कैसे एक ईवी चार्जर कनवर्टर चार्जिंग गति का अनुकूलन करता है

चूंकि इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवीएस) ने मोटर वाहन बाजार में एक मजबूत उपस्थिति स्थापित की है, निर्माता उच्च-शक्ति ड्राइवट्रेन, बड़ी बैटरी क्षमता और तेजी से चार्जिंग गति में प्रगति कर रहे हैं। ग्राहकों की मांगों को पूरा करने और ड्राइविंग रेंज का विस्तार करने के लिए, ईवी निर्माता बैटरी ऊर्जा क्षमता बढ़ाते रहते हैं। हालांकि, बड़ी बैटरी लंबे समय तक चार्ज करने के साथ आती हैं। वाहनों के लिए प्राथमिक बिजली स्रोत के रूप में आंतरिक दहन इंजन के युग के रूप में, इलेक्ट्रिक मोटर्स पसंदीदा विकल्प के रूप में उभरे हैं। मोटर वाहन उद्योग में मूल उपकरण निर्माता (OEM) इस विद्युतीकृत भविष्य को प्राप्त करने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक नवाचारों के लिए अर्धचालक क्षेत्र को देख रहे हैं। जबकि कई लोग गैजेट्स और वाहनों के अंदर सुविधाओं से उत्साहित हैं, ड्राइविंग रेंज और चार्जिंग क्षमताएं महत्वपूर्ण चिंताएं बनी हुई हैं।

ईवी चार्जर कन्वर्टर्स की भूमिका को समझना

ईवी बाजार के तेजी से विकास ने महत्वपूर्ण प्रगति ला दी है, लेकिन वाहन बैटरी की चार्जिंग गति और आवश्यक समय की आवश्यकता प्रमुख बाधाएं बनी हुई है। बैटरी चार्जिंग गति और दक्षता में सुधार यह निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण कारक है कि क्या ईवीएस पूरी तरह से दहन वाहनों को बदल सकता है।

कैसे ईवी चार्जर कन्वर्टर्स चार्जिंग गति का अनुकूलन करते हैं: उच्च गति चार्जिंग को सक्षम करना

वाइड-बैंडगैप (डब्ल्यूबीजी) प्रौद्योगिकियों, जैसे कि सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी), ने ऑटोमोटिव पावर रूपांतरण को बहुत लाभान्वित किया है। IGBTs जैसे पारंपरिक बिजली उपकरणों की तुलना में, WBG प्रौद्योगिकियां महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती हैं। निष्क्रिय घटक निर्माता भी नवाचार कर रहे हैं। नए इंडक्टर डिज़ाइन यह सुनिश्चित करते हैं कि WBG प्रौद्योगिकियां तेजी से स्विचिंग टोपोलॉजी का समर्थन कर सकती हैं, जिससे अधिक रेंज और तेजी से, अधिक विश्वसनीय चार्जिंग सक्षम हो सकती है।

ईवी राजस्व के साथ 2024 तक $ 620 बिलियन से अधिक का अनुमान है और 10%की वार्षिक दर से बढ़ता है, उन्नत SIC MOSFETS और बेहतर निष्क्रिय घटकों की मांग स्पष्ट है। चार्जिंग प्रदर्शन और सीमा में सुधार के लिए इन तकनीकों का मूल्यांकन करने पर इंजीनियर तेजी से ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।

शक्ति रूपांतरण दक्षता का प्रबंधन

गर्मी हानि को कम करने, ऊर्जा की बचत और डिजाइन वजन और अंतरिक्ष की कमी को पूरा करने के लिए बिजली दक्षता महत्वपूर्ण है। इलेक्ट्रिक वाहनों को ग्रिड की गड़बड़ी (वाहन-से-ग्रिड, वी 2 जी) को संतुलित करने या घरों (वाहन-से-घर, वी 2 एच) के लिए आपातकालीन शक्ति प्रदान करने के लिए संभावित स्रोतों के रूप में देखा जाता है। यह द्विदिश चार्जिंग टोपोलॉजी की आवश्यकता है, जो टोटेम-पोल पीएफसी, दोहरी सक्रिय ब्रिज (डीएबी), और एलएलसी डीसी/डीसी कन्वर्टर्स जैसे नवाचारों के लिए अग्रणी है।

एसआईसी-आधारित पावर कन्वर्टर्स, जो उनकी उच्च दक्षता और शक्ति घनत्व के लिए जाने जाते हैं, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में तेजी से लोकप्रिय हो रहे हैं। पर्यावरणीय और ऊर्जा लागत को संबोधित करने के लिए दक्षता और बिजली घनत्व -महत्वपूर्ण विचारों को बढ़ाने की उनकी क्षमता के लिए, सौर, यूपीएस सिस्टम, स्टोरेज और ईवी चार्जिंग सिस्टम सहित ऊर्जा अवसंरचना में एसआईसी उपकरणों को तेजी से अपनाया जाता है।

