Table of Contents
مقدمه: نقش حیاتی طراحی عرضه برق در شارژ الکتریکی
شارژرهای باتری الکتریکی (EV) ارتباط ضروری بین شبکه برق و بسته باتری با ولتاژ بالا وسیله نقلیه است. عملکرد این شارژرها - اندازه گیری شده در سرعت شارژ، بهره وری، قابلیت اطمینان و ایمنی - که به طور مستقیم در طراحی منبع انرژی داخلی آنها گسترش می یابد.همانطور که EV سرعت، مهندسین و طراحان سیستم باید درک کنند که چگونه قدرت، استراتژی های انتخاب، و کنترل انرژی و نه تنها در طراحی انرژی حیاتی، بلکه هزینه های شارژ را به خوبی کاهش می دهد.
کلید های کلیدی طراحی برق در شارژرهای برقی
منبع برق در شارژر EV باید جریان متناوب (AC) را از شبکه ابزار به خروجی دقیق مستقیم (DC) که با ولتاژ و نیازهای فعلی باتری مطابقت دارد، تبدیل شامل مراحل متعدد، هر معرفی طراحی تجاری که عملکرد، هزینه و فاکتور فرم.
کارایی و قدرت Topology
کارایی مستقیم ترین متریک عملکرد است که به طراحی منبع برق متصل است. راندمان بالاتر به معنی انرژی کمتر به عنوان گرما پراکنده می شود، کاهش استرس حرارتی و امکان چگالی بالاتر قدرت، شارژرهای مدرن الکتریکی معمولاً از ویژگی های پیشرفته مانند LLC] مبدلهای پشتیبان (FLT 1) و - Shifted full-bridge] استفاده می کنند که قابلیت جایگزینی سریع تر در مرحله انتقال را دارند.
استراتژی های مدیریت حرارتی
تمام منابع برق به دلیل زیان های مقاومت و زیان های تغییر دهنده حرارت تولید می کنند (مدیریت حرارتی موثر) برای حفظ قابلیت اطمینان و جلوگیری از تخریب عملکرد، رویکردهای مشترک شامل active خنک کننده با استفاده از طرفداران یا خنک کننده مایع برای شارژر سریع با سرعت بالا، (FLT:2passive خنک کننده [F:3 از طریق گرما و خرابی طبیعی برای تجهیزات شارژ حرارتی، و گرم، به عنوان تجهیزات شارژ حرارتی پایین تر از طریق تجهیزات شارژ حرارتی، به عنوان شارژر حرارتی، به عنوان شارژر حرارتی پایین تر از طریق تجهیزات شارژ حرارتی، به عنوان شارژر حرارتی، امن (F22) و سیستم شارژ ضعیف کمک می کند: [F هدایت می کند:4، و خنک کننده سریع، [F2].
ویژگی های ایمنی و سازگاری تنظیم کننده
[در این میان]، [در این میان]، [[[[[۱]]] [[۱]]] [[۳]]] [[۳]]] [۱] [۱] [۱۰] [۳] [۳]] [۳] [۳] [۳]] [۳] [۳] [۳]] [F] [۳] [۳] [F] [و [۳] [۳]]]] [۳] [۳]] [۳] [۳]] [بر [بر [۳]] [۳]]]]] [بر [بر [بر [F]]]] [F] [۳]]] [۳]]]] [۳] [۳] [بر [بر [بر [بر [۳] [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [۳]]]]]]]]]]]]]]] [بر [بر [بر [بر [بر [
اصلاح فاکتور قدرت و تعامل شبکه
برای پاسخگویی به مقررات تحریف هارمونیک مانند IEC 61000-3-2 ، شارژرهای الکتریکی با قدرت بالا باید مدارهای اصلاح فاکتور قدرت (PFC) را شامل شوند.یک مرحله PFC به خوبی طراحی شده تضمین می کند که شارژر یک بار نزدیک به تنش را به شبکه ارائه می دهد ، به حداقل رساندن قدرت واکنشی و کاهش استرس در زیرساخت های کارآمد با استفاده از PFC برای کنترل سیستم های پیشرفته برای کنترل سیستم های شارژ، نیاز به سرعت بالا دارد.
تاثیر طراحی برق در شارژ عملکرد
تصمیمات طراحی گرفته شده در مرحله تامین برق به طور مستقیم رفتار شارژ در دنیای واقعی را دیکته می کند.در زیر بررسی می کنیم که چگونه این عوامل بر سرعت، سلامت باتری و طول عمر سیستم تاثیر می گذارند.
