Quanta eletricidade é necessária para uma corrida de assistência rodoviária? Como as empresas de assistência rodoviária calculam a capacidade e a potência do carregador móvel de veículos elétricos Door Energy?

Quando um veículo elétrico fica sem energia e para em uma rodovia, estrada suburbana, área de mineração ou parque industrial, a primeira coisa que uma empresa de assistência rodoviária precisa resolver não é “como carregar totalmente o veículo”, mas sim “quanta energia deve ser reabastecida para que o veículo possa sair do local com segurança”.

Há uma diferença significativa entre os dois.

As estações de carregamento fixas tradicionais dependem de um fornecimento contínuo de energia da rede e são usadas principalmente para reposição diária de energia.Produto da Door Energy, no entanto, é um dispositivo móvel integrado de armazenamento e carregamento de energia: primeiro armazena energia elétrica no seu sistema interno de armazenamento de energia e, em seguida, envia-a através de corrente contínua para fornecer energia de emergência aos VE com baixa potência à chegada ao local; se necessário, também pode fornecer energia CA para cargas como escavadeiras elétricas, bombas d'água e iluminação.

Portanto, oCarregador móvel EVprocurado por clientes estrangeiros, na lógica do produto da Door Energy, não é uma estação de carregamento comum, nem um pequeno carregador transportado no veículo, mas um sistema móvel de armazenamento de energia e saída de energia adequado para assistência rodoviária, veículos grandes e cenários industriais externos.

De acordo com dados da Agência Internacional de Energia, as vendas globais de veículos eléctricos ultrapassaram os 17 milhões de unidades em 2024, representando um aumento anual superior a 25% e representando mais de 20% das vendas globais de automóveis novos. Com o número crescente de VE na estrada, questões como a falta de energia nas estradas, interrupções nas instalações fixas de carregamento e a falta de acesso à rede em áreas remotas impulsionarão o crescimento da procura de carregamento móvel e assistência rodoviária.

Então, quanta eletricidade é necessária para uma operação de assistência rodoviária? E como devem as empresas de assistência rodoviária calcular a capacidade de armazenamento de energia e a potência de saída de um carregador móvel de veículos elétricos?

I. Por que a assistência rodoviária não exige o carregamento do VE a 100%?

1. O objetivo da assistência rodoviária é restaurar a mobilidade segura

Em cenários de assistência rodoviária, o objetivo principal do carregamento no local é geralmente obter o veículo:

* Sair da rodovia ou faixa perigosa;

* Chegue ao posto de carregamento público mais próximo;

* Retorno à base da frota ou centro de reparos;

* Entre em uma área de estacionamento segura para aguardar processamento adicional.

Supondo que o veículo deficiente esteja a apenas 20 quilómetros da estação de carregamento disponível mais próxima, adicionar 30 a 40 quilómetros de autonomia segura é normalmente suficiente para completar a assistência. Continuar a recarregar a bateria até 80% ou 100% no local prolongará o tempo de inatividade do equipamento e reduzirá o número de tarefas que o carregador móvel EV pode realizar naquele dia.

O Centro de Dados de Combustíveis Alternativos do Departamento de Energia dos EUA indica que, sob condições adequadas, o carregamento rápido DC pode adicionar aproximadamente 160 a 320 quilômetros de alcance em 30 minutos. No entanto, os resultados reais do carregamento são afetados pela capacidade da bateria do veículo, pelo estado atual da carga (SOC), pela capacidade de carregamento do veículo, pela temperatura e pela potência de saída do equipamento.

Portanto, as empresas de assistência rodoviária devem primeiro definir um “alcance mínimo de segurança” antes de calcular a quantidade de eletricidade necessária a ser entregue.

Os dados acima estão dentro da faixa de planejamento operacional e não são parâmetros fixos para modelos de veículos específicos. A empresa de resgate ainda precisa se ajustar de acordo com o consumo real de energia do veículo e as condições da estrada.

2. Mais cobrança não garante maior eficiência de resgate

Se umEstação de carregamento móvel Door Energypode fornecer 160 kWh de potência efetiva durante o ciclo de missão atual, reabastecendo uma média de 40 kWh por veículo, teoricamente apenas 4 resgates podem ser concluídos. Se cada veículo receber uma reposição média de 16 kWh, poderá cobrir aproximadamente 10 missões.