अनुकूली चार्जिंग टेक्नोलॉजीज और स्मार्ट चार्जिंग सिस्टम इंटीग्रेशन

स्मार्ट चार्जिंग सिस्टम के सिद्धांत

स्मार्ट चार्जिंग सिस्टम ईवीएस के अभिन्न अंग हैं, उच्च-वोल्टेज और कम-वोल्टेज नेटवर्क और उनके संचार का प्रबंधन करते हैं। यहां बताया गया है कि वे कैसे काम करते हैं:

1. उच्च-वोल्टेज नेटवर्क:

   • फास्ट चार्जिंग सिस्टम एसी को चार्जिंग स्टेशनों से प्रत्यक्ष बैटरी चार्जिंग के लिए उच्च-वोल्टेज डीसी पावर में बदलते हैं, अक्सर बिजली के स्तर पर सैकड़ों किलोवाट तक पहुंचते हैं।
   • धीमी गति से चार्जिंग सिस्टम घर या कार्यस्थल के वातावरण के लिए उपयुक्त चार्जिंग के लिए बाहरी एसी पावर को डीसी में बदलने के लिए ऑनबोर्ड चार्जर्स (ओबीसी) का उपयोग करते हैं।

2. कम-वोल्टेज नेटवर्क:

   • DC/DC कन्वर्टर्स सहायक प्रणालियों के लिए 12V या 24V के लिए उच्च-वोल्टेज बैटरी पावर को नीचे ले जाते हैं।
   • बैटरी प्रबंधन प्रणाली (BMS) मॉनिटर और नियंत्रण बैटरी राज्यों को सुरक्षित चार्जिंग सुनिश्चित करने के लिए और OBCs और DC/DC कन्वर्टर्स के साथ CAN CANS के माध्यम से संवाद करें।

3. चार्जिंग प्रक्रिया:

   • चार्जिंग प्लग को जोड़ने पर, OBC कनेक्शन को सत्यापित करता है और BMS को चार्जिंग अनुरोध भेजता है।
   • बीएमएस बैटरी की स्थिति का आकलन करता है और प्रतिक्रिया करता है, उच्च-वोल्टेज पावर-अप या पावर-डाउन चरणों को निष्पादित करता है।
   • चार्जिंग में एसी पावर सप्लाई, सिस्टम वेक-अप, चार्जिंग डिमांड डिटेक्शन, चार्जिंग कमांड और रुकने सहित समन्वित चरण शामिल हैं।

इन प्रक्रियाओं के माध्यम से, स्मार्ट चार्जिंग सिस्टम विभिन्न पर्यावरण और परिचालन आवश्यकताओं को पूरा करते हुए सुरक्षित और कुशल चार्जिंग सुनिश्चित करते हैं।

एक एकीकृत ऑनबोर्ड चार्जिंग सिस्टम ने शिक्षाविदों और उद्योग से निरंतर ध्यान आकर्षित किया है। इसकी सामान्य संरचना, जैसा कि नीचे सचित्र है, कई अलग -अलग सिद्धांतों और फायदे हैं:

1. सामान्य सिद्धांत:
   जब पार्क किया जाता है, तो एक इलेक्ट्रिक वाहन में इलेक्ट्रिक मोटर ड्राइव सिस्टम को एक चार्जर में पुन: कॉन्फ़िगर किया जाता है, जिससे ग्रिड पावर बैटरी को चार्ज करने की अनुमति मिलती है। यह ड्राइव मोटर और बिजली घटकों के समय-साझाकरण पुन: उपयोग को सक्षम करता है, जिसमें न्यूनतम या कोई अतिरिक्त बिजली घटकों की आवश्यकता होती है। यह दृष्टिकोण लागत, वजन और मात्रा के संदर्भ में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है।

2. पुनर्गठन सुविधाएँ:

   • मोटर वाइंडिंग आमतौर पर ग्रिड-साइड इंडक्शन के रूप में कार्य करते हैं।
   • ड्राइव इन्वर्टर को आमतौर पर ऊर्जा रूपांतरण को पूरा करने और वाहन की पावर बैटरी को चार्ज करने के लिए पूरी तरह से नियंत्रित रेक्टिफायर या डीसी कनवर्टर के रूप में पुन: कॉन्फ़िगर किया जाता है।

3. उच्च-शक्ति फास्ट चार्जिंग क्षमता:
   आम तौर पर, एक इलेक्ट्रिक वाहन की ड्राइव सिस्टम का बिजली स्तर उसके चार्जिंग सिस्टम से अधिक है। सैद्धांतिक रूप से, यह एकीकृत ऑनबोर्ड चार्जर्स को उच्च-शक्ति, फास्ट चार्जिंग प्राप्त करने की अनुमति देता है।

इन लाभों को देखते हुए, एकीकृत चार्जिंग सिस्टम की अवधारणा को 1985 में अपनी स्थापना के बाद से बड़े पैमाने पर शोध किया गया है। हाल के वर्षों में, आधुनिक पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और मोटर ड्राइव कंट्रोल टेक्नोलॉजीज के तेजी से विकास के साथ, विभिन्न मोटर प्रकारों और टोपोलॉजी पर आधारित विभिन्न एकीकृत चार्जिंग सिस्टम हैं। उभरा, प्रत्येक अद्वितीय विशेषताओं और प्रदर्शन के साथ। भविष्य के अनुसंधान का मार्गदर्शन करने के लिए इन टोपोलॉजी और नियंत्रण विधियों को संक्षेप और विश्लेषण करना आवश्यक है।

