Доскоро потребителите се ориентираха лесно за мощността на дизеловите и бензиновите автомобили, като за ориентир им служеше обявената мощност в конски сили. Знаете ли обаче, че 1 конска сила е количеството мощност на кон, който тегли 500-килограмова кола нагоре по път с 10-процентов наклон със скорост на пешеходец (5,4 km/h).

Сега, с възхода на електромобилите, на сцената навлиза нов набор от статистики и цифри. Те могат да бъдат малко неясни, ако сте забравили какво сте научили в гимназията по физика – или ако може би не сте обръщали толкова много внимание на първо място. Каква е разликата между ват и волт, така или иначе, в контекста на електрическите превозни средства? И кое ще зареди по-бързо вашата електрическа кола или SUV?

Когато мислим за концепцията за електричество, често е най-лесно да мислим за течаща вода. Задълбавайки се твърде дълбоко във физиката на нещата, тази аналогия напълно се разпада и трябва да се разбира, че водата и електричеството обикновено са лоша комбинация. Но на високо ниво водата е полезна визуализация.

Електричеството протича през проводими повърхности като жици. Ако тази проводима повърхност образува непрекъсната верига, основно обратен път от източника на захранване за електрически ток, това се нарича верига. И трябва да имате пълна верига, за да тече електричество, точно както водата няма да изтече от тръба, която е затворена в единия край. Сега, вместо течна вода, говорим за потока от електрони през тези жици. Всеки електрон е малка, електрически заредена частица и да, той е физическо нещо с измерима маса. (9,11×10-28 грама, за да бъдем точни.) Всеки електрон има отрицателен заряд и като магнит това означава, че е привлечен от неща с положителен заряд.

При батерия с положителен и отрицателен извод, електроните буквално текат от отрицателния извод, през каквото и устройство да свържете батерията, и след това обратно към положителния извод. Как да измерим този ток? Това е мястото, където трябва да започнем да изучаваме няколко специализирани термина.

И така, ако електрическият ток е електрони, които се движат около верига, за колко електрона говорим? Това се измерва в кулони, единица за заряд, кръстена на Чарлз-Огюстин дьо Кулон, физикът от 18-ти век, чиято работа върху връзките между електричеството и магнетизма установява основите на работата на електрическите двигатели.

Колко електрона има в кулон? Приблизително 6,241509 × 1018. На английски това е шест квинтилиона двеста четиридесет и един квадрилиона петстотин и девет трилиона електрона. Това е не само изключително голям брой, той е много специфичен. Защо толкова конкретно?

Това число представлява приблизително заряда, доставен от ток, протичащ при 1 ампер за 1 секунда. Какво е ампер? Преди да можем да го дефинираме, трябва да добавим още няколко термина към нашата лента с инструменти.

Преместването на всички тези електрони изисква работа и тук идват джаулите. Джаул, кръстен на физика от 19-ти век Джеймс Прескот Джаул, се отнася до количеството работа, необходимо за преместването на 1 кулон електрони. Вярвате или не, това може да се измери в добри стари фут-фунти: 0,737562 фута-фунта, за да бъдем точни. И така, 0,737562 ft-lb е колко работа е необходима, за да се преместят електрони на стойност 1 кулон – факт, с който можете да заслепите приятели и непознати в учтив разговор.

Волтове – потенциал
За да продължим нашата водна аналогия, волтовете всъщност са налягането на водата. Или, казано по друг начин, колко бързо водата тече през нашия концептуален маркуч. Волтовете са една част от уравнението, за да се разбере колко действително електричество се използва в рамките на една система.

Името волт идва от физика Алесандро Волта, който прави пионерски изследвания на батериите в началото на 19 век. Един волт се определя като 1 джаул на кулон заряд. Често се нарича електрически потенциал, тъй като волтът може да се определи и като броят на ампера във верига, умножен по броя на омите.

Ампер – ток
Ако напрежението е налягането на водата, амперажът е диаметърът на маркуча, пренасящ тази вода. Амперите или амперите, кръстени на физика от 18-ти и 19-ти век Андре-Мари Ампер, измерват количеството електричество, което протича, докато волтовете измерват скоростта на този поток. Един ампер е буквално 1 кулон електрони, протичащи за секунда.