Além disso, os veículos elétricos normalmente aceitam maior potência de carregamento em níveis SOC baixos. À medida que o SOC aumenta, o BMS do veículo pode reduzir ativamente a corrente de carga. Portanto, o tempo de carregamento dos últimos 20% pode aumentar significativamente.

Portanto, um princípio mais adequado para a assistência rodoviária é:

> Calcule a potência suficiente para uma transferência segura do veículo, em vez de assumir que todos os veículos estão totalmente carregados.

II. Quais dados precisam ser coletados para calcular o poder de resgate?

1. Cinco variáveis ​​essenciais

A quantidade de kWh necessária para um resgate não pode ser determinada apenas pela capacidade da bateria do veículo desativado. Os despachantes precisam coletar pelo menos os cinco tipos de informações a seguir.

Se o cliente não puder fornecer um SOC preciso, a empresa de assistência poderá usar o “método de distância alvo”; se a capacidade da bateria do veículo e o SOC atual puderem ser confirmados, o "método de variação SOC" poderá ser usado.

2. A incapacidade de um veículo dar partida não significa necessariamente que a bateria esteja descarregada.

Os despachantes também precisam diferenciar entre o seguinte:

* Bateria de alta tensão esgotada;

* Bateria de baixa tensão de 12V com defeito;

* Sistema de carregamento de veículos com defeito;

* Temperatura da bateria muito alta ou muito baixa;

* Colisão, entrada de água ou danos ao sistema de alta tensão;

* Mau funcionamento do software ou do sistema de controle do veículo.

Se for apenas uma falha na bateria de baixa tensão de 12 V, o uso direto de um grande dispositivo de carregamento móvel para reabastecer a bateria pode não resolver o problema. Por outro lado, se o veículo tiver sofrido uma colisão grave, apresentar danos na bateria inferior, estiver soltando fumaça, apresentar um odor incomum ou estiver anormalmente quente, ele não deverá ser conectado diretamente a um dispositivo de carregamento.

Dados de resgate de veículos elétricos divulgados pelo corpo de bombeiros dos EUA indicam que os veículos elétricos possuem sistemas elétricos de alta e baixa tensão, e baterias de íons de lítio danificadas também podem sofrer fuga térmica. Portanto, a identificação do veículo, o isolamento do tráfego e as verificações de segurança de alta tensão devem ser concluídas antes do carregamento no local.

III. Como calcular a quantidade de eletricidade que o veículo precisa para reabastecer?

1. Método 1: Cálculo Baseado na Distância Alvo de Viagem

Adequado para cenários onde o estado de carga (SOC) não pode ser lido com precisão, mas o consumo de energia do veículo e a localização do alvo podem ser confirmados.

A fórmula de cálculo é:

Eletricidade necessária do veículo (kWh) = Distância alvo (km) × Consumo real de energia do veículo (kWh/km) × Fator de condição operacional × Fator de segurança

Os seguintes intervalos podem ser usados ​​para estimativa preliminar para diferentes veículos.

Estes dados são aplicáveis ​​ao planeamento inicial do equipamento e não para garantir a autonomia de um modelo de veículo específico. Os veículos grandes variam significativamente em carga, resistência do ar, inclinação e velocidade; portanto, os dados operacionais reais devem ser priorizados.

2. Método dois: cálculo com base no SOC alvo

Se a capacidade disponível da bateria do veículo for de 75 kWh, o SOC atual for de 5% e a meta de resgate for reabastecer o veículo para 25%, então a demanda teórica do lado do veículo será:

75 kWh × (25% – 5%) = 15 kWh

Estes 15 kWh representam a energia que precisa entrar na bateria do veículo, e não a energia real consumida pelo sistema de armazenamento de energia da porta. Isso ocorre porque há perdas de conversão de energia, cabeamento, controle de temperatura e sistemas auxiliares entre a bateria interna do dispositivo e a bateria de alimentação do veículo.

3. Exemplos de quatro missões típicas de assistência rodoviária

Portanto, uma missão de assistência rodoviária para um veículo de passageiros pode exigir apenas o reabastecimento de 6 a 20 kWh, enquanto um veículo elétrico de grande porte pode exigir mais de 70 kWh. Se o equipamento for configurado exclusivamente com base na “demanda média de veículos de passageiros”, poderá não ser suficiente para cobrir operações de veículos de grande porte.

