Ներդրումներ Wallbox DC տնային լիցքավորիչներում. SiC արդյունավետություն, V2H դիմացկունություն և կայունություն

Բնակելի տեխնոլոգիական զարգացման վերջնական էվոլյուցիան. Ինչու՞ Wallbox DC տնային լիցքավորիչների մեջ ներդրում կատարելը շրջանցում է OBC սահմանափակումները, հնարավորություն է տալիս V2H/V2G դիմադրողականությանը և մաքսիմալացնում է էներգաարդյունավետությունը SiC տեխնոլոգիայի միջոցով՝ ապագային պատրաստ կայուն կյանքի համար։

Աբստրակտ

Էլեկտրական շարժունակության համաշխարհային անցումը մտնում է երկրորդ, ավելի բարդ փուլ։ Մինչդեռ առաջին տասնամյակը կենտրոնացած էր տրանսպորտային միջոցների ներդրման և հանրային ենթակառուցվածքների վրա, ներկայիս տասնամյակը սահմանվում է բնակելի տների լիցքավորման էկոհամակարգի օպտիմալացմամբ։ Այս էվոլյուցիայի կենտրոնում է Wallbox DC Home Charger-ը։ Ավանդաբար, բնակելի տների լիցքավորումը եղել է փոփոխական հոսանքի (AC) 2-րդ մակարդակի կայանների տիրույթը, որոնք հենվում են մեքենայի ներքին ներկառուցված լիցքավորիչի (OBC) վրա։ Այնուամենայնիվ, OBC-ի տեխնիկական սահմանափակումները՝ կախված քաշից, ծավալից և արժեքից, խոչընդոտ են ստեղծել էներգախնայող տների հաջորդ սերնդի համար։

Այս հոդվածը ներկայացնում է 6000 բառից բաղկացած սպառիչ և խորը ուսումնասիրություն DC պատի լիցքավորիչների տեխնիկական, էլեկտրաքիմիական և տնտեսական գերազանցության վերաբերյալ: Մենք ուսումնասիրում ենք, թե ինչպես են այս սարքերը շրջանցում OBC-ն՝ ավելի արագ և արդյունավետ լիցքավորում ապահովելու համար, ինչպես են դրանք օգտագործում սիլիցիումի կարբիդի (SiC) կիսահաղորդիչները՝ ջերմային կորուստները նվազագույնի հասցնելու համար, և թե ինչու են դրանք անփոխարինելի հիմք «Տրանսպորտային միջոցից տուն» (V2H) և «Տրանսպորտային միջոցից ցանց» (V2G) կիրառությունների համար: Ավելին, մենք վերլուծում ենք DC լիցքավորիչների ինտեգրումը տան էներգիայի կառավարման համակարգերում (HEMS), դրանց դերը շքեղ բնակելի շենքերի ապրանքանիշի ստեղծման գործում և երկարաժամկետ ծախս-օգուտ հարաբերակցությունը՝ արտադրության մասշտաբների հետ մեկտեղ:

Գլուխ 1. Տնային էլեկտրական մեքենաների լիցքավորման մոդելի փոփոխությունը՝ փոփոխական հոսանքի կոմունալ ծառայություններից մինչև մշտական ​​հոսանքի ինտելեկտ

Էլեկտրական մեքենաների (ԷՄ) լիցքավորման պատմությունը լի է եղել փոխզիջումների պատմությունով։ Ժամանակակից ԷՄ դարաշրջանի սկզբնական շրջանում հիմնական նպատակն էր պարզապես ապահովել, որ մեքենան կարողանա լիցքավորվել գիշերը՝ օգտագործելով առկա բնակելի էլեկտրական ենթակառուցվածքները։ Սա հանգեցրեց փոփոխական հոսանքի լիցքավորման գերիշխանությանը։ Էլեկտրական հոսանքի մատակարարման սարքավորումներում պատի լիցքավորիչը, ըստ էության, փառաբանված անվտանգության անջատիչ է (ԷՎՀ – էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների մատակարարման սարքավորումներ), որը կոմունալ փոփոխական հոսանքի էներգիան անմիջապես փոխանցում է մեքենային։ Ծանր բեռների տեղափոխումը՝ այդ փոփոխական հոսանքի էներգիան մարտկոցի համար անհրաժեշտ հաստատուն հոսանքի էներգիայի փոխակերպումը, կատարվում է մեքենայի ներկառուցված լիցքավորիչի (OBC) կողմից։

Թեև փոփոխական հոսանքի լիցքավորման տեղադրումը մատչելի է, այն սկզբունքորեն սահմանափակ է։ Քանի որ մարտկոցի հզորությունը 60 կՎտժ-ից աճում է մինչև 100 կՎտժ և ավելի, 7 կՎտ կամ 11 կՎտ փոփոխական հոսանքով լիցքավորելու համար անհրաժեշտ ժամանակը դառնում է լոգիստիկ խոչընդոտ բարձր սպառում ունեցող տնային տնտեսությունների համար։ Ավելի կարևոր է, որ փոփոխական հոսանքի մոդելը էլեկտրական մեքենան դիտարկում է որպես պասիվ բեռ՝ էներգիայի «կլանիչ»։

Ներկայացնում ենք Wallbox DC Home Charger-ը: AC-ից DC փոխակերպման գործընթացը մեքենայից դուրս բերելով և հատուկ պատին ամրացվող սարքի մեջ տեղափոխելով՝ մենք բացում ենք կատարողականության նոր չափում: Այս անցումը ներկայացնում է անցում «AC Utility»-ից դեպի «DC Intelligence»: DC պատի լիցքավորիչը պարզապես լիցքավորիչ չէ, այլ բարդ էլեկտրական կենտրոն: Այն անմիջապես կապվում է մարտկոցի կառավարման համակարգի (BMS) հետ՝ ապահովելով լարման և հոսանքի ճշգրիտ կառավարում, որը շրջանցում է մեքենայի ներքին սահմանափակումները:

Այս գլուխը քննում է այս տեղաշարժը խթանող մակրո միտումները.

