Τι είναι ο ενσωματωμένος και ο φορτιστής εκτός του σκάφους;

Με λίγα λόγια, ένας ενσωματωμένος φορτιστής μετατρέπει την ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος από το δίκτυο σε τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται για τη φόρτιση της μπαταρίας. Χρησιμοποιείται κάθε φορά που ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο συνδέεται σε πρίζα AC. Χρησιμοποιείται επίσης όταν ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο φορτίζεται μόνο του.

Τροφοδοτικό

Αυτή η εφεύρεση αποτελείται από μια μονάδα τροφοδοσίας που παρέχει φορτιστές εντός και εκτός οχήματος με ισχύ που είναι κατάλληλη για την τάση της μπαταρίας του οχήματος. Η μονάδα έχει διπλό επίπεδο προγραμματισμού που της επιτρέπει να δέχεται όλο το φάσμα των τάσεων στοίβας. Αποτελείται από τρία βασικά εξαρτήματα: μια μονάδα τροφοδοσίας, τη φλαντζωτή είσοδος και ένα καλώδιο τροφοδοσίας.

Οι ενσωματωμένοι φορτιστές είναι μικρότεροι σε μέγεθος και έχουν χαμηλό προφίλ. Έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν πιο αργή φόρτιση από έναν φορτιστή εκτός σκάφους και μπορεί να περιλαμβάνουν προστασία EMI και μικρές καθυστερήσεις μετάδοσης. Αυτοί οι φορτιστές μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε οχήματα PHEV και με μπαταρία και είναι συμβατοί με σταθμούς φόρτισης.

Σύστημα μέτρησης

Προκειμένου να βεβαιωθείτε ότι ένας φορτιστής εντός ή εκτός του οχήματος είναι αποδοτικός, πρέπει να μετρηθεί η ενεργειακή απόδοση. Το προτεινόμενο σύστημα μέτρησης θα πρέπει να περιλαμβάνει μια διεπαφή ψηφιακής ανάγνωσης για την ανάλυση της ενέργειας εξόδου και του συντελεστή ισχύος. Επιπλέον, θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνει έναν επιπλέον αναλυτή ισχύος στην πλευρά εισόδου AC για τον υπολογισμό της ενέργειας εισόδου και του συντελεστή ισχύος. Αυτό είναι απαραίτητο για τη βαθμονόμηση της ενεργειακής μετρολογίας.

Το σύστημα μέτρησης για φορτιστές εκτός και επί οχήματος αποτελείται από έναν μετατροπέα AD υψηλής ταχύτητας που μπορεί να εκτελεί πολλαπλές μετρήσεις ταυτόχρονα. Επιπλέον, τα δεδομένα που αποκτήθηκαν πρέπει να μεταδίδονται σε κάθε επανάληψη. Αυτό είναι ένα δύσκολο πρόβλημα για ένα DSP, επομένως ένα FPGA είναι η προτιμώμενη επιλογή.

Βρόχοι ελέγχου

Οι βρόχοι ελέγχου μεταξύ των φορτιστών PEV εντός και εκτός σκάφους επιτρέπουν και στις δύο συσκευές να λειτουργούν σε υψηλό επίπεδο απόδοσης. Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς μετατροπείς, οι οποίοι έχουν έναν ενιαίο βρόχο ελέγχου, οι φορτιστές PEV μπορούν να λειτουργήσουν σε πολλαπλούς τρόπους λειτουργίας. Για παράδειγμα, μπορούν να παρέχουν ενσωματωμένη τροφοδοσία ενώ η τροφοδοσία εκτός οχήματος δεν είναι διαθέσιμη. Οι φορτιστές εκτός σκάφους έχουν επίσης το πλεονέκτημα της ενσωμάτωσης μιας φωτοβολταϊκής ολοκλήρωσης. Χρησιμοποιούν μια τοπολογία μετατροπέα δύο επιπέδων, τεσσάρων ποδιών για να ελέγχουν δυναμικά τη ροή πραγματικής και άεργου ισχύος και το ρεύμα φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας PEV. Αυτό εξασφαλίζει λειτουργία τετραπλής αντίδρασης, αποκρίσεις υψηλής σταθερότητας και σταθερή απόδοση. Επιπλέον, η παραγωγή ενέργειας από φωτοβολταϊκά ενσωματώνεται άψογα στο σταθμό φόρτισης και ρυθμίζεται για διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες.

