شارژ AC (AC charging)

شارژ AC (AC Charging) یا شارژ با جریان متناوب، متداول‌ترین روش شارژ خودروهای برقی (EVs) و هیبریدی‌های پلاگین (PHEVs) است که از برق AC (جریان متناوب) موجود در شبکه برق عمومی (Electricity Grid) (مانند پریزهای برق خانگی یا ایستگاه‌های شارژ AC عمومی) استفاده می‌کند. این روش برای شارژ در مکان‌هایی که خودرو برای مدت زمان طولانی پارک می‌شود، مانند منزل در طول شب یا محل کار در طول روز، ایده‌آل است. درک فرآیند شارژ AC، تفاوت آن با شارژ DC، و محدودیت‌های آن برای مالکان خودروهای برقی ضروری است.

نحوه کارکرد شارژ AC

باتری خودروی برقی انرژی الکتریکی را به شکل برق DC (جریان مستقیم) ذخیره می‌کند، اما شبکه برق در اکثر نقاط جهان برق AC را توزیع می‌کند. بنابراین، برای شارژ باتری از یک منبع AC، نیاز به تبدیل برق AC به DC وجود دارد. در روش شارژ AC، این تبدیل در داخل خود خودرو انجام می‌شود:

1. منبع AC: برق AC از شبکه برق (پریز خانگی، شارژر دیواری خانگی، یا ایستگاه شارژ AC عمومی) از طریق کابل شارژ به پورت شارژ AC خودرو (مانند پورت‌های Type 1 یا Type 2) وارد می‌شود.
2. شارژر داخلی (On-Board Charger – OBC): خودروهای برقی و هیبریدی پلاگین مجهز به قطعه‌ای به نام شارژر داخلی (OBC) هستند. این قطعه همانند یک شارژر برای دستگاه‌های الکترونیکی، برق AC ورودی را دریافت کرده و آن را به برق DC با ولتاژ و جریان مناسب برای باتری خودروی برقی یا باتری هیبریدی تبدیل می‌کند.
3. ذخیره‌سازی در باتری: برق DC تبدیل شده توسط OBC سپس به باتری ارسال شده و تحت نظارت سامانه مدیریت باتری (BMS) در آن ذخیره می‌شود.

بنابراین، در شارژ AC، شارژر خودروی برقی (EVSE – Electric Vehicle Supply Equipment) که در خانه یا مکان‌های عمومی نصب می‌شود، صرفاً به عنوان یک “واسط ایمن” عمل می‌کند که برق AC را از شبکه برق به خودرو منتقل کرده و ارتباطات اولیه (مانند شناسایی خودرو و آغاز فرآیند شارژ) را مدیریت می‌کند، اما فرآیند اصلی تبدیل AC به DC توسط شارژر داخلی (OBC) خودرو انجام می‌شود.

مقایسه با شارژ DC (شارژ سریع)

تفاوت اصلی و کلیدی بین شارژ AC و شارژ DC (شارژ سریع DC) در محل انجام فرآیند تبدیل برق AC شبکه به برق DC مورد نیاز باتری است:

• شارژ AC: تبدیل AC به DC در داخل خودرو توسط شارژر داخلی (OBC).
• شارژ DC: تبدیل AC شبکه به DC در خارج از خودرو توسط ایستگاه شارژ سریع DC.

این تفاوت در محل تبدیل، تأثیر مستقیمی بر سرعت شارژ دارد. شارژرهای داخلی (OBC) در خودروهای سواری معمولاً توان محدودتری (از حدود ۳ کیلووات تا ۲۲ کیلووات) دارند، در حالی که ایستگاه‌های شارژ سریع DC می‌توانند توان‌های بسیار بالاتری (۵۰ کیلووات، ۱۵۰ کیلووات، ۳۵۰ کیلووات و بالاتر) را مستقیماً به باتری خودرو تحویل دهند. به همین دلیل، شارژ AC به مراتب کندتر از شارژ DC است و برای افزودن حجم زیادی از برد پیمایش در زمان کوتاه مناسب نیست.

انواع شارژرهای AC (بر اساس توان خروجی)

• شارژرهای AC خانگی (سطح ۱ و سطح ۲):
  • شارژ با پریز خانگی استاندارد (Level 1): استفاده از پریز برق معمولی خانگی (با آداپتور همراه خودرو). بسیار کند (حدود ۱ تا ۲ کیلووات) و مناسب برای افزودن مقدار کمی برد در طول شب یا زمان‌های پارک بسیار طولانی.
  • شارژ با شارژر دیواری خانگی (Wallbox – Level 2): نصب شارژر دیواری اختصاصی در منزل یا محل کار که از اتصال قوی‌تر و ولتاژ/جریان بالاتر استفاده می‌کند. سرعت شارژ به مراتب بیشتر از پریز معمولی است (از ۳ کیلووات تا حدود ۲۲ کیلووات) و پرکاربردترین روش شارژ روزانه است.
• ایستگاه‌های شارژ AC عمومی: در مکان‌های عمومی مانند پارکینگ‌ها، مراکز خرید و… نصب می‌شوند و معمولاً سرعت‌های مشابه شارژرهای دیواری خانگی (از ۳ کیلووات تا ۲۲ کیلووات) را ارائه می‌دهند.