1. Արագության հետապնդումը.Բարձրակարգ էլեկտրական մեքենաներն այժմ աջակցում են 800 Վ ճարտարապետությանը: AC լիցքավորիչները չեն կարող օգտագործել այս արագությունները տանը: DC պատի լիցքավորիչները, նույնիսկ ավելի ցածր բնակելի հզորության մակարդակներում (օրինակ՝ 20 կՎտ-ից մինչև 30 կՎտ), զգալիորեն բարելավվում են ստանդարտ 7 կՎտ հզորությամբ AC սարքերի համեմատ:
2. Էներգետիկ ինքնիշխանություն.Բնակելի տարածքներում արևային էներգիայի և մարտկոցային կուտակիչների աճը ստեղծում է «հաստատուն հոսանքի էկոհամակարգ»: Հաստատուն հոսանքի արևային էներգիան տան համար փոփոխական հոսանքի, ապա մեքենայի համար հաստատուն հոսանքի վերածելը ենթադրում է բազմաթիվ փոխակերպման կորուստներ: Հաստատուն հոսանքին միացված տնային միջավայրը, որի հիմքում ընկած է հաստատուն հոսանքի պատի տուփ, նվազագույնի է հասցնում այս «փոխակերպման հարկերը»:
3. Ինտելեկտուալ ցանցը.Քանի որ կոմունալ ծառայությունները անցնում են օգտագործման ժամանակի վրա հիմնված գնագոյացման և պահանջարկին արձագանքման ծրագրերի, հաստատուն հոսանքի համակարգերի կողմից առաջարկվող մանրակրկիտ կառավարումը թույլ է տալիս տանտերերին ավելի արդյունավետ մասնակցել ցանցի կայունացմանը, քան ավանդական օդորակիչների կարգավորումները։

Գլուխ 2. Տեխնիկական տարաձայնություն՝ ներկառուցված լիցքավորիչի (OBC) խցանման շրջանցումը

Հասկանալու համար, թե ինչու է մշտական ​​հոսանքով տնային լիցքավորումը հեղափոխական, նախ պետք է հասկանալ «OBC խոչընդոտը»։ Յուրաքանչյուր փոփոխական հոսանքով լիցքավորվող էլեկտրական սարք ունի ներկառուցված լիցքավորիչ։ Այս բաղադրիչը էլեկտրական ինվերտոր է, որը ստանում է 120 Վ կամ 240 Վ փոփոխական հոսանք և այն ուղղում է մարտկոցի բլոկի հաստատուն հոսանքի լարման։

Սակայն, OBC-ն ավտոմոբիլային ֆիզիկայի զոհ է։ Քանի որ այն պետք է երթևեկի մեքենայի հետ, այն ենթակա է խիստ սահմանափակումների.

• Զանգված և ծավալ՝OBC-ի յուրաքանչյուր կիլոգրամը կազմում է մեկ կիլոգրամ քաշ, որը նվազեցնում է մեքենայի ընթացքը: Հետևաբար, արտադրողների մեծ մասը սահմանափակում է OBC-ի հզորությունը 7 կՎտ կամ 11 կՎտ՝ տարածք և քաշ խնայելու համար:
• Ջերմային կառավարում.11 կՎտ հզորության փոխակերպումը զգալի ջերմություն է առաջացնում: Տրանսպորտային միջոցի սառեցման ցիկլը պետք է ցրի այս ջերմությունը, ինչը սպառում է լրացուցիչ էներգիա:
• Արժեքը՝Բարձր հզորության OBC-ները (օրինակ՝ 22 կՎտ) թանկ են արտադրության մեջ և հաճախ օգտագործվում են որպես շքեղ մոդելներ կամ լրացուցիչ արդիականացումներ:

Երբ դուք օգտագործում եք Wallbox DC Home Charger, OBC-ն ամբողջությամբ շրջանցվում է: DC Wallbox-ը միանում է անմիջապես մեքենայի մարտկոցին CCS կամ NACS միակցիչի DC միացումների միջոցով: Սա ունի մի քանի խորը հետևանքներ.

2.1 Ավելի բարձր հզորության խտություն առանց մեքենայի քաշի

Տեղադրելով փոխակերպման սարքավորումները ավտոտնակի պատին, ինժեներները այլևս չեն սահմանափակվում մեքենայի քաշի սահմանափակումներով: Մենք կարող ենք օգտագործել ավելի մեծ ինդուկտորներ, ավելի հզոր կոնդենսատորներ և գերազանց սառեցման համակարգեր: Սա թույլ է տալիս բնակելի տարածքներում լիցքավորել 15 կՎտ, 20 կՎտ կամ նույնիսկ 25 կՎտ արագությամբ՝ արագություններ, որոնք ֆիզիկապես և տնտեսապես անիրագործելի կլինեին ինտեգրել մեքենայի մեջ:

2.2 Արդյունավետության աճ

OBC-ի արդյունավետությունը սովորաբար տատանվում է 85%-ից 92%: «Երկկողմանի» կորուստը նշանակալի է, երբ հաշվի եք առնում տասնամյակի ընթացքում հազարավոր լիցքավորման ցիկլերը: Արդյունաբերական կարգի բաղադրիչներ և մասնագիտացված սառեցում օգտագործող մշտական ​​հոսանքի պատի տուփերը կարող են հասնել 96%-ից ավելի արդյունավետության: Մեքենայի ներքին ուղղիչը շրջանցելով՝ էներգիան անմիջապես ցանցից (կամ արևային) է փոխանցվում մարտկոցի քիմիական պահեստ՝ նվազագույն կորուստներով:

2.3 Հուսալիություն և սպասարկելիություն

Եթե ​​OBC-ն խափանվի, մեքենան փաստացի մնում է խրված վիճակում և պահանջում է թանկարժեք, բարդ վերանորոգում դիլերային կենտրոնում: Եթե DC պատի լիցքավորիչը խափանվի, մեքենան դեռ կարող է լիցքավորվել հանրային կայանում կամ պահեստային AC դյուրակիր լիցքավորիչի միջոցով, իսկ պատի լիցքավորիչը կարող է սպասարկվել կամ փոխարինվել էլեկտրիկի կողմից՝ առանց մեքենայի բարձր լարման ներքին բաղադրիչներին դիպչելու:

