تفاوت شارژر AC با DC چیست؟

مقدمه

تمام خودروهای برقی موجود در بازار ایران دارای دو پورت شارژ AC و DC هستند. البته به جز چند مورد استثناء مثل هونگچی EQ5 و ونوسیا وی آنلاین که با هدف کاهش وزن و همچنین قیمت تمام شده، دارای شارژر داخلی و پورت شارژ AC نیستند و فقط پورت شارژ DC دارند. حال این پرسش پیش می‌آید که اصلاً چه نیازی به دو نوع شارژر هست؟ تفاوت شارژر AC با DC چیست؟ کدامیک برای شارژ یک خودروی برقی گزینه بهتری هستند: شارژر AC یا DC؟

این مطلب را مطالعه بفرمایید تا پاسخ این پرسش‌ها و سایر پرسش‌های مرتبط را دریافت نمایید.

تفاوت شارژر AC با DC

ولتاژ و جریان باتری خودروهای برقی از نوع «یکسو» (DC مخفف Direct Current) می‌باشد. اما ولتاژ و جریان برقی شهری از نوع «متناوب» (AC مخفف Alternating Current) با سطح ولتاژ استاندارد 220 ولت و فرکانس 50 هرتز است. پس برای تبدیل جریان AC برق شهری به DC مناسب برای شارژ باتری، به «یکسوساز» (Rectifier) نیاز داریم.

ساختار

اگر یکسوساز داخل خودرو نصب شده باشد، به آن «شارژر داخلی» ( OBC مخفف On-Board Charger) می‌گویند. شکل 1 یک OBC از نوع سه‌فاز با ماکزیمم توان 22 کیلووات را نشان می‌دهد:

شکل 1 – شارژر داخلی خودروی برقی (OBC)

حجم و وزن یک شارژر با توان آن نسبت مستقیم دارد. به زبان ساده یعنی هر چه یک شارژر قویتر باشد، سنگین‌تر و بزرگتر خواهد بود. اما در خودروهای برقی وزن پارامتر بسیار مهمی است. چون پک باتری این خودروها به خودی خود بسیار سنگین است و طراحان تا حد امکان سعی می‌کنند که وزن سایر تجهیزات را کاهش دهند. همچنین در هر نوع خودرو، محدودیت فضا نیز وجود دارد. به این دو دلیل، درخودروهای برقی OBC با توان بالا نصب نمی‌گردد.

یادآوری مهم

علت اصلی زمان شارژ طولانی با برق شهری AC همین نکته فوق یعنی محدویت وزن و حجم و به تبع آن، توان OBC قابل نصب در خودروهای برقی می‌باشد.

در شکل 2 دیاگرام شارژ باتری خودروی برقی توسط OBC را مشاهده می‌نمایید:

شکل 2 – دیاگرام شارژ باتری خودروی برقی توسط شارژر AC داخلی (OBC)

باید توجه کنید که وسایلی که در بازار به نام «شارژرهای AC» یا «شارژرهای خانگی» شناخته می‌شوند، در حقیقت «شارژر» به مفهوم دقیق و فنی نیستند. چون تبدیل شکل موج در آنها انجام نمی‌شود و OBC است که وظیفه تبدیل شکل موج و شارژ باتری را بر عهده دارد. این وسایل حاوی سیستم‌های حفاظت و نمایش هستند که هم از OBC در برابر نوسانات برق شهری شامل افزایش یا کاهش بیش از حد ولتاژ محافظت می‌نمایند و هم پارامترهای شارژ مانند جریان، ولتاژ، توان و جمع انرژی مصرفی بر حسب کیلووات-ساعت را نمایش می‌دهند. پس نام اصلی آنها «کنترلر و محافظ شارژ AC خودروهای برقی» است که به اشتباه، با عنوان «شارژر AC» نامیده می‌گردند. این وسایل در دو نوع قابل حمل (پرتابل) و دیواری (وال‌باکس) موجود هستند. شکل‌های 3 و 4 به ترتیب دو نوع پرتابل و وال‌باکس را نشان می‌دهند:

شکل 3 – شارژر AC نوع پرتابل با توان 7 کیلووات

شکل 4 – شارژر AC نوع دیواری با توان 7/6 کیلووات

در شکل 5 نمای داخلی یک شارژر AC (در اصطلاح رایج در بازار) را مشاهده می‌نمایید:

شکل 5 – نمای داخلی یک شارژر AC دیواری

محل نصب

در نقطه مقابل چون شارژرهای DC خارج از خودرو قرار دارند، گاه به آنها «شارژر خارجی» (Off-Board Charger) نیز می‌گویند. این شارژرها برای توان‌های بالای 22 کیلووات طراحی شده‌اند و بسیار سنگین و حجیم هستند. به همین خاطر استفاده شخصی از آنها توجیه اقتصادی ندارد و در ایستگاه‌های شارژ عمومی خودروهای برقی نصب می‌گردند.