И така, този 15-амперов прекъсвач, който стои скромен в кутията на прекъсвача? Той е в състояние да прехвърля приблизително 90 квинтилиона електрона всяка секунда. По-големият ампераж обикновено означава по-дебел проводник, което прави аналогията с водния маркуч още по-подходяща.

Ом – Съпротивление
Електрическото съпротивление всъщност не е тема, която се появява много, когато става въпрос за електромобили, но ще го включим тук, тъй като то се отразява в изчислението на напрежението по-горе. Съпротивлението се измерва в омове, кръстено на немския физик от 18 и 19 век Георг Ом.

Съпротивлението всъщност е колко електричество се губи, докато преминава през дадена верига. Като цяло, колкото по-голям е амперажът на дадена верига, толкова по-ниско е съпротивлението. Сега електричеството, загубено поради съпротивление, не изчезва просто в етера. Обикновено се превръща в топлина, която в сложна електрическа система като тази, захранваща електрически автомобил, трябва да се управлява.

Ватове – мощност
С ватовете най-накрая навлизаме в нещо малко по-познато и, честно казано, много по-осезаемо. Ако напрежението е налягането на потока, а амперажът е обемът на потока, мощността е общото количество енергия или мощност. За да го изчислите, просто умножете напрежението на системата по ампеража на системата.

Ватът е кръстен на Джеймс Уат, учен и инженер от 18-ти век, известен най-вече с работата си върху парните машини. Спомнете си джаулите по-горе, количеството работа, необходимо за преместване на 1 кулон електрони? Един ват е количеството мощност, необходимо за извършване на един джаул работа в секунда.

Тук всъщност говорим за осезаемо количество електричество или пълна мощност. Всъщност 1000 вата, или 1 киловат, е еквивалентен на 1,34 конски сили. В по-голямата част от света производителността на двигател или двигател се измерва в киловати.

Киловат-час – енергия
Докато ватът е мярка за мощност, лесно е да използвате същата единица за измерване на капацитета на устройство за съхранение на енергия, като батерия. В EV този капацитет се измерва в киловатчаса или kWh.

„Това е връзката между мощността и енергията, като ватовете са мощността, а киловатчасовете са енергията, което в този случай е количеството енергия, използвано за период от време (един час)“, Зариер Вандревала, директор, управление на портфолио в ChargePoint каза.

Киловатчасът е просто колко киловата батерия може да осигури за цял час. Вашият среден EV има около 80 киловатчаса батерия, което означава, че може да осигури 80 киловата електричество за един час без прекъсване. Повече киловатчаса означава по-голяма батерия, което означава повече мощност за по-дълго време.

Сглобяване на всичко
С всички тези мерни единици надолу, можем да започнем да правим малко математика за електромобилите и зареждането. „Можете да измерите мощността (във ватове), като умножите тока (в ампери) с волта“, каза Вандревала от ChargePoint. „Например, ако едно превозно средство може да се зарежда при 400 волта (стандартно за повечето електромобили) и зарядното устройство е с мощност 50 киловата, можем да изчислим тока.“

В този случай ток от 50 000 вата, разделен на стандартната скорост на зареждане от 400 волта, излиза на 125 ампера.

Можем също да видим въздействието, което може да има по-високото зареждане от 800 волта, включено в някои електромобили. „Колкото по-висока мощност се доставя на превозното средство, толкова по-бързо е зареждането“, каза Вандревала. За дадена скорост на зареждане по-високото напрежение означава по-нисък ток. „И по-малкият ток е от полза, защото води до по-тънки и по-удобни кабели“, каза Вандревала. „Това обаче се реализира само ако станцията за зареждане може да приеме по-високо напрежение и има мощност, равна или по-висока от тази на превозното средство.“

Електрически автомобили и пробег
В традиционен автомобил, който гори гориво, определянето на ефективен пробег е толкова лесно, колкото умножаването на разхода на гориво на автомобила, в мили на галон, по размера на резервоара. Както се оказва, сега, след като знаете всичко по-горе, определянето на ефективния обхват на EV е основно едно и също нещо.