سرعت دقیق شارژ AC توسط پایین‌ترین مقدار بین توان خروجی شارژر، قابلیت اتصال برق محل، و حداکثر توان قابل پذیرش توسط شارژر داخلی (OBC) خودرو محدود می‌شود.

مزایای شارژ AC

• دسترسی گسترده: امکان استفاده از شبکه برق موجود در هر مکان (خانه، محل کار، پارکینگ‌ها).
• هزینه نصب پایین‌تر: شارژرهای AC (EVSE) نسبت به ایستگاه‌های شارژ سریع DC بسیار ارزان‌تر نصب می‌شوند.
• راحتی برای شارژ طولانی‌مدت: ایده‌آل برای مواقعی که خودرو برای چند ساعت یا تمام شب پارک می‌شود (مانند شارژ در منزل یا محل کار)، زیرا زمان زیاد برای شارژ مشکلی ایجاد نمی‌کند.
• استرس کمتر بر باتری: شارژ AC با توان پایین‌تر، گرمای کمتری تولید کرده و به طور کلی فرآیند ملایم‌تری برای باتری است که می‌تواند به حفظ عمر باتری در طولانی‌مدت کمک کند.

محدودیت‌های شارژ AC

• سرعت پایین: زمان بسیار بیشتری نسبت به شارژ DC برای افزودن برد قابل توجه نیاز دارد. برای شارژ در سفرهای طولانی یا زمانی که نیاز به شارژ سریع برای ادامه حرکت است، مناسب نیست.

ارتباط با خودروهای برقی و هیبریدی

شارژ AC روش اصلی شارژ روزانه برای اکثر مالکان خودروهای برقی تمام باتری‌دار (BEVs) و هیبریدی‌های پلاگین (PHEVs) در سطح جهان است. تمام این خودروها مجهز به شارژر داخلی (OBC) هستند و حداکثر توان شارژ AC قابل پذیرش خودرو یکی از مشخصات فنی مهم آن‌هاست.

شارژ AC در زیرساخت شارژ خودروهای برقی در ایران

شارژ AC در حال حاضر پرکاربردترین روش شارژ خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران محسوب می‌شود. مالکان در ایران می‌توانند از پریزهای برق استاندارد خانگی (برای شارژ بسیار کند) یا با نصب شارژرهای دیواری خانگی (Wallbox) با توان بالاتر، خودروی خود را در منزل یا محل کار شارژ کنند. همچنین، بخش قابل توجهی از ایستگاه‌های شارژ عمومی که در مراحل اولیه توسعه زیرساخت شارژ خودروی برقی در ایران نصب شده‌اند، شارژرهای AC هستند که امکان شارژ با توان‌های متوسط را در مکان‌های عمومی فراهم می‌کنند.

با توجه به اینکه شارژ سریع DC هنوز در تمام نقاط ایران به طور گسترده در دسترس نیست، شارژ AC (به‌خصوص با شارژر دیواری خانگی) نقش کلیدی در تأمین انرژی روزمره خودروهای برقی در ایران ایفا می‌کند. سرعت شارژ AC در ایران نیز توسط حداکثر توان شارژر و ظرفیت شارژر داخلی (OBC) خودروهای وارداتی محدود می‌شود.

نتیجه‌گیری

شارژ AC (AC Charging) روش استاندارد و متداول شارژ خودروهای برقی و هیبریدی پلاگین است که از برق AC شبکه برق استفاده کرده و تبدیل آن به برق DC را در داخل خودرو توسط شارژر داخلی (OBC) انجام می‌دهد. این روش به دلیل دسترسی گسترده، هزینه نصب پایین‌تر شارژرها و راحتی برای شارژ در زمان‌های پارک طولانی (مانند شب در منزل)، محبوبیت فراوانی دارد. اگرچه سرعت آن نسبت به شارژ سریع DC پایین‌تر است، اما شارژ AC ستون فقرات زیرساخت شارژ خودروهای برقی در سطح جهانی و همچنین در ایران محسوب می‌شود و روش اصلی تأمین انرژی برای استفاده روزمره از خودروهای برقی در ایران است. درک قابلیت شارژ AC و محدودیت‌های آن برای مالکان خودروهای برقی ضروری است.