در شکل‌های 6 و 7 به ترتیب نمای بیرونی و داخلی یک شارژر ایستگاهی DC (که در اصطلاح به فست شارژ نیز معروف است) را ملاحظه می‌نمایید:

شکل 6 – نمای بیرونی و ابعاد (بر حسب میلیمتر) یک شارژر ایستگاهی DC

شکل 7 – اجزای داخلی یک شارژر ایستگاهی DC

شارژرهای DC دارای امکانات بیشتری مانند امکان پرداخت هزینه شارژ از طریق کارت‌های اختصاصی یا بانکی نسبت به شارژرهای AC هستند. همچنین، کنترل این شارژرها از راه دور از طریق پروتکل شبکه ویژه این نوع شارژرها (OCPP مخفف Open Charge Point Protocol) مقدور می‌باشد.

دو نکته قابل ذکر شکل 6 عباتند از:

1. شارژرهای DC معمولاً دارای دو گان (Gun) شارژ برای شارژ همزمان دو خودروی برقی هستند که یکی از نوع GB/T و دیگری از نوع CCS2 می‌باشد.
2. شکل ظاهری شارژر DC در ایستگاه شارژ از دور شبیه پمپ بنزین ایستگاه سوخت‌گیری می‌باشد.

تفاوت شارژر AC با DC از لحاظ توان و سرعت شارژ

مطابق جدول 1، شارژرهای AC (از این به بعد در این مطلب مطابق توضیحات بالا جهت جلوگیری از سردرگمی نسبت به اصطلاح رایج در بازار، این «کنترلر» را «شارژر AC» اطلاق می‌نماییم) در بازه 16 آمپر تک‌فاز تا 32 آمپر سه‌فاز موجود هستند:

جدول 1 – جریان و توان شارژرهای AC رایج در بازار

ورودی برق شهر شارژرهای DC ثابت (چه ایستگاهی و چه دیواری) از نوع سه‌فاز است. اما شارژرهای پرتابل DC شامل 3/7 و 7/4 کیلووات دارای ورودی تک‌فاز هستند.

جدول 2 – جریان و توان شارژرهای DC رایج در بازار

لازم به ذکر است که در خارج از ایران شارژرهای DC با توان بالاتر از 240 کیلووات نیز موجود است.

نتایج حاصل از مقایسه توان شارژرهای AC نسبت به DC

با مقایسه جداول 1 و 2 به نتایج زیر می‌رسیم:

1. با توجه به اینکه ماکزیمم توان ورودی پورت شارژ AC اکثر خودروهای برقی موجود در بازار بین 6/6 تا 7 کیلووات و ماکزیمم توان پورت DC آنها بیش از 30 کیلووات است، پس سرعت شارژ با شارژرهای DC بسیار بیشتر از شارژرهای AC می‌باشد.
2. در یک اصطلاح بسیار غلط و رایج می‌شنویم که افراد دارای دانش فنی کم درباره خودروهای برقی، به شارژرهای AC دیواری (وال‌باکس) «فست شارژ» می‌گویند. این اشتباه ناشی از آن است که توان شارژرهای پرتابلی که شرکت‌های وارد‌کننده به صورت فابریک به همراه خودروها عرضه می‌نمایند، 16 آمپر معادل 3/7 کیلووات می‌باشند. بنابراین اشتباهاً به یک شارژر دیواری 7 کیلووات که دارای زمان شارژ نسبی کوتاه‌تر است، «فست شارژ» می‌گویند. در حالی که با مقایسه جداول 1 و 2 مشاهده می‌نماییم که عبارت «فست شارژ» را فقط باید به شارژرهای DC اطلاق نماییم.

تفاوت شارژر AC با DC از لحاظ قیمت

چون شارژرهای DC دارای یکسو‌ساز (Rectifier) و شارژرهای AC فاقد آن هستند، قیمت یک شارژر DC از یک شارژر AC با توان مساوی بیشتر است. گرچه در صورت پشتیبانی هر دو پورت شارژ خودرو از توان آنها، سرعت شارژ هر دو مساوی می‌باشد.

هزینه

بررسی هزینه را دو بخش انجام می‌دهیم:

تفاوت شارژر AC با DC از لحاظ هزینه نصب

جهت نصب شارژرهای AC، هزینه‌های لازم عبارتند از:

1. کابل‌کشی با کابل سایز مناسب
2. سایر اقلام لازم برای نصب شامل داکت، فلکسی، بست، سینی کابل و پیچ و رولپلاک
3. اجرت نصاب برای کابل‌کشی، سوراخکاری یا کنده‌کاری مسیر (در صورت لزوم)، نصب و راه‌اندازی سیستم لود بالانسر (در صورت مجهزبودن شارژر به این سیستم) و راه‌اندازی و تست عملکرد صحبح شارژر

هزینه‌های احداث یک ایستگاه شارژ DC عمومی عبارتند از:

1. خرید زمین
2. احداث پست برق شامل ترانسفورماتور و تابلوهای کنترلی و حفاظتی
3. خرید انشعاب از شرکت برق منطقه‌ای محل
4. احداث مراکز خرید و تفریح و رستوران جهت استفاده سرنشنینان خودروهای برقی در طول مدت شارژ
5. سایر هزینه‌ها مطابق شارژر AC

تفاوت شارژر AC با DC از لحاظ هزینه بهره‌برداری

به دلایل زیر هزینه هر کیلووات-ساعت شارژ در یک ایستگاه شارژ DC عمومی بسیار بیشتر از شارژرهای AC خانگی است:

1. هزینه احداث یک ایستگاه شارژ عمومی بسیار بالاست که در قیمت هر کیلووات-ساعت شارژ سرشکن می‌گردد.
2. تعرفه برق ایستگاه‌های شارژ عمومی بر پایه «تعرفه تجاری» است. در حالی که تعرفه برق شارژرهای AC همان «تعرفه خانگی» است که در ساعات استفاده برابر (از لحاظ پیک بار، میان‌باری یا کم‌باری)، کمتر از تعرفه تجاریست.

نوع کانکتور

در جدول 3 نوع کانکتور شارژرهای AC خانگی و DC ایستگاهی موجود در ایران را ملاحظه می‌نمایید:

لازم به ذکر است که در وضعیت فعلی، اکثریت خودروهای برقی موجود در بازار ایران به دلیل اینکه ساخت چین هستند و استاندارد GB/T نیز استاندارد ملی کانکتور شارژر خودروهای برقی این کشورست، دارای پورت‌های شارژ AC و DC از نوع GB/T هستند.

اما استثنائاتی نیز در این زمینه وجود دارد:

به عنوان مثال خودروهای MG، چری، فونیکس، تیگو و اسکای‌ول با اینکه ساخت چین هستند، اما دارای پورت شارژ AC از نوع Type 2 و DC از نوع CCS2 هستند.

شکل 8 تمام کانکتورهای رایج در دنیا را نشان می‌دهد:

شکل 8 – تمام کانکتورهای شارژ AC و DC رایج در دنیا (به غیر از تسلا)

لازم به ذکر است که کانکتورهای Type 1 و CCS1 و CHAdeMO در ایران رایج نیستند. همچنین کانکتورهای تسلا در شکل فوق لحاظ نشده‌اند.

زیرساخت لازم

همانطور که در بخش هزینه‌ها توضیح دادیم، برای احداث یک ایستگاه شارژ عمومی DC نیاز به خرید زمین و احداث پست برق و تأسیسات فنی و رفاهی جانبی هست. اما شارژر AC نیاز به زیرساخت ویژه‌ای ندارد و معمولاً در وضعیت فعلی هر مجتمع مسکونی یا تجاری قابل نصب است.

ضرر برای باتری

زمان کوتاه‌تر شارژ در ایسنگاه‌های شارژ DC نسبت به شارژرهای AC خانگی به خاطر تزریق جریان بالا به باتری خودروست که به بهای کاهش عمر مفید باتری و همچنین ظرفیت آن تمام می‌شود. تمامی شرکت‌های خودروساز و همچنین سازندگان بزرگ باتری مثل BYD و CATL این توصیه را می‌نمایند:

شارژ سریغ در ایستگاه‌های شارژ را فقط به محدود زمان‌های اضطراری (مثل مسافرت) نمایید که زمان رسیدن به مقصد اولویت بیشتری نسبت به عمر مفید باتری برای شما دارد. وقتی از فرصت کافی (مثل پارک خودرو از شب تا صبح در پارکینگ خانه) برخوردارید، بهتر است که از جریان شارژ متعادل شارژرهای خانگی AC (پرتابل یا وال‌باکس) بهره ببرید.

وابستگی به اینترنت

ایستگاه‌های شارژ DC عمومی به دلایل زیر به اینترنت وابسته هستند که در صورت قطع اینترنت به هر دلیل، خدمات زیر در دسترس نخواهند بود:

1. پرداخت هزینه شارژ با کارت‌های بانکی بر بستر شبکه بانکی کشور
2. چک در دسترس بودن ایستگاه از لحاظ عدم قطع برق
3. چک در دسترس بودن جایگاه‌های شارژ از لحاظ پر نبودن

در مقابل، شارژرهای AC خانگی وابستگی الزامی به اینترنت ندارند.

جدول خلاصه تفاوت شارژر AC با DC

در جدول 3 چکیده جزییات مقایسه فوق را مشاهده می‌نمایید:

نتیجه‌گیری

شارژرهای AC خانگی از مزیت قیمت پایین و سهولت نصب و راه‌اندازی برخوردارند و به باتری خودروی برقی آسیبی وارد نمی‌نمایند. در نقطه مقابل، تنها مزیت شارژرهای DC ایستگاهی در زمان شارژ کوتاه است. زیرا قیمت و سایر هزینه‌های احداث زیرساخت‌های لازم برای یک ایستگاه شارژ بسیار بالا می‌باشد. در ضمن، در صورت استفاده مداوم در درازمدت به باتری خودرو صدمه وارد می‌نمایند.

مطالعه بیشتر

• تفاوت بین شارژرهای سطح 1 و 2 و 3
• معرفی تکنولوژی شارژ دو طرفه
• مزایای یک خودروی برقی بر بنزینی
• سطح مقطع کابل شارژ خودروی الکتریکی
• پاسخ به پرسش‌های رایج درباره خودروهای برقی