阅读下列短文,回答问题。
直流充电桩
直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置,如图甲所示,它能够将电网中的交流电转化为直流电,再将电能充入汽车动力电池(以下简称电池)。通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大,因而可实现快速充电。
设电池当前储能占充满状态储能的百分比为 D 。充电时,充电桩的充电功率 P 会随着电池的 D 的变化而变化,同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充电前, D 为 30% ,充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为 0 。开始充电后, P 与 D 的关系如图乙所示(为方便计算,图像已作近似处理),充满后,立即停止充电。当 D 达到 70% 时充电桩显示屏的部分即时信息如下表。
充电电压( V ) | 充电电流( A ) | 充电时长( min ) | 充电度数( kW ⋅ h ) | 充电费用(元) |
400 | | 45 | 24.0 | 28.80 |
( 1 )通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大,故充电功率更 ___________ ;
( 2 )在 D 从 30% 增至 70% 的过程中,充电功率大致的变化规律是 ___________ 。当 D 为 70% 时,充电电流为 ___________A ;
( 3 )若充电过程中充电电费单价不变,则测试全过程的充电费用为 ___________ 元;
( 4 )设 D 从 70% 增至 80% 所需时间为 t 1 ,从 80% 增至 90% 所需时间为 t 2 ,且 t 1 : t 2 =2 : 3 ,则测试全过程的充电总时长为 ___________min 。
大 先变大,后不变 100 50.4 109
【详解】( 1 ) [1] 直流充电桩比交流充电桩的电压更高、电流更大,据 P = UI 知,充电功率会更大。
( 2 ) [2] 由图乙知, D 由 30% 到 55% 时,充电功率变大, D 由 55% 到 70% 时,充电功率保持不变,所以 D 从 30% 增至 70% 的过程中,充电功率先变大,再保持不变。
[3] 由图乙知, D 为 70% 时,充电功率为 40kW 。由表格数据知,充电电压为 400V ,据 P = UI 知,充电电流
( 3 ) [4] 由表格数据知, D 为 70% 时,消耗的电能为 24.0kW ⋅ h ,充电费用为 28.80 元。则每度电的费用
充满电时,需要消耗的电能
测试全过程的充电费用为
60kW ⋅ h×(100%-30%)×1.2 元 /kW ⋅ h=50.4 元
( 4 ) [5] D 从 80% 增至 90% ,消耗的电能
由图乙知,这个过程充电功率 15kW ,用时
那么, D 从 70% 增至 80% 用时
D 从 90% 增至 100% 的充电功率与 80% 增至 90% 的相同,用时相同,所以整个过程充电时长
t = t 0 + t 1 + t 2 + t 3 =45min+16min+24min+24min=109min