衡量和优化充电过程中的时间成本，关键是不要把时间只理解为“充多久”，而是把它转换成与电费、电池损耗、任务目标可比的“综合成本”。可以从三个层面做：
把充电时长转化为成本
把充电行为与使用场景匹配
通过策略和基础设施优化时间成本
一、充电时间成本如何衡量
1. 基础公式：充电时间
充电时间可先由能量需求估算：
[
T = \frac{\Delta E}{P_{avg}}
]
其中：
- (T)：充电时间，小时
- (\Delta E)：需要补充的电量，kWh
- (P_{avg})：平均充电功率，kW
但实际充电功率不是恒定的，尤其在快充时受以下因素影响：
- 当前 SOC（State of Charge，电池电量百分比）
- 电池温度
- 电池健康状态
- 车载充电机功率
- 充电桩输出功率
- 电网限制
- 车辆是否允许满功率充电
因此更准确地看，应使用实际充电曲线：
[
T = \int_{SOC_0}^{SOC_1} \frac{1}{P(SOC)} dSOC
]
也就是说，同样补 20 kWh，在 20%~50% 区间和 80%~100% 区间，所需时间可能差别很大。
2. 时间成本的货币化
时间成本通常可以用“单位时间价值”来表示：
[
C_t = T \times V_t
]
其中：
- (C_t)：时间成本，元
- (T)：充电时间，小时
- (V_t)：单位时间价值，元/小时
单位时间价值 (V_t) 可以按不同场景设定：
私人用户
- 如果充电时间可伴随休息、停车、吃饭，时间价值较低
- 如果耽误出行、上班、接人，时间价值较高
可简单用：
例如：
- 个人时薪 50 元/小时
- 充电 1 小时
- 时间成本 = 50 元
网约车/出租车/物流车
时间价值通常更高，因为车辆有明确运营收益。
[
V_t = \text{期望收入/小时}
]
例如：
- 网约车每小时净收入 30 元
- 快充 30 分钟
- 时间成本 = 15 元
如果是物流车，还可以加入：
- 订单延迟罚款
- 客户满意度损失
- 车辆调度损失
- 错过高峰时段的收入损失
3. 综合成本模型
一次充电的总成本可以表示为：
[
C{total} = C{energy} + C{time} + C{battery} + C_{convenience}
]
其中：
1）电费成本
[
C_{energy} = \Delta E \times p_e \times \eta^{-1}
]
- (p_e)：电价
- (\eta)：充电效率，通常 85%~95%
2）时间成本
[
C_{time} = T \times V_t
]
3）电池损耗成本
高频快充、高 SOC 充到满、高温充电都会增加电池老化。
可简化为：
[
C_{battery} = f(\text{充电功率}, \text{SOC 区间}, \text{温度}, \text{循环次数})
]
例如：
- 长期充到 100% 比充到 80% 更伤电池
- 高温快充比低温快充更伤电池
- 高功率快充比慢充更伤电池
4）便利/心理成本
包括：
- 找桩难度
- 排队时间
- 充电失败风险
- 充电枪损坏风险
- 需要挪车
- 支付/扫码流程
- 等待结束后的拔枪、锁车时间
这部分难以精确货币化，但可以通过“等效时间”估算。
例如：
- 找桩 10 分钟
- 排队 5 分钟
- 等待启动 2 分钟
- 结束后拔枪停车 3 分钟
合计 20 分钟，也可以纳入时间成本。
二、影响充电时间成本的关键因素
1. 充电功率
功率越高，充电时间越短，但电费、电池损耗可能上升。
例如：
| 充电方式 |
功率 |
30 kWh 理论时间 |
特点 |
|---|
| 家用交流慢充 |
3.5 kW |
8.6 h |
便宜，时间长 |
| 交流快充 |
7 kW |
4.3 h |
较便宜，时间适中 |
| 直流快充 |
50 kW |
0.6 h |
时间较短，费用较高 |
| 直流超充 |
150 kW |
0.2 h |
时间很短，依赖车辆和桩支持 |
| 800V 超充 |
300~600 kW |
更短 |
高端车型，基础设施要求高 |
但注意：高功率不等于全时段高功率。大多数车在 SOC 较高后功率下降明显。
2. 充电区间
很多车快充效率最高区间通常在：
[
10\% \sim 80\%
]
尤其是：
