电车充电损耗主要基于以下原理:
- 充电设备损耗:充电设备在工作时,其内部的功率变换电路、变压器等元件会存在电阻,电流通过这些元件时,会产生热量,导致一部分电能转化为热能而损耗掉。例如,充电器中的开关电源电路,在将交流电转换为适合电车电池充电的直流电过程中,由于开关管的导通电阻、变压器的铜损和铁损等因素,会有一定比例的电能损失。一般来说,充电设备的效率通常在85%-95%左右,这意味着有5%-15%的电能会在充电设备中损耗掉。
- 电池发热损耗:充电过程中,电池内部会发生一系列复杂的电化学反应。一方面,电池在充电时会有极化现象,即电池内部的电极电位偏离平衡电位,这会导致电池内阻增加,从而使一部分电能转化为热能散发出去。另一方面,当电池充电到一定程度后,可能会出现过充电现象,此时电池内部会发生水的电解等副反应,这些反应也会产生热量,造成电能的损耗。通常,电池充电时的发热损耗会随着充电电流的增大和充电时间的延长而增加。
- 线路电阻损耗:连接充电设备和电车的充电线路存在一定的电阻,当电流通过时,根据焦耳定律(其中为热量,I为电流,R为电阻,为时间),会有一部分电能以热能的形式损耗在线路上。线路越长、电阻越大,以及充电电流越大,线路电阻损耗就越明显。例如,使用较长的充电线或者充电线的材质不佳、线径较细时,都会导致线路电阻增大,进而增加电能损耗。
- 功率因数损耗:在交流充电时,充电设备和电车的充电系统中存在一些感性和容性元件,这会导致电流和电压之间存在相位差,从而使功率因数小于1。根据公式PUI(其中P为有功功率,U为电压,I为电流,为功率因数),在电压和电流一定的情况下,功率因数越低,实际用于充电的有功功率就越小,而无功功率则会在电网和充电设备之间来回传输,造成电能的损耗。一般来说,充电设备会通过一些功率因数校正电路来提高功率因数,但仍难以达到理想的1,所以功率因数损耗始终存在。