شارژ سرعت و چگالی قدرت
شارژ سریع نیاز به توانایی ارائه جریان های بالا (بیش از 500 A در برخی از شارژرهای سریع DC) در حالی که حفظ مقررات ولتاژ تنگ است، یک منبع برق طراحی شده با ولتاژ پایین خروجی ضعیف و حلقه های کنترل پهنای باند بالا می تواند به سرعت به بارگذاری تغییرات بار، به حداقل رساندن ولتاژ بیش از حد در طول انتقال باتری بین فاز های ثابت و ثابت - چگالی بالا - کاهش سرعت شارژ بالا (C) و قطعات شارژ معمولی مانند کابل های شارژ کردن سریع و کارآمد (C)
Battery Health و Charge Profiles
توانایی عرضه برق برای خروجی یک ولتاژ DC تمیز و کم (Dipple DC) برای طول عمر باتری حیاتی است. جریان های موج با فرکانس بالا می توانند سرعت تخریب باتری لیتیوم یون را با ایجاد پوشش لیتیوم یا استرس الکترود تسریع کنند.یک باتری با کیفیت بالا و سیستم کنترل، جریان ها را زیر 5% از جریان های شارژ اسمی، علاوه بر این، شارژر مدرن (LT0daptive) پیاده سازی می کند.[۱۰]
قابلیت اطمینان و هزینه های عملیاتی
Downtime در ایستگاه های شارژ عمومی کاربران را ناامید می کند و درآمد اپراتور را از بین می برد. [۱] طراحی تامین برق قابل اعتماد نرخ شکست را از طریق تجزیه اجزای، استفاده از خازن های صنعتی و سیستم های خنک کننده اضافی (به عنوان مثال، خازن های برق الکتریکی) کاهش می دهد - نقاط رایج شکست - اغلب با خازن فیلم در طرح های با کیفیت بالا جایگزین می شوند.
طراحی پیشرفته
همانطور که تکنولوژی EV بالغ می شود، طرح های عرضه برق باید الزامات نوظهور مانند جریان برق دو جهت، شارژ فوق العاده سریع و ادغام با منابع انرژی تجدید پذیر را در نظر بگیرند.
شارژ دو جهت و V2G
قابلیت های دستگاه خودرو به شبکه (V2G) نیاز به تامین برق شارژر برای کار در معکوس دارد: تبدیل DC از باتری به AC برای تغذیه شبکه. برای تقاضای بهره وری نامتقارن و الزامات جداگانه اضافی نیاز دارد، Topology مانند dual Active Bridge (DAB) برای حفظ برق دو جهت و سیستم کنترل بالا به دلیل استفاده از سیستم های کنترل کیفیت بالا و کنترل کیفیت بالا، محبوب است.
دانلود بازی های Bandgap Semiconductors
تصویب کاربید سیلیکون (SiC) و دستگاه های نیتید گالن (GaN) طراحی برق شارژر الکتریکی را انقلابی کرده اند، این مواد باند گسترده اجازه می دهد ولتاژ های تجزیه و تحلیل بالاتر، فرکانس های تعویض بالاتر و هدایت حرارتی بهتر از سیلیکون سنتی است، به عنوان یک نتیجه، شارژرها می توانند فشرده تر، کارآمد تر و مناسب برای چالش های شدید دما، شامل هزینه های افزایش سرعت و افزایش بهره وری، و افزایش میزان بهره وری در ایستگاه های عملکرد، به ویژه کاهش سرعت، و کاهش قدرت در ایستگاه های عملکرد، به طور منظم، به طور معمول، و کاهش سرعت، به طور منظم، و کاهش می شود.
کنترل دیجیتال و ارتباطات
منابع برق مدرن به پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSPs) یا آرایه های ورودی قابل برنامه ریزی (FPGAs) برای پیاده سازی الگوریتم های کنترل پیچیده مانند پیش بینی کنترل فعلی [FLT 1] و adaptive Dead-time Optimization] [F3] ، کنترل دیجیتال ویژگی هایی مانند تشخیص از راه دور ، نظارت بر سیستم عامل های اتصال امن و اتصال سیستم عامل (مانند پروتکل های اتصال اتصال مستقیم، اتصال به روز رسانی های اتصال مستقیم، و اتصال به روز رسانی سیستم عامل، و اتصال سیستم عامل، و اتصال مستقیم) را فراهم می کند.
نتیجه گیری
طراحی منبع برق در شارژر باتری EV یک نظم چند منظوره است که به طور مستقیم تعیین سرعت شارژ، بهره وری، ایمنی و قابلیت اطمینان از انتخاب توپولوژی و مدیریت حرارتی برای انطباق با استانداردهای شبکه در حال تحول و تصویب نیمه هادی های باند گسترده است، هر تصمیم گیری دارای پیامدهای گسترده ای برای کاربر نهایی و اکوسیستم انرژی گسترده است، زیرا مهندسان همچنان به فشار بر مرزهای انتقال برق و تجهیزات یکپارچه در توسعه انرژی یکپارچه است، نه تنها در حال توسعه انرژی تامین برق قابل اعتماد است.