- 20%~50%：功率通常较高
- 80%~100%：功率明显下降
- 100%：涓流或极低功率收尾
因此，从 80% 充到 100% 所需时间，可能比从 30% 充到 50% 更长。
所以优化时不是简单追求“充满”，而是根据行程决定充到多少。
例如：
- 下一段行程需要 40 kWh
- 当前还有 30 kWh
- 实际上只需补 10 kWh
- 如果从 20% 充到 40%，可能比充到 80% 快很多，也节省费用
3. 车辆状态
- 电池温度低时，充电功率受限
- 电池温度高时，也可能限功率
- 低电量时，部分车辆会限制功率以保护电池
- 刚高速行驶后，电池温度较高，可能影响充电
- 长时间亏电后，车辆可能预热电池或限制快充
冬季低温尤其明显：
- 电池加热需要时间
- 实际充电时间可能显著增加
- 充电前预热可以缩短后续快充时间
4. 充电桩和电网
- 桩实际输出功率可能低于标称
- 多车共享变压器功率
- 老旧站点功率衰减
- 车辆不匹配，例如 120 kW 车接 30 kW 桩
- 充电接口故障
- 桩通讯失败
这些都会造成“标称充电时间”和实际充电时间差异。
5. 用户等待时间结构
充电总时间不仅是电能传输时间，还包括：
- 到站时间
- 找桩时间
- 排队时间
- 插枪时间
- 启动支付时间
- 充电时间
- 等待满电或目标 SOC
- 拔枪时间
- 离开时间
例如，标称 30 分钟充电，但实际总停留 50 分钟，那么时间成本应按 50 分钟算。
三、如何优化充电时间成本
1. 选择“够用即可”的目标电量
不要习惯性每次都充到 100%。
应根据下一段行程决定：
[
SOC{target} = \max(SOC{current}, SOC{minimum} + \frac{E{next}}{E_{usable}})
]
其中：
- (E_{next})：下一段行程预计能耗
- (E_{usable})：可用电池容量
- (SOC_{minimum})：安全下限电量
例如：
- 电池可用容量 60 kWh
- 下一程需要 30 kWh
- 当前电量 15 kWh
- 只需充到 65% 左右即可
这样可能比充到 100% 节省 15~30 分钟，也减少电池损耗。
2. 避免长时间停留在高 SOC 区间
如果只是为了短途，不必追求 100%。
一般建议：
- 日常通勤：充到 80%~90% 即可
- 长途出行：提前补电，不要等电量过低
- 极端天气：适当保留更多余量
- 长期停放：不要长期满电存放
3. 快充适合补能，慢充适合夜间/家用
不同场景适合不同策略。
家庭慢充
适合：
- 夜间
- 长时间停车
- 对时间不敏感
- 希望降低电池损耗
- 利用谷电
优点：
缺点：
公共快充
适合：
- 通勤途中
- 长途服务区间
- 运营车辆
- 临时补电
- 利用等待时间
优点：
缺点：
- 电费高
- 电池损耗较高
- 可能排队
- 高 SOC 阶段慢
4. 把充电时间与等待时间重合
这是降低“感知时间成本”的最直接方法。
例如：
- 停车吃饭时充电
- 购物时充电
- 办公室停车时充电
- 酒店过夜时充电
- 午休时充电
- 等待客户时充电
如果充电时间被自然等待时间覆盖，则时间成本可以大幅降低。
可以定义：
[
C{time}^{effective} = (T{charging} - T_{wait}) \times V_t
]
其中 (T_{wait}) 是可以被替代的有效等待时间。
例如：
- 充电 1 小时
- 原本也要停车休息 1 小时
- 有效时间成本接近 0
5. 在路径规划中把充电当作“补能节点”优化
对电动车路径规划，不能只看距离和电价，还要看：
- 当前电量
- 下一节点距离
- 沿途可用桩
- 桩功率
- 预计排队时间
- 充电区间
- 是否影响主要路线
- 是否需要提前充电
优化目标可以是：
[
\min Z = \alpha C{energy} + \beta C{time} + \gamma C{battery} + \delta C{risk}
]
其中：
- (C_{energy})：电费
- (C_{time})：时间成本
- (C_{battery})：电池损耗
- (C_{risk})：趴窝、排队、找桩失败等风险成本
例如：
- 城市通勤：(\beta) 可以很高