Покрихме много цифри по-горе, но наистина трябва да знаете само две неща: колко електричество може да съхранява вашата кола и колко ефективна е тя, когато става въпрос за използване на тази електроенергия.

Вече знаем цифрата за съхранение на електричество: киловатчаса. Това буквално е измерването на използваемия капацитет на дадена батерия. Отново, за повечето съвременни електромобили, това е някъде в диапазона от 75 до 100 kWh. Втората цифра е ефективността, която се измерва по различни начини в различните области, но в Северна Америка най-често се отчита като мили на киловатчас. Така че, ако имате EV, който има ефективност от 3 мили на киловатчас, и тази кола има 80-kWh батерия, можете да очаквате да изминете някъде около 390 км с пълно зареждане.

Електрически автомобили и скорост на зареждане
Другата част от уравнението е скоростта на зареждане. Пълненето на резервоар обикновено отнема само няколко минути, дори ако карате F-350 с резервоар от 34 галона. В EV обаче времето, което ще прекарате в зареждане, също зависи от два фактора.

Първият фактор отново е размерът на батерията. Колкото повече електричество може да съхранява вашето EV, толкова повече време ще отнеме да се зареди.

Другият фактор е скоростта на зареждане, която обикновено се изразява в, да, киловати. 150-kW бързо зарядно устройство с постоянен ток, подобно на предлаганото от Electrify America, може теоретично да зареди батерия от 150 kWh за един час.

Въпреки това, дори при най-бързите зарядни устройства, повечето батерии не могат да приемат тази пълна скорост на зареждане за много дълго време. Повечето ще се зареждат много бързо, когато са почти празни, преди да се забавят до пълзене, докато батерията се пълни. Бензинът намира и запълва празното пространство с най-голяма лекота, но в пакета батерии всеки електрон трябва да намери положителен литиев йон, с който да се свърже, и търсенето на тези свободни места отнема повече време, когато батерията се запълни.

Добавете към това множество други фактори като метеорологични условия, температура на батерията и изисквания от близките зарядни устройства, и изчисляването на времето за зареждане бързо се превръща в невероятно трудна задача.

Също така си струва да се отбележи, че електромобилите имат максимална скорост на зареждане, с която могат да се справят. Свързването им към по-бързо зарядно устройство не е задължително да ви върне на пътя по-рано.

„Софтуерът както в станцията за зареждане, така и в превозното средство комуникират помежду си, за да оптимизират зареждането на EV в рамките на капацитета за зареждане на превозното средство“, каза Вандревала. „След като достигнете максимален капацитет за зареждане на превозното средство, то не може да се зарежда по-бързо, независимо от скоростта на зарядното устройство. Така че, ако автомобил с мощност 80 kW достигне зарядно устройство с мощност 125 kW, максималната скорост на зареждане ще бъде 80 kW. Същото важи и обратното и по-ниската от мощността на превозното средство и зарядното устройство също е максималната скорост на зареждане.“

Ефективна скорост на зареждане
Но изчакайте, има един последен аспект, който влияе върху скоростта на зареждане, което е ефективността на автомобила при шофиране.

Това звучи малко странно, идеята, че по-ефективно превозно средство ще се зарежда по-бързо от такова, което изминава по-малко км на киловатчас. Но, всичко е въпрос на гледна точка. Ако мислите за това не с това колко киловатчаса печелите на минута, а колко изминати мили получавате на минута, можете да видите как една по-ефективна кола всъщност ефективно ще се зарежда по-бързо от по-малко ефективна, дори ако зарядното устройство доставя една и съща скорост на зареждане в киловати и на двете коли.

Ето най-важното нещо, което трябва да запомните: ватовете се отнасят за действителната мощност и когато се комбинират с времето, в киловатчаса, те се отнасят за енергиен капацитет.

Повече киловати при ускоряване означава по-бързо движение. Повече киловати при зареждане означава по-бързо зареждане (обикновено). И накрая, повече киловатчаса в батерията означава да стигнете по-далеч със зареждане.