Ένα ενσωματωμένο σύστημα φόρτισης μπορεί να βελτιώσει την ασφάλεια του οχήματος και το λειτουργικό κόστος μειώνοντας τους χρόνους επαναφόρτισης των μπαταριών. Εδώ, κάποιος εξετάζει την τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την εφαρμογή ενσωματωμένων φορτιστών σε υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματα. Η βιωσιμότητα ενός ηλεκτρικού οχήματος (EV) εξαρτάται από την ικανότητά του να φορτίζει γρήγορα τις μπαταρίες του. Οι χρόνοι φόρτισης είναι συχνά τόσο εμπόδιο όσο και τα όρια εμβέλειας. Οι δύο κύριοι τύποι αρχιτεκτονικών φόρτισης είναι οι σταθμοί γρήγορης φόρτισης DC και τα ενσωματωμένα συστήματα φόρτισης.

Γαλβανική μόνωση

Η γαλβανική απομόνωση είναι ένα κρίσιμο μέτρο ασφαλείας στη διαδικασία φόρτισης. Χωρίς αυτό το μέτρο, το ηλεκτρικό σύστημα ενός οχήματος θα μπορούσε να αντιμετωπίσει επικίνδυνους βρόχους γείωσης, οι οποίοι μπορεί να οδηγήσουν σε θόρυβο και ανησυχίες για την ασφάλεια. Επιπλέον, τα ρεύματα που διαρρέουν το σύστημα μπαταριών ενός ηλεκτρικού οχήματος μπορεί να είναι δυνητικά θανατηφόρα για τον άνθρωπο.

Για να ανταποκριθεί σε αυτές τις απαιτήσεις, ο ενσωματωμένος φορτιστής πρέπει να μπορεί να αλλάξει την τάση εξόδου DC και το επίπεδο ρεύματος. Είναι επίσης απαραίτητο να προστατεύονται αυτά τα εξαρτήματα από υπερβολική και χαμηλή τάση, και ένα σύστημα που λειτουργεί σωστά θα πρέπει να διασφαλίζει την παρακολούθηση της τάσης.

Κόστος

Σε ένα ηλεκτρικό όχημα, το κόστος ενός φορτιστή εντός και εκτός του οχήματος ποικίλλει ανάλογα με τη χωρητικότητα και την ποιότητα του φορτιστή. Οι φορτιστές εκτός σκάφους είναι πιο ακριβοί αλλά απαιτούν επίσης περισσότερη ισχύ και μπορεί να απαιτούν ειδική εγκατάσταση. Επιπλέον, το κόστος τους ανά kW μπορεί να ποικίλλει πολύ. Ως εκ τούτου, είναι δύσκολο να προβλεφθεί ο βέλτιστος ρυθμός ισχύος.

Για να αξιολογήσουμε τις αναλογίες κόστους-οφέλους των φορτιστών εντός και εκτός οχήματος, χρησιμοποιήσαμε μια μέθοδο βελτιστοποίησης ενός στόχου. Σε αυτή τη διαδικασία, προσδιορίσαμε τη βέλτιστη βαθμολογία ισχύος για έναν ενσωματωμένο φορτιστή και τη χωρητικότητα της μπαταρίας. Ο στόχος βελτιστοποίησης είναι η ελαχιστοποίηση του κόστους φόρτισης κατά τη διάρκεια ζωής ενός οχήματος.

Μέγεθος

Υπάρχουν μερικές βασικές διαφορές μεταξύ φορτιστών ενσωματωμένου και εξωσωματωμένου. Ένας ενσωματωμένος φορτιστής είναι μικρότερος και μετατρέπει το ρεύμα με πιο αργό ρυθμό, ενώ ένας φορτιστής εκτός σκάφους είναι μεγαλύτερος και μπορεί να διαχειριστεί υψηλότερα ρεύματα. Οι δύο τύποι φορτιστών κατασκευάζονται από τους περισσότερους κατασκευαστές εξαρτημάτων EV, αλλά οι ταχύτητες μετατροπής τους ποικίλλουν σημαντικά. Ένας ενσωματωμένος φορτιστής είναι επίσης βαρύτερος και καταλαμβάνει περισσότερο χώρο στο αυτοκίνητο.