- 夜间充电：(\beta) 可以很低，(\alpha) 较高
- 物流车：(\beta) 和 (\delta) 都很高
- 私人休闲车：(\beta) 和 (\delta) 可以较低
6. 使用动态电价和时间价值一起决策
不同时间下，电费和机会成本都不同。
例如：
| 场景 |
电费 |
时间价值 |
最优策略 |
|---|
| 夜间家充 |
低 |
低 |
慢充，充到目标电量即可 |
| 白天家用快充 |
较高 |
中 |
视停车时间决定 |
| 通勤路上快充 |
高 |
高 |
短时补电，不追求满电 |
| 长途服务区 |
高 |
高 |
快速补电到下一段安全余量 |
| 运营车辆 |
高 |
很高 |
多桩、多站、换电或超充优先 |
优化公式可以写成：
[
\min \Delta E \times p(t) + T \times V_t
]
如果 (p(t)) 是实时电价，(V_t) 是时间段内时间价值。
7. 对运营车辆：引入“收入时间”和“非收入时间”
网约车、出租车、物流车的时间成本最应该精细化。
例如：
网约车
[
V_t = \frac{\text{订单收入} - \text{燃油/电费等变动成本}}{\text{运营小时}}
]
如果每小时净收益 30 元，那么充电每多 1 小时，理论损失 30 元。
优化策略：
- 利用乘客上下车、短等待时间补电
- 优先选择高功率桩
- 选择排队少的桩
- 不追求满电
- 将充电安排在低需求时段
- 如果支持超充，优先超充
- 在高峰前完成补能
- 避免在订单密集区长时间充电
物流车
还要考虑：
- 配送时间窗
- 载重能耗
- 站点排队
- 装卸时间
- 车辆调度
- 罚款风险
优化目标可能是：
[
\min \text{电费} + \text{时间成本} + \text{违约成本} + \text{调度成本}
]
物流车通常更适合：
- 基地夜间慢充
- 站点直流快充
- 多车多桩均衡
- 预测任务电量需求
- 提前补能
- 必要时采用换电或重卡超充
四、实用优化策略
1. 设定“最低出发电量”
例如：
- 日常通勤：出发电量 30%~40%
- 冬季：40%~50%
- 长途：出发前补到 90% 左右，但避免最后 10% 慢充
这样可以减少白天临时充电。
2. 使用预约充电和预约功率
如果车支持：
- 预约充电时间
- 预约充电功率
- 限制最高 SOC
- 电池预热
可以优化：
- 夜间谷电充电
- 避免整夜满电
- 早晨用车前达到目标电量
- 冬季预热电池，提高快充速度
例如：
- 23:00~6:00 谷电
- 设定 90% 截止
- 早上 7:00 前充完
- 冬季 6:30 开始电池预热
3. 快充时选择合适站点
选择标准不只是“便宜”，而是综合：
- 实际功率
- 排队概率
- 距离路线偏离程度
- 桩可用率
- 成功率
- 支付便利性
- 停车时间
- 安全性
- 是否有室内/避风场所
- 是否支持预约
可以做一个简单评分：
[
Score = w_1 \times \text{距离} + w_2 \times \text{排队时间} + w_3 \times \text{充电时间} + w_4 \times \text{电价} + w_5 \times \text{可靠性}
]
对时间敏感用户，应提高排队时间和充电时间的权重。
4. 充电时避免“等满电”
很多时间浪费在最后 20% 电量。
如果下一段行程不需要满电，可以在 80%~90% 离开。
例如：
- 10%~80%：1 小时
- 80%~100%：30 分钟
- 但多出的 20% 可能只够 20~40 km
如果只需 30 km，就不值得再等 30 分钟。
5. 冬季充电前预热
低温下电池活性低，充电功率受限。
优化方法：
- 启动前预热电池
- 使用预约启动
- 在车库/室内停车
- 避免电量过低后长时间低温停放
- 快充前先行驶一段或预热电池
这样可以显著缩短快充时间。
6. 对车队：用调度系统优化充电
如果是多车，需要统一优化：
- 各车 SOC
- 任务需求
- 充电桩数量
- 变压器容量
- 电价曲线
- 充电功率分配
- 排队情况
目标：
[
\min \sum_i Ci + C{queue} + C_{grid}
]
例如：
- 避免所有车同时高功率充电
- 优先给即将出车车辆充电
- 将低优先级车辆排在非高峰
