Дослідження енергетичної ефективності варіантів роботи зарядної станції електромобілів

Abstract

Об'єктом дослідження є процес заряджання електромобілів на різних типах зарядних станцій, зокрема нормальних, швидких та високопотужних оффбордних зарядних станціях. Предметом дослідження є енергетична ефективність зарядних систем для електромобілів при різних режимах заряджання, а також фактори, що впливають на втрати енергії та тривалість зарядки. Метою дослідження є визначення оптимального варіанту заряджання електромобілів з точки зору енергетичної ефективності, часу зарядки, а також навантаження на електричну мережу. Анотація: у роботі досліджено різні режими заряджання електромобілів — від повільного до швидкого, з акцентом на їхню енергетичну ефективність. Окрема увага приділяється інтеграції зарядних станцій із відновлюваними джерелами енергії для підвищення ефективності заряджання і зниження втрат енергії. У вступі роботи обґрунтовується актуальність дослідження, пов'язана із зростанням кількості електромобілів та вимогами до їх зарядної інфраструктури. У першому розділі проведено огляд літератури щодо тенденцій поширення електромобілів та розвитку зарядних станцій у світі та в Україні. Розглянуто системи нормального і швидкого заряджання, а також їхню інтеграцію з електромережами. Другий розділ присвячений аналізу вимог до зарядних станцій, зокрема технічних та нормативних вимог для нормальних і швидких режимів заряджання. У третьому розділі розглянуто архітектуру електромобіля, оновлення стандартів заряджання, системи бортового заряджання та інтегровані системи заряджання. Описано високопотужні оффбордні зарядні станції, стандартизацію та аспекти безпеки. Четвертий розділ зосереджений на порівнянні нормальних і швидких режимів заряджання, їх впливі на енергетичну ефективність, а також на проведенні розрахунків для оцінки втрат енергії та ефективності систем. У висновках підведено підсумки дослідження, зроблено висновки про ефективність різних режимів заряджання та перспективи розвитку зарядної інфраструктури для електромобілів.Object of the research: the charging process of electric vehicles at various types of charging stations, including normal, fast, and high-power offboard charging stations. Subject of the research: the energy efficiency of electric vehicle charging systems under different charging modes, as well as the factors affecting energy losses and charging time. Objective of the research: to determine the optimal charging mode for electric vehicles in terms of energy efficiency, charging time, and the load on the electrical grid. Abstract: This study examines various electric vehicle charging modes—from slow to fast charging—with a focus on energy efficiency. Special attention is given to the integration of charging stations with renewable energy sources to improve charging efficiency and reduce energy losses. The introduction justifies the relevance of the research, highlighting the growing number of electric vehicles and the increasing demands on their charging infrastructure. The first chapter provides a literature review on the trends in electric vehicle adoption and the development of charging stations globally and in Ukraine. It also discusses normal and fast charging systems and their integration with the electrical grid. The second chapter focuses on the analysis of charging station requirements, specifically technical and regulatory requirements for both normal and fast charging modes. The third chapter covers the architecture of electric vehicles, charging standards updates, onboard charging systems, and integrated charging systems. It describes high-power offboard charging stations, standardization, and safety aspects. The fourth chapter is dedicated to comparing normal and fast charging modes, their impact on energy efficiency, and conducting calculations to assess energy losses and system efficiency. The conclusion summarizes the research findings and provides an analysis of the effectiveness of different charging modes and the prospects for the development of electric vehicle charging infrastructure.