روندها در قابلیت‌های شارژ خودروهای برقی

رشد بازار خودروهای برقی ممکن است اجتناب‌ناپذیر به نظر برسد: تمرکز بر کاهش انتشار CO2، فضای سیاسی فعلی، سرمایه‌گذاری دولت و صنعت خودرو و پیگیری مداوم جامعه تمام برقی، همگی به رونق خودروهای برقی اشاره دارند. با این حال، تاکنون، پذیرش گسترده خودروهای برقی توسط مصرف‌کنندگان به دلیل زمان طولانی شارژ و کمبود زیرساخت‌های شارژ با مشکل مواجه بوده است. پیشرفت‌ها در فناوری شارژ خودروهای برقی، این چالش‌ها را برطرف کرده و امکان شارژ ایمن و سریع را در خانه و جاده فراهم می‌کند. اجزا و زیرساخت‌های شارژ برای برآوردن نیازهای بازار رو به رشد خودروهای برقی در حال افزایش هستند و راه را برای رشد نمایی حمل و نقل برقی هموار می‌کنند.

نیروهای محرکه بازار خودروهای برقی

سرمایه‌گذاری در خودروهای برقی چندین سال است که رو به افزایش است، اما توجه و تقاضای فزاینده‌ای از سوی بخش‌های مختلف جامعه مورد تأکید قرار گرفته است. تمرکز روزافزون بر راه‌حل‌های اقلیمی، اهمیت خودروهای برقی را برجسته کرده است - توانایی کاهش انتشار کربن از موتورهای احتراق داخلی و سرمایه‌گذاری در حمل و نقل با انرژی پاک، به یک هدف گسترده برای دولت و صنعت تبدیل شده است. این تمرکز بر رشد پایدار و حفاظت از منابع طبیعی، فناوری را نیز به سمت یک جامعه تمام برقی سوق می‌دهد - جهانی با انرژی نامحدود مبتنی بر منابع تجدیدپذیر بدون انتشار گازهای مضر.
این محرک‌های زیست‌محیطی و فناوری در اولویت‌های مقررات و سرمایه‌گذاری فدرال، به‌ویژه با توجه به قانون سرمایه‌گذاری و مشاغل زیرساختی ۲۰۲۱، منعکس شده‌اند که ۷.۵ میلیارد دلار برای زیرساخت خودروهای برقی در سطح فدرال، ۲.۵ میلیارد دلار برای کمک‌های مالی به زیرساخت‌های شارژ و سوخت‌گیری خودروهای برقی و ۵ میلیارد دلار برای برنامه ملی شارژ خودروهای برقی اختصاص داده است. دولت بایدن همچنین هدف ساخت و نصب ۵۰۰۰۰۰ ایستگاه شارژ DC در سراسر کشور را دنبال می‌کند.

این روند را می‌توان در سطح ایالتی نیز مشاهده کرد. ایالت‌هایی از جمله کالیفرنیا، ماساچوست و نیوجرسی در حال پیگیری قوانینی برای پذیرش خودروهای تمام برقی هستند. اعتبارات مالیاتی، جنبش Electrify America، مشوق‌ها و دستورالعمل‌ها نیز بر مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان تأثیر می‌گذارند تا جنبش خودروهای برقی را بپذیرند.

خودروسازان نیز در حال پیوستن به حرکت به سمت خودروهای برقی هستند. خودروسازان پیشرو از جمله جنرال موتورز، فورد، فولکس واگن، بی ام و و آئودی به طور مداوم مدل‌های جدید خودروهای برقی را معرفی می‌کنند. انتظار می‌رود تا پایان سال 2022 بیش از 80 مدل خودروی برقی و هیبریدی پلاگین در بازار موجود باشد. تعداد فزاینده‌ای از تولیدکنندگان جدید خودروهای برقی نیز به بازار می‌پیوندند، از جمله تسلا، لوسید، نیکولا و ریویان.

شرکت‌های خدمات رفاهی نیز در حال آماده شدن برای یک جامعه تمام برقی هستند. مهم است که شرکت‌های خدمات رفاهی در زمینه برق‌رسانی از رقبا جلوتر باشند تا بتوانند تقاضای روزافزون را برآورده کنند و زیرساخت‌های حیاتی از جمله ریزشبکه‌ها در امتداد بزرگراه‌های بین ایالتی برای ایجاد ایستگاه‌های شارژ برق مورد نیاز خواهد بود. ارتباط خودرو با شبکه نیز در امتداد بزرگراه‌ها در حال افزایش است.

موانع رشد

در حالی که شتاب برای پذیرش گسترده خودروهای برقی در حال افزایش است، انتظار می‌رود چالش‌هایی مانع رشد شوند. در حالی که مشوق‌ها مصرف‌کنندگان یا ناوگان‌ها را به سمت خودروهای برقی تشویق می‌کنند، ممکن است با یک مانع همراه باشند - ممکن است حرکتی برای خودروهای برقی ایجاد شود تا بتوانند با زیرساخت‌ها ارتباط برقرار کنند تا مسافت پیموده شده را ردیابی کنند، که مستلزم نوآوری‌های فناوری و زیرساخت‌های ارتباطی در فضای باز است.

یکی از بزرگترین موانع پذیرش خودروهای برقی در سطح مصرف‌کننده، زیرساخت‌های شارژ قابل اعتماد و کارآمد است. تخمین زده می‌شود که تا سال ۲۰۳۰، ۹.۶ میلیون پورت شارژ برای تطبیق با رشد پیش‌بینی‌شده بازار خودروهای برقی مورد نیاز باشد. تقریباً ۸۰٪ از این پورت‌ها، شارژرهای خانگی و حدود ۲۰٪، شارژرهای عمومی یا محل کار خواهند بود. در حال حاضر، مصرف‌کنندگان به دلیل اضطراب در مورد برد خودرو، از خرید خودروی برقی خودداری می‌کنند - نگرانی از اینکه خودروی آنها قادر به طی مسافت طولانی بدون نیاز به شارژ مجدد نباشد و اینکه ایستگاه‌های شارژ در صورت نیاز در دسترس یا کارآمد نباشند.

شارژرهای عمومی یا مشترک به طور خاص باید بتوانند قابلیت شارژ تقریباً ثابت و پرسرعت را در تمام طول شبانه‌روز ارائه دهند. راننده‌ای که در یک ایستگاه شارژ در امتداد بزرگراه توقف می‌کند، احتمالاً به یک شارژ سریع با قدرت بالا نیاز دارد - سیستم‌های شارژ با قدرت بالا می‌توانند پس از تنها چند دقیقه شارژ، باتری تقریباً کاملاً شارژ شده را به خودروها ارائه دهند.

شارژرهای پرسرعت برای عملکرد قابل اعتماد، به ملاحظات طراحی خاصی نیاز دارند. قابلیت‌های خنک‌کننده مایع برای نگه داشتن پین‌های شارژ در دمای مطلوب و طولانی‌تر کردن مدت زمان شارژ خودرو با جریان‌های بالاتر ضروری است. در مناطق شارژ با تراکم خودرو، خنک نگه داشتن پین‌های تماسی، شارژ پرقدرت، کارآمد و قابل اعتمادی را برای برآورده کردن جریان مداوم تقاضای شارژ مصرف‌کننده ایجاد می‌کند.

ملاحظات طراحی شارژر پرقدرت

شارژرهای خودروهای برقی به طور فزاینده‌ای با تمرکز بر بهینه‌سازی استحکام و قابلیت‌های شارژ پرقدرت ساخته می‌شوند تا نیازهای رانندگان خودروهای برقی را برآورده کرده و بر اضطراب برد مسافتی غلبه کنند. یک شارژر پرقدرت خودروهای برقی با ۵۰۰ آمپر با سیستم خنک‌کننده و نظارت مایع امکان‌پذیر می‌شود - حامل تماس در کانکتور شارژ دارای رسانایی حرارتی است و همچنین به عنوان یک سینک گرما عمل می‌کند زیرا مایع خنک‌کننده گرما را از طریق مجاری خنک‌کننده یکپارچه دفع می‌کند. این شارژرها حاوی حسگرهای متنوعی از جمله حسگرهای نشت مایع خنک‌کننده و نظارت دقیق دما در هر تماس برق هستند تا اطمینان حاصل شود که پین‌ها از ۹۰ درجه سانتیگراد تجاوز نمی‌کنند. در صورت رسیدن به این آستانه، کنترل‌کننده شارژ در ایستگاه شارژ، خروجی برق را برای حفظ دمای قابل قبول کاهش می‌دهد.

شارژرهای خودروهای برقی همچنین باید بتوانند در برابر سایش و پارگی مقاومت کنند و به راحتی تحت تعمیر و نگهداری قرار گیرند. دسته‌های شارژ خودروهای برقی برای سایش و پارگی طراحی شده‌اند، و جابجایی خشن به مرور زمان که بر روی سطح اتصال تأثیر می‌گذارد، اجتناب‌ناپذیر است. شارژرها به طور فزاینده‌ای با اجزای مدولار طراحی می‌شوند که امکان تعویض آسان سطح اتصال را فراهم می‌کند.
مدیریت کابل در ایستگاه‌های شارژ نیز از ملاحظات مهم برای طول عمر و قابلیت اطمینان است. کابل‌های شارژ پرقدرت حاوی سیم‌های مسی، خطوط خنک‌کننده مایع و کابل‌های فعال هستند، اما همچنان باید در برابر کشیده شدن یا عبور از روی آنها مقاومت کنند. از دیگر ملاحظات می‌توان به قفل‌های قابل قفل اشاره کرد که به راننده اجازه می‌دهد بدون نگرانی از جدا شدن کابل توسط کسی، وسیله نقلیه خود را در حال شارژ در یک ایستگاه عمومی رها کند (مدولار بودن سطح اتصال به همراه تصویری از جریان مایع خنک‌کننده).