- 根据任务路线提前补电
- 限制非必要满充
- 动态分配功率
五、一个简单的计算示例
假设：
- 需要补电 30 kWh
- 家用慢充功率 7 kW
- 公共快充平均功率 60 kW
- 慢充电价 0.5 元/kWh
- 快充电价 1.2 元/kWh
- 充电效率按 90% 估算
- 个人时间价值 30 元/小时
1. 慢充
理论时间：
[
T_{slow} = \frac{30}{7} \approx 4.29 \text{ h}
]
考虑效率和损耗：
[
E_{grid} = \frac{30}{0.9} = 33.3 \text{ kWh}
]
电费：
[
C_{energy,slow} = 33.3 \times 0.5 = 16.7 \text{ 元}
]
时间成本：
[
C_{time,slow} = 4.29 \times 30 = 128.7 \text{ 元}
]
总成本：
[
C_{slow} \approx 145.4 \text{ 元}
]
2. 快充
理论时间：
[
T_{fast} = \frac{30}{60} = 0.5 \text{ h}
]
电费：
[
C_{energy,fast} = 33.3 \times 1.2 = 40.0 \text{ 元}
]
时间成本：
[
C_{time,fast} = 0.5 \times 30 = 15.0 \text{ 元}
]
总成本：
[
C_{fast} \approx 55.0 \text{ 元}
]
这个例子中，虽然快充电费高，但因为时间成本低很多，总成本反而更低。
但如果不考虑时间价值，只看电费，则慢充更便宜。
六、时间成本优化的核心原则
可以总结为五条：
1. 不要为“满电”买单
只充到满足下一段行程和安全余量的电量。
2. 让充电发生在“本来就要等待”的时间段
吃饭、停车、办公、过夜、购物等场景下，时间成本最低。
3. 根据场景选择充电方式
- 夜间、家充：慢充
- 通勤、运营、长途：快充
- 低温：预热后再快充
- 高时间价值：超充/换电/高功率桩
4. 把排队、找桩、启动失败都算进时间成本
真正决定体验的是“总停留时间”，不是标称充电时间。
5. 对运营车辆，用收入机会成本决策
时间就是收入。运营车辆应优先减少非运营时间，而不是单纯省电费。
七、可落地的决策公式
一个简单实用版本：
[
\text{选择使总成本最低的充电方案：}
]
[
C = E_{grid} \times pe + (T{charge} + T_{wait}) \times V_t
]
其中：
- (E_{grid})：实际从电网取的电量，kWh
- (p_e)：电价，元/kWh
- (T_{charge})：充电时间，小时
- (T_{wait})：找桩、排队、启动、拔枪等附加时间，小时
- (V_t)：单位时间价值，元/小时
如果进一步考虑电池损耗：
[
C = E_{grid} \times pe + (T{charge} + T_{wait}) \times Vt + C{degradation}
]
如果考虑风险：
[
C = E_{grid} \times pe + (T{charge} + T_{wait}) \times Vt + C{degradation} + C_{risk}
]
其中 (C_{risk}) 可包括：
- 趴窝概率
- 订单延误罚款
- 客户投诉
- 调度损失
- 桩故障导致的额外时间
八、结论
充电时间成本不是简单的“充电分钟数”，而是：
[
\text{时间成本} = \text{实际占用时间} \times \text{单位时间价值}
]
其中“实际占用时间”应包括充电本身、找桩、排队、启动、拔枪和等待等。
优化方向主要有：
只充到足够电量，不盲目充满
利用等待时间充电，降低机会成本
夜间用慢充，白天/运营用快充
冬季充电前预热，提高快充效率
选择高成功率、低排队、高功率站点
将时间价值纳入路径和充电决策
对运营车辆重点优化非运营时间
最终目标不是“电费最低”，而是：
[
\min \text{电费} + \text{时间成本} + \text{电池损耗} + \text{风险成本}
]
在大多数时间敏感场景下，适当增加电费来换取更短、更可靠的充电时间，往往是更优选择。
琼公网安备 46010602000178号