4. Como converter o consumo de energia do veículo em capacidade de armazenamento de energia?

1. Se um veículo receber 20 kWh, o consumo do equipamento será superior a 20 kWh.

O carregador EV Door Energy Mobile realiza o processo de descarga do sistema de armazenamento de energia no local. A energia precisa passar pela bateria interna, módulo DC/DC, sistema de controle de carga, cabos e bateria do veículo; portanto, o consumo do equipamento é normalmente superior à potência final recebida pelo veículo.

A seguinte fórmula pode ser usada:

Consumo da bateria do equipamento = Fornecimento de energia do lado do veículo ÷ Eficiência geral da saída CC + Consumo de energia do sistema auxiliar

Suposições:

* O veículo precisa receber 20 kWh;

* A eficiência geral da produção DC é estimada em 92%;

* O consumo de energia do sistema de comunicação, resfriamento e controle é estimado em 0,5 kWh.

Portanto:

20 ÷ 0,92 + 0,5 ≈ 22,2 kWh

Ou seja, quando o veículo receber 20 kWh, o sistema interno de armazenamento de energia do equipamento consumirá aproximadamente 22,2 kWh.

Os números de 92% e 0,5 kWh aqui são apenas exemplos de cálculo. A eficiência real e o consumo de energia auxiliar variam dependendo da potência, temperatura e tempo de operação dos diferentes dispositivos. Os cálculos formais devem ser baseados na configuração específica e nos dados de teste da Door Energy.

2. A capacidade nominal não é igual à potência total despachável

Os dispositivos móveis de armazenamento de energia normalmente não operam na faixa absoluta de 0% a 100% da bateria por longos períodos. O BMS reserva determinados limites superiores e inferiores para proteger a bateria, manter a operação segura e reservar a energia necessária para o sistema de controle.

O poder despachável pode ser expresso pela seguinte fórmula:

Potência despachável = Capacidade nominal de armazenamento de energia × Razão SOC disponível

Supondo que um dispositivo tenha uma capacidade nominal de armazenamento de energia de 200 kWh e uma janela SOC operacional de 5% a 95%, então a proporção SOC disponível é de 90%:

200 kWh × 90% = 180 kWh

Após deduzir as perdas de saída CC e o consumo de energia auxiliar, a quantidade final de energia entregue ao veículo diminuirá ainda mais.

Esta tabela não contabiliza custos auxiliares como controle de temperatura, standby e comunicação; é usado apenas para ilustrar a diferença entre "capacidade nominal - capacidade despachável - entrega no veículo".

3. Demanda de mudanças de temperatura em ambos os lados do equipamento e do veículo

Um estudo realizado pelo Departamento de Energia dos EUA mostra que, em comparação com um ambiente de aproximadamente 22°C, os veículos de teste experimentaram uma redução média de autonomia de 41% a aproximadamente -7°C; a aproximadamente -18°C, a redução média do intervalo foi próxima de 50%. Os resultados variarão dependendo do modelo do veículo, do sistema de gerenciamento térmico, das condições de condução e das configurações de temperatura do veículo, mas o impacto do frio extremo nos cálculos de energia de resgate não deve ser ignorado.

Se a “percentagem de redução da faixa” for conhecida, a fórmula de correção deverá ser:Coeficiente de consumo de energia em baixa temperatura = 1 ÷ (1 - Porcentagem de redução da faixa)

Por exemplo, quando o intervalo diminui em 20%, o coeficiente de correção do consumo de energia é de aproximadamente 1,25, e não simplesmente um aumento de 20%.

Por conseguinte, as empresas de assistência rodoviária em regiões frias devem estabelecer modelos de capacidade separados com base em dados de inverno, em vez de utilizar o mesmo conjunto de parâmetros durante todo o ano.

V. Como a potência de saída deve ser calculada em vez de buscar cegamente 420kW?

1. Capacidade e potência abordam dois problemas diferentes

Para equipamentos móveis de armazenamento e carregamento de energia:

* kWh determina quanta eletricidade pode ser armazenada e quantas missões podem ser concluídas;

* kW determina a rapidez com que a energia pode ser entregue aos veículos ou outras cargas.

Um dispositivo com grande capacidade de armazenamento de energia ainda terá um longo tempo de resgate único se sua potência de saída CC for baixa. Por outro lado, um dispositivo com alta potência de saída, mas com capacidade de armazenamento de energia insuficiente, poderá completar apenas uma ou duas missões rapidamente.

O tempo de carregamento teórico é:

Tempo de carregamento = eletricidade necessária para o veículo ÷ potência média real de saída

Estes são resultados matemáticos ideais. As tarefas reais exigirão tempo adicional para identificação do veículo, inspeção no local, implantação de equipamentos, handshake de comunicação, conexão e desconexão de cabos.

2. O máximo420kWrefere-se à capacidade de saída do dispositivo, não ao nível de potência fixo da estação de carregamento.

Os dispositivos de carregamento móvel Door Energy podem atingir uma potência máxima de saída CC de 420kW, adequada para assistência rodoviária, veículos grandes e tarefas de frota que exigem altas velocidades de carregamento.

No entanto, 420kW representa a capacidade máxima de saída do dispositivo e não significa que todos os veículos serão carregados com 420kW. A potência de carregamento real depende do menor dos seguintes:

* A energia atualmente disponível no dispositivo de carregamento;

* A capacidade máxima de energia DC do veículo;

* O estado atual de carga (SOC) do veículo;

* A temperatura da bateria do veículo;

* A potência permitida da interface CCS, cabos e pistola de carregamento;

* Limite de potência em tempo real do BMS;

* A carga restante do dispositivo e o status de gerenciamento térmico.

Por exemplo, se o dispositivo tiver uma capacidade máxima de saída de 420kW, mas o veículo só puder aceitar atualmente 100kW, a potência real não excederá 100kW.

Da mesma forma, um veículo pode aproximar-se brevemente da potência máxima em níveis baixos de SOC e, em seguida, reduzir gradualmente a potência à medida que o SOC aumenta. Portanto, o tempo de resgate deve ser calculado com base na potência média e não simplesmente dividindo pela potência de pico.

3. Veículos grandes requerem atenção simultânea à capacidade e potência contínua

Os automóveis de passageiros têm requisitos de energia relativamente limitados para interrupções de curta distância, enquanto os grandes camiões eléctricos, veículos de construção e veículos comerciais têm um consumo de energia mais elevado por unidade de quilómetro.

Se um veículo grande precisar reabastecer 100 kWh:

*Com base numa potência média de 100kW, o tempo teórico é de aproximadamente 60 minutos;

*Com base numa potência média de 200kW, o tempo teórico é de aproximadamente 30 minutos;

* Mesmo que o equipamento possa produzir até 420 kW, se o veículo só puder receber em média 150 kW, o tempo teórico ainda será de aproximadamente 40 minutos.

Portanto, o resgate de veículos de grande porte não pode considerar apenas a potência de pico do equipamento. As empresas de assistência rodoviária também precisam confirmar a capacidade de produção contínua, as capacidades de gerenciamento térmico, a capacidade de entrega por carga e o SOC restante após a missão.

VI. Como calcular a capacidade diária da missão e o volume de negócios de recarga?

1. Planeje a capacidade usando “dias de pico” em vez de “dias médios”

As empresas de assistência rodoviária devem considerar o seguinte ao selecionar o equipamento:

* Quantas missões estão previstas para serem realizadas por dia;

*Quanto kWh é entregue em média por missão;

* A proporção de automóveis de passageiros em relação aos veículos de grande porte;

* Se o equipamento pode ser recarregado entre missões;

* Se uma quantidade mínima de energia precisa ser reservada para a próxima missão de emergência.

A capacidade diária pode ser calculada usando a seguinte fórmula:

Capacidade nominal ≥ [Entregas diárias de veículos ÷ Eficiência de produção + Consumo diário de energia auxiliar] × Fator de reserva ÷ Razão SOC disponível

Supondo que uma empresa de assistência rodoviária realize 6 missões por dia, entregando em média 20 kWh aos veículos por missão:

* Entregas Diárias de Veículos: 120 kWh;

* Eficiência geral de saída DC: 92%;

* Consumo de Energia Auxiliar por Missão: 0,5 kWh;

* Fator de Reserva Pico: 1,15;

* Taxa SOC disponível: 90%.