दूसरी ओर, इलेक्ट्रिक वाहन उद्योग में मोटर गति विनियमन और गलती सहिष्णुता के लिए उच्च मांगें हैं। हाइब्रिड उत्तेजना मोटर्स, जो विद्युत रूप से उत्साहित मोटर्स की तरह प्रत्यक्ष चुंबकीय क्षेत्र विनियमन की पेशकश करते हुए पारंपरिक स्थायी चुंबक मोटर्स की उच्च दक्षता और शक्ति घनत्व को विरासत में लेते हैं, इलेक्ट्रिक वाहनों में बढ़ती ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। उनकी अनूठी संरचना और विद्युत चुम्बकीय विशेषताएं एकीकृत चार्जिंग सिस्टम के लिए महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती हैं, उनके विकास के लिए नए तकनीकी समाधान प्रदान करती हैं।

अनुकूलित ईवी चार्जर कन्वर्टर्स के लाभ

चार्जिंग सुविधा एक महत्वपूर्ण चुनौती है। जबकि ड्राइवर अपने ईवीएस को घर पर या कार्यस्थलों पर दिन के दौरान रातोंरात चार्ज कर सकते हैं, ये विधियाँ अलग -अलग बिजली का स्तर प्रदान करती हैं। बढ़ीऑनबोर्ड चार्जर (OBC)क्षमताएं लंबी चार्जिंग समय को संबोधित करती हैं लेकिन जटिलता और डिजाइन चुनौतियों को जोड़ती हैं। चार्जिंग धाराओं को कम करते हुए 400V से 800V बैटरी सिस्टम में चार्जिंग गति और बिजली उत्पादन दक्षता में सुधार हो रहा है, जिससे समग्र चार्जिंग समय कम हो जाता है।

वोल्टेज और स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी जैसे प्रमुख कारक OBC डिजाइन को प्रभावित करते हैं। इन मापदंडों को बढ़ाकर, OBC क्षमता में काफी सुधार हो सकता है। SIC- आधारित 1200V डिवाइस अब अगली पीढ़ी के ईवी प्लेटफार्मों की मांगों को पूरा करते हुए, उनकी उच्च अवरुद्ध वोल्टेज क्षमताओं के लिए इष्ट हैं।

उन्नत ईवी चार्जर कन्वर्टर्स की प्रमुख विशेषताएं

1। उच्च वोल्टेज चरण-डाउन रूपांतरण अनुपात
एकीकृत डीसी-डीसी कन्वर्टर्स उच्च-वोल्टेज बैटरी से बिजली निकाल सकते हैं और इसे 12 वी बैटरी जैसे कम-वोल्टेज उपकरणों तक पहुंचा सकते हैं।

2। वर्तमान परिसंचारी का उन्मूलन
नए कनवर्टर डिजाइनों में परिसंचारी धाराओं को खत्म करने, बिजली रूपांतरण दक्षता को बढ़ाने के लिए विशेष अवशोषण सर्किट शामिल हैं।

3। कम आउटपुट करंट रिपल
फॉरवर्ड कनवर्टर मोड को अपनाने से, कन्वर्टर्स आउटपुट इंडिक्टर करंट रिपल को कम करते हैं, जिससे स्मूथ पावर डिलीवरी सुनिश्चित होती है।

4। एकीकृत ओबीसी कार्यों
उन्नत ईवी चार्जर कन्वर्टर्स ग्रिड-टू-वाहन (G2V) चार्जिंग, वाहन-से-ग्रिड (V2G) डिस्चार्जिंग, और मुख्य और सहायक बैटरी के बीच कुशल बिजली हस्तांतरण को सक्षम करते हुए, OBC कार्यों को एकीकृत करते हैं।

5। डिजाइन विचार
  ·उच्च चरण-डाउन अनुपात प्रभावी वोल्टेज रूपांतरण सुनिश्चित करते हैं।
  ·कम आउटपुट रिपल संवेदनशील घटकों के लिए स्थिर शक्ति सुनिश्चित करता है।

ये विशेषताएं समग्र प्रणाली के प्रदर्शन और प्रयोज्य को बढ़ाते हुए उच्च दक्षता और विश्वसनीयता प्रदान करती हैं।

निष्कर्ष

विद्युतीकरण और बुद्धिमान प्रौद्योगिकी मोटर वाहन उद्योग को आगे बढ़ा रही है। बैटरी प्रौद्योगिकी में अग्रिम ईवी वृद्धि को सशक्त बनाते हैं, जबकि स्मार्ट सिस्टम सुरक्षा और दक्षता में सुधार करते हैं। जैसे -जैसे ईवी बाजार हिस्सेदारी बढ़ती जा रही है, ये नवाचार परिवहन परिदृश्य को बदलने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे।