сечением 10 мм² (уже довольно толстые для перемычек), которые идут к преобразователю, преобразующему напряжение в 300 В постоянного тока (опять же, для наглядности: вы берёте максимально возможное напряжение, чтобы снизить силу тока, что позволяет уменьшить потери, но мы скоро это увидим). Общая длина этих кабелей составляет всего 3 метра (то есть по 1,5 метра каждый), и они подключены к генератору, так что внутри автомобиля потерь нет (опять же, для наглядности).

Таким образом, сопротивление кабеля составляет около 2 миллиом на метр, что приводит к снижению напряжения на 132 милливольта на метр, то есть к общему снижению напряжения на 0,39 В (неправдоподобно округлено в меньшую сторону для «голубого неба»). Смешно, правда? Однако это означает, что ваша мощность уже снизилась на 26 Вт:

Мощность преобразователя: ~66 А * (15 В – 0,39 В) = ~974 Вт

И это без учёта контактного сопротивления от 5 до 35 миллиом на зажим, которое отнимает ещё как минимум 44 Вт. Но мы и этим пренебрежём.

Однако преобразование этого напряжения в высокое не происходит без потерь. С технической точки зрения, при таких масштабах лучшее, на что можно рассчитывать при любом реалистичном бюджете, — это КПД 85%. Так что мы с радостью округлим это значение до 90%.

Выходная мощность преобразователя при напряжении 300 В: 0,9 * 974 Вт = ~ 877 Вт.

При напряжении 300 В это всего лишь: 877 Вт / 300 В = ~ 2,9 А, которые можно легко передать на расстояние более 5 метров с помощью пары кабелей сечением 3 мм^2, так как их сопротивление составляет от 6 до 7 миллиОм на метр, что приводит к потерям на протяжении 10 метров всего в 0,7 Вт, а поскольку на этом этапе мы уже учли потери в размере почти 80 Вт, то можем легко ими пренебречь. То же самое касается потерь в соединителе. Также предполагается, что они равны нулю.

Итак, в этом голубом мире мы можем представить, что в автомобиле постоянно течёт поток мощностью 877 Вт при напряжении 300 В.

Маловероятно, что в самом автомобиле нет электроники, поскольку у него будет диапазон входного напряжения (например, от 250 до 350 В). Таким образом, снова возникают потери при преобразовании, но, вероятно, в обратном направлении, от 300 В до 180 с чем-то вольт, может быть? В любом случае, если речь идёт только о понижении или повышении напряжения, можно предположить, что эффективность составит около 85 %. Опять же, округлим до 90 %.

Таким образом, для аккумулятора мы получаем: 877 Вт * 0,9 = 789 Вт

Сейчас легко предположить, что любой тип аккумулятора просто поглощает энергию, а затем отдаёт её двигателю. В самых современных автомобилях используются литий-ионные аккумуляторы, которые на практике обеспечивают базовое поглощение до 97 % при зарядке до 1/10 их ёмкости. К счастью, при ёмкости 18 кВт·ч это составляет 1/10 или меньше, так что всё в порядке. Следует отметить, что на момент написания статьи некоторые бренды всё ещё используют никель-кадмиевые аккумуляторы, у которых гораздо более низкая эффективность зарядки. Было бы справедливее сказать, что в готовом накопительном устройстве с литиевыми элементами питания этот показатель, скорее всего, будет составлять около 92 % из-за необходимости в кондиционировании и запасе на весь срок службы. (Кстати, запас на 10 лет — это всё равно очень оптимистичный прогноз!).

Но я просто возьму 97 % в качестве окончательного результата: запасённая аккумулятором энергия за единицу времени: 0,97 * 789 = 765 Вт.

Зарядная скорость в милях в час, если мне разрешат вернуться к более реалистичным, а не идеальным показателям, будет составлять 382,5 Вт·ч на милю, то есть 2 мили в час.

Допустим, вы разрядились всего в 4 милях от места, где вам будет комфортно оставаться до тех пор, пока аккумулятор не зарядится настолько, чтобы вы могли продолжить путь. Вам понадобится как минимум 2 часа, но если температура немного ниже «рекомендуемой для деталей», вы можете разрядиться за полмили до того, как доберётесь до места, если будете слишком торопиться.

И чтобы полностью ответить на ваш комментарий: имейте в виду, что независимо от того, ждёте ли вы, пока друг отбуксирует вас, или ждёте, пока друг вас подзарядит, вы всё равно ждёте этого друга. Таким образом, вы фактически увеличиваете время ожидания на 2 часа. И это должен быть друг, у которого есть машина, способная выдавать 1 кВт в точке подключения, так что вы уже отсеиваете группу друзей только из-за этого требования, что ещё больше снижает ваши шансы. Хотя я заметил, что люди с маленькими машинами в определённых культурах, как правило, готовы ждать 4 часа, в то время как люди с большими машинами готовы ждать 2 часа. Но я не социолог, поэтому не буду это учитывать.

О, а ещё придётся потратить как минимум в 20 раз (интуиция подсказывает, что скорее в 100 раз) больше топлива, чем потребовалось бы для буксировки электромобиля в режиме «высвобождения»/«без сцепления» на расстояние более 4 миль.

Конечно, можно, если у вас в машине есть портативный генератор. Некоторые электромобили не заряжаются, если генератор перегружен и частота падает намного ниже 60 (или 50) герц. Возможно, потребуется отрегулировать регулятор или использовать генератор большей мощности. Кроме того, из-за отсутствия соединения нейтрали с заземлением на многих генераторах электромобили не заряжаются. Эту проблему можно решить с помощью одного куска провода.

Вы можете буксировать электромобиль и использовать его рекуперативное торможение, чтобы изменить его положение. Однако это может не сработать, если электромобиль полностью разряжен.

Пост старый, но я хочу поделиться своим опытом, поскольку я делал это в реальной жизни.
У меня Fiat 500e (точнее, у моей жены). Однажды она была так близка к тому, чтобы разрядить аккумулятор. Сейчас есть приложение под названием Chargepoint или другие приложения, которые показывают зарядные станции и «открытые розетки», где можно зарядить машину. Так что вероятность того, что у вас разрядится аккумулятор, не доехав до какой-либо станции или розетки, очень мала. НО я всё равно хотел это сделать, «на всякий случай», а ещё потому, что я живу во Флориде, где случаются ураганы, и я всегда хочу иметь план Б.
Поэтому я купил инвертор мощностью 3000 Вт, преобразующий 12 В в 110 В. Проще простого. У меня Jeep Grand Cherokee Limited 1999 года выпуска со штатным генератором на 120 ампер, но я сделал стандартную модернизацию генератора (прямая установка) для Dodge, и теперь он выдаёт 160 ампер, а стоит это меньше 90 долларов США. Стандартное зарядное устройство на 110 В выдаёт 12 ампер или 1350 Вт. Таким образом, для эффективного инвертора потребуется чуть больше 100 ампер при напряжении 12 В, чтобы выдавать 12 ампер при напряжении 110 В. Я подключил инвертор самыми короткими и толстыми кабелями, какие только смог найти, и, не выключая джип, подключил к нему фиат, и — вуаля! — он заряжается. Напряжение 110 В, так что он будет заряжаться примерно 10 км в час. Не самый лучший сценарий.

Ещё одна идея, которая пришла мне в голову, — это буксировка автомобиля. Если автомобиль заведён, он будет вырабатывать энергию во время движения, чтобы подзарядить аккумулятор. В этом случае рекуператор Fiat может вырабатывать до 36 кВт⋅ч (об этом говорит экран...). Таким образом, если сильно тянуть за автомобиль, он полностью зарядится менее чем за 40 минут... ха-ха-ха. В общем, я подумал, что можно использовать два инвертора, чтобы получать на выходе 240 В в два этапа и быстрее заряжать машину, добавив дополнительный генератор.

Я не эксперт по электромобилям, но полагаю, что они предназначены для зарядки только от бытовой электросети (110 В, 220 В). Поскольку в неэлектрических автомобилях обычно используется электрическая цепь на 12 В, это было бы невозможно без «инвертора», повышающего напряжение до уровня сетевой розетки. Даже в этом случае вам, вероятно, пришлось бы сидеть с «пусковыми проводами» несколько часов, чтобы зарядить автомобиль и доехать до дома. Возможно, вам будет удобнее отбуксировать электромобиль к зарядной станции.