O resultado calculado é aproximadamente: [120 ÷ 0,92 + 3] × 1,15 ÷ 0,90 ≈ 170,5 kWh

Sob a condição de que a recarga no meio da missão não seja possível, esta estrutura de missão requer uma capacidade nominal mínima de armazenamento de energia de aproximadamente 171 kWh. A seleção real também deve considerar a configuração do produto, a temperatura ambiente e a margem de degradação da capacidade.

As capacidades na tabela são faixas planejadas calculadas com base em suposições uniformes e não representam modelos de produtos fixos ou parâmetros nominais da Door Energy.

2. A auto-recarga do dispositivo deve ser calculada separadamente

Os produtos de armazenamento e carregamento de energia da Door Energy têm dois caminhos principais de recarga:

* Conectando a uma estação de carregamento DC compatível: Sob condições de entrada correspondentes, o dispositivo pode ser recarregado de 0% a 100% em aproximadamente 1 hora;

* Conectando a uma caixa de distribuição CA compatível: Sob condições de entrada correspondentes, o dispositivo pode ser totalmente recarregado em aproximadamente 2 horas.

O “aproximadamente 1 hora” e “aproximadamente 2 horas” aqui referem-se à recarga do próprio dispositivo móvel de armazenamento de energia, não ao carregamento completo do veículo que está sendo resgatado.

O tempo real de recarga depende de:

* Capacidade de armazenamento de energia do dispositivo;

* Potência nominal no terminal de entrada;

* Estado Atual de Carga (SOC);

* Temperatura da bateria;

* Eficiência de conversão de entrada;

* Se a fonte de alimentação pode fornecer continuamente potência nominal;

* Controle de potência pelo BMS durante fases de alto SOC.

A seguir está a potência de entrada média teórica calculada com base na eficiência de entrada de 95%.

Portanto, ao planejar o equipamento, o cliente também deve verificar se a estação base ou de serviço possui as correspondentes condições de potência de entrada. Quanto maior for a capacidade de armazenamento de energia, maior será o tempo necessário para o equipamento recuperar a potência total, caso a potência de entrada não aumente em conformidade.

3. Estabeleça um SOC de despacho mínimo

Se o centro de despacho ainda despachar um grande caminhão elétrico quando o equipamento tiver apenas 20 kWh restantes, a missão de resgate provavelmente falhará.

Recomenda-se definir um SOC de despacho mínimo com base no nível da missão.

Através do OCPP, os operadores podem visualizar o status do equipamento, o processo de carregamento e os dados das tarefas. Com base nisso, o sistema de despacho pode decidir se despacha um veículo com base no SOC restante, na distância da tarefa e no tipo de veículo.

VII. Perguntas frequentes: problemas comuns com armazenamento móvel e carregamento de assistência rodoviária

Q1: Quanta bateria normalmente é necessária para assistência rodoviária de um VE?

A1: Para assistência a veículos de passageiros de curta distância, um plano inicial de 6 a 20 kWh é normalmente suficiente; SUVs e veículos comerciais leves podem exigir de 20 a 50 kWh; grandes veículos elétricos podem exigir 50 a 150 kWh ou mais. O resultado final deve ser calculado com base na distância alvo, consumo de energia do veículo, clima e margem de segurança.

Q2: O carregador EV móvel Door Energy é uma estação de carregamento regular?

A2: O produto Door Energy mencionado neste artigo não é uma estação de carregamento fixa, mas um dispositivo móvel integrado de armazenamento e carregamento de energia. O dispositivo primeiro armazena energia elétrica internamente e depois reabastece a energia do VE no local através da saída CC. Ele também pode alimentar algumas cargas de engenharia e de emergência por meio de saída CA.

Q3: É necessário carregar o veículo a 100% durante a assistência rodoviária?

A3: Geralmente não. O principal objetivo da assistência rodoviária é levar o veículo ao posto de carregamento fixo, área de serviço ou base de frota mais próximo. Reabastecer apenas a energia necessária para uma transferência segura pode reduzir o tempo no local e aumentar a carga de trabalho diária.

Q4: Um máximo de 420 kW significa que o veículo pode ser carregado continuamente a 420 kW?

A4: Não.420 kW é a capacidade máxima de saída CC do dispositivo Door Energy. A potência real é determinada pela capacidade de carga do veículo, SOC, temperatura da bateria, interface, cabos e BMS, e a potência de pico geralmente não pode ser mantida durante todo o processo de carga.

Q5: Por que a capacidade nominal do equipamento não pode ser diretamente equiparada à potência de resgate?

A5: O equipamento precisa manter uma janela SOC segura e também há problemas de consumo de energia relacionados à conversão DC, controle de temperatura, comunicação e sistemas de controle. Portanto, uma capacidade nominal de 100 kWh geralmente não significa que 100 kWh possam ser totalmente entregues a um veículo.

P6: Como devo escolher entre CCS1 e CCS2?

A6: O CCS1 é voltado principalmente para o mercado norte-americano, enquanto o CCS2 é amplamente utilizado na Europa e em outros mercados que adotam este padrão. As empresas de assistência rodoviária devem determinar a configuração com base no país de serviço, na população local de veículos e nos padrões de interface.

Q7: O equipamento pode recarregar vários veículos simultaneamente?

A7: Isso depende da interface de saída específica e da configuração do sistema. Mesmo com múltiplas interfaces, a potência total de saída, a potência por interface, a capacidade restante do equipamento e a estratégia de distribuição de energia entre vários veículos devem ser calculadas.

P8: Quanta capacidade adicional é necessária em ambientes de baixa temperatura?

A8: Geralmente, é recomendado um aumento de 15% a 35% na capacidade planejada para baixas temperaturas; capacidade ainda maior pode ser necessária em condições extremamente frias. No entanto, as capacidades de gestão térmica de diferentes veículos variam significativamente, e as empresas de resgate são aconselhadas a estabelecer os seus próprios factores de correcção utilizando dados locais da missão de Inverno.

Q9: Quanto tempo leva para o equipamento carregar totalmente?

A9: Com a fonte de alimentação de entrada e a configuração do equipamento combinadas, leva aproximadamente 1 hora para carregar de 0% a 100% usando uma estação de carregamento DC; usando uma caixa de distribuição AC compatível, o tempo estimado é de aproximadamente 2 horas. O tempo real depende da capacidade, potência de entrada, temperatura e SOC.

Q10: Além da assistência rodoviária do VE, em que outros cenários o equipamento pode ser utilizado?

A10: Com a configuração apropriada, o dispositivo de carregamento e armazenamento de energia da porta também pode alimentar cargas como escavadeiras elétricas, bombas de água e iluminação via saída CA, adequado para canteiros de obras, indústria externa, resposta a emergências e áreas temporárias sem rede elétrica.

Conclusão

Quando as empresas de assistência rodoviária escolhem um carregador móvel EV, o cálculo real que precisam fazer não é "se ele pode carregar totalmente um carro", mas se o dispositivo de armazenamento de energia pode fornecer potência de condução segura suficiente para o veículo alvo dentro do tempo especificado e completar continuamente a tarefa esperada ao longo do dia.

A capacidade determina quantos resgates podem ser concluídos e a potência determina quanto tempo cada resgate requer. Além disso, a janela SOC disponível, a eficiência de saída DC, o consumo de energia auxiliar, a capacidade de carregamento do veículo, os efeitos de baixa temperatura e as próprias condições de carregamento do dispositivo também alterarão o resultado final da seleção.

Para resgate de veículos de passageiros em curta distância, uma única missão pode exigir apenas 10 a 20 kWh; para veículos elétricos de grande porte, estradas remotas ou cenários de alta carga, a demanda para uma única missão pode atingir 50 a 150 kWh ou mais. Portanto, as empresas de assistência rodoviária devem estabelecer modelos de capacidade baseados nos tipos reais de veículos, no pico de carga de trabalho diário e nas janelas de carregamento.

O equipamento móvel integrado de armazenamento e carregamento de energia da Door Energy suporta saída CC de até 420 kW e pode ser configurado com OCPP, CCS1 ou CCS2. Enquanto isso, seu design modular facilita a localização de falhas, a substituição de módulos e a manutenção de longo prazo. Para os operadores que necessitam de assistência rodoviária, veículos de grande porte e necessidades de energia industrial ao ar livre, o valor deste tipo de equipamento reside não apenas no fornecimento de interfaces de carregamento, mas, mais importante ainda, no transporte flexível da energia armazenada para áreas onde a rede elétrica fixa não pode fornecer cobertura atempada.