Գլուխ 3. Էլեկտրաքիմիական առավելություններ՝ մարտկոցի երկարակեցության և արդյունավետության օպտիմալացում

Տարածված սխալ կարծիք է այն, որ «հաստատուն հոսանքի լիցքավորումը վնասակար է մարտկոցների համար»։ Մինչդեռ հանրային գերարագ հաստատուն հոսանքի լիցքավորումը (350 կՎտ+) կարող է ջերմային լարվածություն առաջացնել,Բնակելի տարածքների համար DC լիցքավորում(10 կՎտ-ից մինչև 25 կՎտ տիրույթում) իրականում էլեկտրաքիմիական «քաղցր կետ» է, որն առաջարկում է մի շարք առավելություններ փոփոխական հոսանքի լիցքավորման համեմատ։

3.1 Ճշգրիտ իմպուլսի լայնության մոդուլյացիա (PWM) և ալիքային կառավարում

Մեքենայի OBC-ում AC-ից DC փոխակերպման գործընթացը հաճախ առաջացնում է «ալիքավոր հոսանք»՝ DC ելքի փոքր տատանումներ, որոնք կարող են առաջացնել մարտկոցի բջիջների միկրոսկոպիկ տաքացում: Բարձրակարգ DC պատի մարտկոցները օգտագործում են առաջադեմ թվային ազդանշանի պրոցեսորներ (DSP)՝ շատ ավելի «մաքուր» DC ազդանշան ապահովելու համար: Այս կայունությունը նվազեցնում է լիթիում-իոնային բջիջների ներքին դիմադրության կորուստները լիցքավորման գործընթացի ընթացքում:

3.2 Դինամիկ լիցքավորման կորեր

AC հոսանքի միջոցով լիցքավորելիս մեքենայի BMS-ը պետք է սնուցում խնդրի OBC-ից, որը հետո լիցքավորվում է պատից: Այս բազմաստիճան հաղորդակցությունը կարող է ունենալ լատենտություն: DC պատի տուփը բնականորեն հաղորդակցվում է BMS-ի հետ ISO 15118 արձանագրության միջոցով: Սա թույլ է տալիս ունենալ ավելի դինամիկ և արագ արձագանքող լիցքավորման կոր: Եթե BMS-ը հայտնաբերի ջերմաստիճանի աննշան բարձրացում որոշակի բջջային մոդուլում, DC պատի տուփը կարող է անմիջապես միկրոկարգավորել հոսանքի հոսքը՝ շատ ավելի ճշգրիտ, քան OBC-ն:

3.3 «Կոնվերսիոն ջերմության» մեղմացում

AC հոսանքի լիցքավորման ժամանակ OBC-ի կողմից առաջացած ջերմությունը հաճախ փոխանցվում է մարտկոցին, քանի որ դրանք կիսում են նույն սառեցման շղթան և գտնվում են մոտիկ։ Այս երկրորդային ջերմային բեռը կարող է արագացնել էլեկտրոլիտի քայքայումը։ Ջերմություն առաջացնող փոխակերպման գործընթացը պատի վանդակ տեղափոխելով՝ մեքենայի մարտկոցը մնում է ավելի զով սեանսի ընթացքում՝ պահպանելով անոդի վրա գտնվող SEI (պինդ էլեկտրոլիտային միջֆազային) շերտի առողջությունը։

Ամփոփելով՝ բնակելի տարածքներում հաստատուն հոսանքի լիցքավորումը ապահովում է արագ լիցքավորիչի արագությունը դանդաղ լիցքավորիչի «նրբությամբ», միաժամանակ պահպանելով գերազանց էլեկտրաքիմիական կայունությունը մարտկոցի ողջ կյանքի ընթացքում։

Գլուխ 4. Սիլիցիումի կարբիդի (SiC) տեխնոլոգիա՝ գերբարձր արդյունավետության փոխակերպման սիրտը

Ժամանակակից DC պատի տուփերը տան համար կիրառելի դարձնող գաղտնի բաղադրիչը ավանդական սիլիցիումային (Si) MOSFET-ներից և IGBT-ներից անցումն է սիլիցիումի կարբիդային (SiC) կիսահաղորդիչներին: SiC-ն լայն արգելակային գոտի ունեցող (WBG) նյութ է, որը հիմնարար կերպով փոխել է ուժային էլեկտրոնիկայի լանդշաֆտը:

4.1 Գերազանց գոտիական հատկություններ

Սիլիցիումի կարբիդի արգելակային գոտին մոտավորապես երեք անգամ ավելի լայն է, քան ավանդական սիլիցիումինը։ Սա թույլ է տալիս SiC սարքերին աշխատել շատ ավելի բարձր լարումների և ջերմաստիճանների պայմաններում։ DC պատի տուփում սա նշանակում է, որ սարքը կարող է բավարարել ժամանակակից էլեկտրական մեքենաների մարտկոցների 400 Վ կամ 800 Վ պահանջները՝ բաղադրիչների հետքի մի փոքր մասով։

4.2 Փոխարկման կորուստների կրճատում

SiC-ի ամենակարևոր առավելությունը տնային լիցքավորիչում անջատիչների կորուստների կրճատումն է: Ավանդական սիլիկոնային անջատիչները կորցնում են էներգիա ամեն անգամ միացնելիս և անջատելիս, հիմնականում իրենց ավելի դանդաղ արձագանքման ժամանակի և ավելի բարձր տարողության պատճառով: SiC անջատիչները կարող են աշխատել շատ ավելի բարձր հաճախականություններով (հաճախ 10 անգամ ավելի բարձր, քան սիլիկոնայինները): Այս բարձր հաճախականության անջատիչը թույլ է տալիս.

• Փոքր մագնիսներ՝Քանի որ անջատման հաճախականությունն ավելի բարձր է, պատի տուփի ներսում գտնվող ինդուկտորներն ու տրանսֆորմատորները կարող են զգալիորեն փոքր և թեթև լինել։ Սա է պատճառը, որ 20 կՎտ հզորությամբ հաստատուն հոսանքի լիցքավորիչը բավականաչափ փոքր է, որպեսզի այն կախված լինի ավտոտնակի պատից, այլ ոչ թե սառնարանի չափի պահարան լինի։
• Ավելի բարձր արդյունավետություն.SiC-ը մինչև 80%-ով կրճատում է էներգիայի կորուստը՝ համեմատած սիլիցիումի վրա հիմնված փոխակերպման հետ։ Տանտիրոջ համար սա նշանակում է էլեկտրաէներգիայի ավելի ցածր վճարներ և ջերմության ավելի քիչ կորուստ։

4.3 Ջերմային կառավարում և հուսալիություն

Քանի որ SiC-ն ավելի արդյունավետ է, այն ավելի քիչ ջերմություն է առաջացնում: Ավելի քիչ ջերմություն նշանակում է, որ պատի տուփը կարող է չպահանջել աղմկոտ, բարձր սպասարկման կարիք ունեցող սառեցման օդափոխիչներ: SiC-ի վրա հիմնված շատ մշտական ​​հոսանքի պատի տուփեր կարող են օգտագործել պասիվ հեղուկային սառեցում կամ առաջադեմ ջերմափոխանակիչ կառուցվածքներ: Սա մեծացնում է էլեկտրոնիկայի կյանքի տևողությունը, քանի որ ջերմային ցիկլը էներգահամակարգերի բաղադրիչների խափանման հիմնական պատճառն է:

4.4 Համեմատական ​​վերլուծություն. Si ընդդեմ SiC բնակելի տարածքներում

SiC-ը իսկապես գնահատելու համար պետք է ուշադրություն դարձնել քանակական բարելավումներին։ Սովորական 20 կՎտ փոխարկիչում.

• Հետքի կրճատում.Սիլիցիումային համակարգի համար կարող է անհրաժեշտ լինել 15 լիտրանոց խցիկ՝ սառեցման օդափոխիչները և մեծ ինդուկտորները տեղավորելու համար: SiC-ի վրա հիմնված համակարգը կարող է տեղավորվել 4 լիտրանոց խցիկի մեջ, ինչը կազմում է ծավալի 73%-ով կրճատում:
• Փոխարկման հաճախականությունը՝Սիլիկոնային IGBT-ները սովորաբար սահմանափակվում են 20 կՀց-ից մինչև 30 կՀց՝ ջերմային սահմանափակումների պատճառով: SiC MOSFET-ները հարմարավետորեն աշխատում են 100 կՀց-ից մինչև 300 կՀց հաճախականությամբ: Սա միայն տեխնիկական չափանիշ չէ. այն ուղղակիորեն կապված է տրանսֆորմատորների պղնձե փաթույթների քաշի հետ, որը կազմում է նյութերի ցանկի (BOM) զգալի մասը:
• Արդյունավետությունը մասնակի բեռի դեպքում՝Տնային լիցքավորիչների մեծ մասը իրենց կյանքի մեծ մասի ընթացքում աշխատում է մասնակի բեռով (օրինակ՝ 5 կՎտ՝ 20 կՎտ-ի փոխարեն): SiC-ն պահպանում է բարձր արդյունավետություն (94%+) նույնիսկ 20% բեռի դեպքում, մինչդեռ սիլիցիումի արդյունավետությունը հաճախ կտրուկ ընկնում է մինչև ցածր 80-ականներ կամ բարձր 70-ականներ՝ ցածր հզորության մակարդակներում:

4.5 Ջերմային ցիկլի ազդեցությունը կյանքի տևողության վրա

Բնակելի լիցքավորիչները ենթարկվում են կոշտ միջավայրերի՝ ձմռանը ցուրտ ավտոտնակներում և ամռանը շոգ ավտոտնակներում: Սիլիկոնային կիսահաղորդիչները խիստ զգայուն են «միացման ջերմաստիճանի» տատանումների նկատմամբ: Ամեն անգամ, երբ սիլիկոնային լիցքավորիչը միանում է, ներքին բաղադրիչները ընդարձակվում և կծկվում են: Հազարավոր ցիկլերի ընթացքում սա հանգեցնում է զոդման հոգնածության և լարերի միացման խափանման: SiC-ի լայն գոտիական բացը և բարձր ջերմահաղորդականությունը նշանակում են, որ ներքին ջերմաստիճանը մնում է շատ ավելի կայուն, ինչը զգալիորեն մեծացնում է սարքի MTBF-ը (խափանումների միջև միջին ժամանակը)՝ արդյունաբերության միջին 5 տարուց մինչև ավելի քան 12 տարի:

Գլուխ 5. Պատի լիցքավորիչները որպես V2H (տրանսպորտային միջոցից տուն) և V2G (տրանսպորտային միջոցից ցանց) կապի դարպաս

Հավանաբար, մշտական ​​հոսանքի պատի լիցքավորման մեջ ներդրում կատարելու ամենահամոզիչ պատճառը դրա երկկողմանի էներգիայի հոսքի ապահովման դերն է: Չնայած գոյություն ունեն որոշ փոփոխական հոսանքի երկկողմանի համակարգեր, դրանք բնույթով սահմանափակված են մեքենայի ներքին սարքավորումներով: Երկկողմանի մշտական ​​հոսանքով լիցքավորումը էներգիայի դիմադրողականության ոսկե չափանիշն է:

5.1 Տրանսպորտային միջոցը որպես բնակելի մարտկոց (V2H)

Ժամանակակից էլեկտրական մեքենայի մարտկոցը սովորաբար պարունակում է 60-ից 100 կՎտժ էներգիա։ Սա բավարար է միջին տնային տնտեսությունը երեքից հինգ օր էներգիայով ապահովելու համար։ Այնուամենայնիվ, այս էներգիան ձեր տունը էլեկտրաէներգիայի անջատման ժամանակ էներգիայով ապահովելու համար ձեզ անհրաժեշտ է միջոց՝ մարտկոցից հաստատուն հոսանքի էներգիան հանելու և այն ձեր տան էլեկտրական շղթաների համար փոփոխական հոսանքի փոխակերպելու համար։ Հաստատուն հոսանքի պատի տուփը գործում է որպես այս դարպաս։ Քանի որ այն շրջանցում է OBC-ն, այն կարող է էներգիան անմիջապես վերցնել մարտկոցից, փոխակերպել այն 240 Վ փոփոխական հոսանքի և մատակարարել տան էլեկտրական վահանակին (փոխանցման անջատիչի միջոցով)։ Սա էլեկտրական մեքենան վերածում է հսկայական, շարժական «Powerwall»-ի, որն ապահովում է շատ ավելի մեծ հզորություն, քան նվիրված ստացիոնար տնային մարտկոցը՝ ավելի ցածր սահմանային արժեքով։

5.2 Ցանցի կայունացում և եկամուտ (V2G)

Տրանսպորտային միջոցից ցանց (V2G) կապը սա մեկ քայլ առաջ է տանում: V2G սցենարում մշտական ​​հոսանքի պատի լիցքավորիչը կապվում է կոմունալ ծառայությունների մատակարարի հետ: Պիկ պահանջարկի ժամանակահատվածներում ցանցը կարող է «փոխառել» փոքր քանակությամբ էներգիա հազարավոր կայանված էլեկտրական մեքենաներից: Տանտերերը սովորաբար փոխհատուցվում են այս ծառայության համար, ինչը արդյունավետորեն նվազեցնում է նրանց սեփականության ընդհանուր արժեքը: Մշտական ​​հոսանքի պատի լիցքավորիչները գերազանց են V2G-ի համար, քանի որ դրանք առաջարկում են ավելի արագ արձագանքման ժամանակներ և ավելի բարձր հզորության թողունակություն: Եթե ցանցին անհրաժեշտ է 20 կՎտ հանկարծակի ներարկում՝ լարման անկումը կանխելու համար, մշտական ​​հոսանքի պատի լիցքավորիչը կարող է այն անմիջապես ապահովել, մինչդեռ ստանդարտ AC OBC-ն կարող է սահմանափակվել 7 կՎտ-ով և նույնիսկ չաջակցել երկկողմանի հոսքին:

5.3 Վիրտուալ էլեկտրակայաններ (ՎԷԿ)

Հաստատուն հոսանքի լիցքավորիչները թույլ են տալիս տանտերերին միանալ վիրտուալ էլեկտրակայաններին: Հարյուրավոր հաստատուն հոսանքին միացված տներ միավորելով՝ VPP կառավարիչը կարող է զգալի հզորություն առաջարկել մեծածախ էներգետիկ շուկային: Սա ստեղծում է նոր «էներգետիկ տնտեսություն» բնակելի հատվածի համար, որտեղ էլեկտրական մեքենան ակտիվ ակտիվ է, այլ ոչ թե պասիվ ծախս:

5.4 «Լիցքավորման վիճակի» (SoC) պահպանման ռազմավարությունը

DC V2G համակարգերի բարդ առանձնահատկություններից մեկը մարտկոցի վիճակը կառավարելու հնարավորությունն է՝ միաժամանակ ցանցին աջակցելով: Ի տարբերություն AC-ի վրա հիմնված համակարգերի, որոնք կարող են «հարվածել» մարտկոցին մակերեսային, անարդյունավետ ցիկլերով, DC պատի տուփը կարող է կատարել «ճշգրիտ լիցքաթափում»: Այն կարող է արդյունահանել ցանցի կողմից պահանջվող էներգիայի ճշգրիտ քանակը՝ միաժամանակ ապահովելով, որ մարտկոցը երբեք չիջնի օգտատիրոջ կողմից սահմանված շեմից (օրինակ՝ 20% SoC), և դա անում է օպտիմալ լիցքաթափման արագությամբ, որը նվազագույնի է հասցնում ներքին դիմադրության տաքացումը:

Գլուխ 6. Տնային էներգիայի կառավարման համակարգերի (HEMS) և վերականգնվող էներգիայի հետ խորը ինտեգրում

Wallbox DC լիցքավորիչը ինքնուրույն սարքավորում չէ, այն «2030 թվականի խելացի տան» կարևորագույն հանգույցն է։ Տան էներգիայի կառավարման համակարգի (HEMS) հետ ինտեգրվելիս DC պատի լիցքավորիչը դառնում է տան էներգետիկ հաշվեկշռի հիմնական կազմակերպիչը։

6.1 «DC Bus» հասկացությունը

Ապագային հարմարվող տները անցնում են մշտական ​​հոսանքի հիմնական ճարտարապետության: Արևային վահանակները արտադրում են մշտական ​​հոսանք: Տան մարտկոցները կուտակում են մշտական ​​հոսանք: Էլեկտրական մեքենաներն օգտագործում են մշտական ​​հոսանք: Ավանդական փոփոխական հոսանքով աշխատող տանը էներգիան փոխակերպվում է առաջ-ետ (DC -> AC -> DC -> AC), ամեն քայլափոխի 3-5% կորստով: DC պատի լիցքավորիչը թույլ է տալիս ուղիղ միացում: Արևից ստացված մշտական ​​հոսանքը կարող է ուղղակիորեն ուղղորդվել էլեկտրական մեքենայի մարտկոցին՝ առանց երբևէ AC ինվերտորի միջով անցնելու: Այս «ուղիղ-էլեկտրական մեքենային» արևային լիցքավորումը արդյունավետության գագաթնակետն է, որը ապահովում է, որ տանիքի կողմից որսացված յուրաքանչյուր ֆոտոն օգտագործվում է շարժունակության համար:

6.2 Ինտելեկտուալ բեռի հավասարակշռում

HEMS ծրագիրը կարող է օգտագործել DC պատի լիցքավորիչը՝ տան ընդհանուր բեռը հավասարակշռելու համար: Օրինակ, եթե HVAC համակարգը միանում է և սպառնում է գերազանցել տան գագաթնակետային պահանջարկի սահմանը, HEMS-ը կարող է անմիջապես դանդաղեցնել DC պատի լիցքավորիչը 20 կՎտ-ից մինչև 10 կՎտ: Քանի որ DC լիցքավորումը թվային կառավարվում է և շրջանցում է մեքենայի ներքին ուշացումները, այս կարգավորումները տեղի են ունենում միլիվայրկյանների ընթացքում՝ ապահովելով, որ տան գլխավոր անջատիչը երբեք չանջատվի:

6.3 Կանխատեսողական վերլուծություն և օգտագործողի վարքագիծ

Ինտեգրված HEMS-ը կարող է վերլուծել եղանակի կանխատեսումները, կոմունալ ծառայությունների գները և օգտատիրոջ օրացույցը: Եթե համակարգը գիտի, որ վաղը երկար ճանապարհորդություն ունեք, և այսօր արևը փայլելու է, այն կեսօրին առաջնահերթություն կտա արևային DC լիցքավորմանը: Եթե երեկոյան տեսնի բարձր կոմունալ ծառայությունների գներ, այն կօգտագործի DC պատի լիցքավորիչը՝ մեքենայից էներգիա ստանալու համար՝ աման լվացող մեքենան և լույսերը (V2H) աշխատեցնելու համար, ապա մեքենան կլիցքավորի ժամը 3:00-ին, երբ սակագները ամենացածրն են:

6.4 Բազմաբնակարան շենքերի վրա ավտոպարկի համախառն ազդեցությունը

Բնակարանային համալիրներում կամ շքեղ բնակարաններում, մշտական ​​հոսանքի պատի լիցքավորիչները կարող են միացվել ցանցին՝ ստեղծելով «միկրոցանց»: Փոխանակ յուրաքանչյուր բնակարան ունենա 90% անգործուն ցանցային միացում, կենտրոնացված մշտական ​​հոսանքի աբլոնը կարող է էլեկտրաէներգիան կիսել մեքենաների միջև: Եթե մեկ մեքենան լիովին լիցքավորված է, նրա մշտական ​​հոսանքի հզորության բաժինը անմիջապես վերահասցեագրվում է հենց նոր ժամանած մեքենային: Այս «դինամիկ հզորության կիսումը» հնարավոր է միայն մշտական ​​հոսանքի համակարգերին բնորոշ բարձր արագությամբ հաղորդակցության և կառավարման շնորհիվ:

Գլուխ 7. Ֆիզիկական ճարտարագիտություն՝ տեղադրում, տարածքի օպտիմալացում և ջերմային կառավարում

Բարձր հզորության հաստատուն հոսանքի լիցքավորման անցումը արդյունաբերական պահեստներից բնակելի ավտոտնակներ պահանջեց ֆիզիկական ճարտարագիտության գլուխգործոց: Մինչդեռ հանրային հաստատուն հոսանքի արագ լիցքավորիչը հաճախ մեծ ավտոմատի չափ է, բնակելի DC պատի լիցքավորիչը պետք է լինի կոմպակտ, գեղագիտականորեն հաճելի և անաղմուկ: Դրան հասնելու համար անհրաժեշտ էին նորարարություններ մի քանի հիմնական ոլորտներում:

7.1 Հզորության փոխակերպման տոպոլոգիա. Ռեզոնանսային փոխակերպիչ

Բարձր հզորության խտության հասնելու համար բնակելի DC պատի տուփերը հաճախ օգտագործում են LLC ռեզոնանսային փոխարկիչներ կամ փուլային տեղաշարժով լրիվ կամրջի (PSFB) տոպոլոգիաներ: Այս սխեմաները թույլ են տալիս «փափուկ անջատում», որտեղ կիսահաղորդիչները միանում և անջատվում են զրոյական լարման (ZVS) կամ զրոյական հոսանքի (ZCS) դեպքում: Սա զգալիորեն նվազեցնում է EMI-ն (էլեկտրամագնիսական միջամտություն), որը կարևոր է տնային միջավայրերի համար, որտեղ առկա են զգայուն Wi-Fi և խելացի տան սարքեր, և նվազագույնի է հասցնում ներքին ֆիլտրերի և ջերմափոխանակիչների չափը:

7.2 Ջերմային կառավարում. օդափոխիչից այն կողմ

Բնակելի միջավայրում աղմուկը լուրջ խնդիր է: 20 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը՝ բարձր ձայնով արդյունաբերական օդափոխիչով, անընդունելի է ննջասենյակին կից ավտոտնակի համար: Ինժեներները մի քանի ռազմավարություն են կիրառել ջերմությունը անաղմուկ կառավարելու համար.

• Պարկուճավորված մագնիսներ՝Ինդուկտիվների նման բաղադրիչները տեղադրված են ջերմահաղորդական խեժերի մեջ, որոնք ջերմությունը քաշում են դեպի արտաքին պատյան:
• Հեղուկ-օդ ջերմափոխանակիչներ՝Որոշ բարձրակարգ DC պատի մարտկոցներ օգտագործում են փոքր, լուռ հեղուկային օղակ (նման է խաղային համակարգչին)՝ ջերմությունը SiC մոդուլներից տեղափոխելու մեծ մակերեսով ալյումինե շասսի, որը հանդես է գալիս որպես պասիվ ռադիատոր։
• Փուլային փոփոխության նյութեր (PCM):Առաջադեմ սարքերը օգտագործում են PCM-ներ՝ կարճ, բարձր հզորության պոռթկումների ժամանակ ջերմությունը կլանելու և ժամանակի ընթացքում այն ​​դանդաղորեն արտազատելու համար, ինչը թույլ է տալիս ստանալ ավելի բարձր գագաթնակետային հզորություն առանց ակտիվ սառեցման։

7.3 Տեղադրման ճարտարապետություն. «Սպլիտ» համակարգ

20 կՎտ+ հզորությամբ փոխակերպման սարքավորումների ֆիզիկական քաշը հաղթահարելու համար որոշ արտադրողներ անցնում են բաժանված ճարտարապետության: Ծանր հզորության մոդուլը տեղադրվում է ձեղնահարկում կամ կոմունալ ծառայությունների համար նախատեսված պահարանում, մինչդեռ բարակ, դիզայներականորեն հարմար «գլխավոր բլոկը» (որը պարունակում է էկրանը և մալուխը) տեղադրված է ավտոտնակում: Սա պարզեցնում է տեղադրումը, քանի որ էլեկտրական աշխատանքները կատարվում են գլխավոր վահանակի մոտ, և միայն բարձր լարման հաստատուն հոսանքի մալուխներն են անհրաժեշտ անցկացնել կայանատեղի:

7.4 Ցանցին միացման պահանջներ

Հաստատուն հոսանքի պատի տուփի տեղադրումն ավելի բարդ է, քան ստանդարտ փոփոխական հոսանքի սարքը։ Այն սովորաբար պահանջում է եռաֆազ միացում (Եվրոպայում) կամ բարձր լարման 240 Վ բաժանված փուլային միացում (Հյուսիսային Ամերիկայում)։

• Վահանակի վրա բեռի հավասարակշռում.Շատ սարքեր այժմ ներառում են «CT սեղմակներ» (հոսանքի տրանսֆորմատորներ), որոնք վերահսկում են տան ընդհանուր սպառումը: Եթե տանտերը միացնում է սաունան կամ էլեկտրական վառարանը, DC պատի տուփը անմիջապես անջատվում է՝ կանխելու համար գլխավոր ապահովիչի այրվելը:
• Մեկուսացման տրանսֆորմատորներ՝Անվտանգության նկատառումներից ելնելով՝ հաստատուն հոսանքի լիցքավորիչները պետք է ապահովեն գալվանական մեկուսացում ցանցի և մեքենայի մարտկոցի միջև։ Ժամանակակից բարձր հաճախականության տրանսֆորմատորները փոխարինել են ծանր 50/60 Հց տրանսֆորմատորներին՝ քաշը 50 կգ-ից կրճատելով մինչև 5 կգ-ից պակաս։

7.5 Մալուխային ճարտարագիտություն և էրգոնոմիկա

Հաստատուն հոսանքի մալուխները զգալիորեն ավելի հաստ և ծանր են, քան փոփոխական հոսանքի մալուխները, քանի որ դրանք պետք է ունենան շատ ավելի բարձր հոսանք (հաճախ մինչև 80 Ա կամ 100 Ա): Սա ներկայացնում է էրգոնոմիկ մարտահրավեր: Ինժեներները մշակել են «հեղուկով սառեցվող մալուխներ» (նույնիսկ բնակելի տարածքների համար), որոնք օգտագործում են սառեցնող հեղուկի բարակ շերտ՝ պղնձի շատ ավելի փոքր հատույթ ապահովելու համար: Սա մալուխը դարձնում է նույնքան ճկուն և թեթև, որքան ստանդարտ փոփոխական հոսանքի մալուխը, զգալիորեն բարելավելով տարեց անձանց կամ սահմանափակ շարժունակություն ունեցող անձանց օգտագործողի փորձը:

Գլուխ 8. Տնտեսական վերլուծություն՝ ծախս-օգուտ կորը և սեփականության ընդհանուր արժեքը (TCO)

Վաշինգտոնում տնային լիցքավորման ներդրման հիմնական խոչընդոտը պատմականորեն եղել է «մակնիշի գինը»։ Բարձրորակ օդորակիչի պատի տուփը արժե 500-1000 դոլար, մինչդեռ մշտական ​​հոսանքի պատի տուփը կարող է արժենալ 4000-10000 դոլար։ Այնուամենայնիվ, գնման գնի վրա նեղ կենտրոնացումը անտեսում է սեփականության ընդհանուր արժեքի (TCO) խորը առավելությունները։

8.1 Գրենական պահեստավորման «խուսափված ծախսը»

Եթե ​​տանտերը դիտարկում է և՛ էլեկտրական մեքենա, և՛ տան մարտկոց (օրինակ՝ Tesla Powerwall), տնտեսական հաշվարկները փոխվում են։ 13.5 կՎտժ հզորությամբ Powerwall-ը արժե մոտ 10,000 դոլար։ Երկկողմանի DC պատի արկղ ընտրելով՝ տանտերը կարող է օգտագործել իր էլեկտրական մեքենայի մեջ արդեն տեղադրված 80 կՎտժ հզորությամբ մարտկոցը։ DC պատի արկղի միջոցով պահեստավորման «մեկ կՎտժ-ի արժեքը» գործնականում զրո է (քանի որ դուք արդեն գնել եք մեքենան), համեմատած ստացիոնար պահեստավորման 700 դոլարի/կՎտժ-ի հետ։ Մեծ պահեստային հզորության կարիք ունեցող տան համար DC պատի արկղը իրականում լավագույնն է։ավելի էժանէներգետիկ անկախության ուղին։

8.2 Էներգաարդյունավետության խնայողություններ

Հաստատուն հոսանքից հաստատուն հոսանքի լիցքավորման (արևայինից էլեկտրական) 5%-8% արդյունավետության առավելությունը գումարվում է։ 160,000 մղոնից ավելի վարելու դեպքում էլեկտրական մեքենան կսպառի մոտավորապես 33,000 կՎտժ էներգիա։ 5% արդյունավետության աճը խնայում է 1,650 կՎտժ։ 0.25 դոլար/կՎտժ-ով դա կազմում է 412 դոլար ուղղակի խնայողություն։ Լիցքավորիչի 15-ամյա ծառայության ընթացքում միայն արդյունավետության աճը կարող է ծածկել էժան փոփոխական հոսանքի սարքի համեմատ գնի բարձրացումը։

8.3 V2G-ի միջոցով եկամուտների ստեղծում

Ակտիվ V2G ծրագրեր ունեցող իրավասություններում, DC պատի միացման սարքը կարող է եկամուտ ապահովել: Կալիֆոռնիան և մի քանի եվրոպական երկրներ փորձարկում են ծրագրեր, որոնք օգտատերերին վճարում են 0.50-ից մինչև 1.00 դոլար մեկ կՎտժ-ի համար «արտակարգ» ցանցային աջակցության համար: Եթե ​​մատակարարը տարեկան 50 անգամ ապահովում է 10 կՎտժ աջակցություն, նա կարող է տարեկան վաստակել 500 դոլար: Պահանջարկին արձագանքող խթանների հետ միասին, DC պատի միացման սարքը ծախսերի կենտրոնից վերածվում է եկամուտ ստեղծող ակտիվի:

8.4 Զգայունության վերլուծություն. էլեկտրաէներգիայի գների ազդեցությունը

Հաստատուն գնով պատի լիցքավորիչի ROI-ը խիստ զգայուն է գագաթնակետային և ոչ գագաթնակետային էլեկտրաէներգիայի գների միջև եղած տարբերության նկատմամբ: «Օգտագործման ժամանակի» (ToU) սակագներով շուկաներում, որտեղ տարբերությունը կազմում է $0.30/կՎտժ կամ ավելի, $5,000 արժողությամբ Հաստատուն գնով պատի լիցքավորիչի (ներառյալ տեղադրումը) փոխհատուցման ժամկետը կարող է լինել ընդամենը 4-ից 6 տարի՝ հաշվի առնելով V2H խնայողությունները և արևային էներգիայի օպտիմալացումը: Հաստատուն գնով շուկաներում փոխհատուցման ժամկետը երկարաձգվում է, ինչը սարքը դարձնում է ավելի շատ «շքեղ և դիմացկուն» գնում, քան զուտ ֆինանսական:

8.5 Պահպանում և մնացորդային արժեք

Ավանդական AC պատի տուփերը հաճախ դիտարկվում են որպես միանգամյա օգտագործման սարքեր: Ի տարբերություն դրանց, DC պատի տուփերը կառուցվում են արդյունաբերական չափանիշներին համապատասխան: Դրանց մնացորդային արժեքը երկրորդային շուկայում, հավանաբար, կմնա բարձր, նման բարձրակարգ արևային ինվերտորներին: Ավելին, քանի որ տները ավելի ու ավելի են գնահատվում իրենց «էներգետիկ IQ»-ի հիման վրա, նախապես տեղադրված DC պատի տուփը կարող է նպաստել անշարժ գույքի վերավաճառքի արժեքի 2%-ից 5%-ով բարձրացմանը:

Գլուխ 9. Շքեղություն և ապրանքանիշի արժեք. Ինչու են բարձրակարգ բնակելի շուկաները ընտրում Վաշինգտոնը

Շքեղ անշարժ գույքի և պրեմիում դասի ավտոմեքենաների ոլորտներում «Wallbox DC»-ն դարձել է կարգավիճակի խորհրդանիշ, ինչպես պրոֆեսիոնալ խոհանոցը կամ տնային կինոթատրոնը։ Այն խորհրդանշում է տեխնոլոգիաների, կատարողականի և շրջակա միջավայրի պահպանության նկատմամբ նվիրվածությունը։

9.1 «Ժամանակը միակ շքեղությունն է» փաստարկը

Porsche Taycan-ի կամ Lucid Air-ի նման բարձրակարգ էլեկտրական մեքենայի սեփականատիրոջ համար լրիվ լիցքավորման համար 10 ժամ սպասելը անհարմարություն է: 1.5 ժամում «լիցքավորում» ապահովող մշտական ​​հոսանքի պատի լիցքավորիչը համապատասխանում է բարձր եկամուտ ունեցող անհատի կենսակերպին: Առավոտյան գոլֆի խաղից տուն վերադառնալու և կեսօրվա հանդիպման համար լիովին լիցքավորված մեքենան պատրաստ ունենալու հարմարավետությունը արժեքավոր առաջարկ է, որը գերազանցում է պարզ էլեկտրական մաթեմատիկան:

9.2 Գեղագիտական ​​ինտեգրացիա և դիզայն

Լյուքս դասի DC պատի արկղերը (Wallbox, Delta կամ ABB ապրանքանիշերի կողմից) նախագծված են բարձրակարգ ճարտարապետությունը լրացնելու համար: Հատկանիշները ներառում են՝

• Պրեմիում նյութեր՝Խոզանակապատ ալյումին, կոփված ապակի և ածխածնային մանրաթելային զարդարանքներ։
• Թաքնված մալուխների կառավարում.Մեխանիկական մալուխների հետ քաշող սարքեր կամ «միացրեք և դեն նետեք» համակարգեր, որոնք մաքուր են պահում ավտոտնակի հատակը։
• Կենսաչափական և խելացի լուսավորություն.Լիցքավորիչներ, որոնք ճանաչում են օգտատիրոջը նրա հեռախոսի կամ մատնահետքի միջոցով և ապահովում են շրջապատող լուսավորություն, որը մի հայացքով ցույց է տալիս լիցքավորման վիճակը։

9.3 Անշարժ գույքի գնահատում

Առաջադեմ մտածողությամբ կառուցապատողները տները ապրանքանիշ են դարձնում «Զրոյական շքեղություն»։ 20 կՎտ երկկողմանի DC լիցքավորիչով նախապես հագեցած տունը շուկայավարվում է որպես «V2H Ready»: Շուկայում, որն ավելի ու ավելի է մտահոգված ցանցի անկայունությամբ և կլիմայի փոփոխությամբ, այս հատկությունը մրցակցային առավելություն է տալիս վերավաճառքի արժեքի առումով՝ գրավելով տեխնոլոգիապես գրագետ գնորդներին, ովքեր ստանդարտ AC լիցքավորիչը համարում են «ժառանգական տեխնոլոգիա»:

9.4 Ավտոմեքենաների արտադրողների համար «առաջատար» փորձը

Պրեմիում դասի ավտոարտադրողները համագործակցում են մշտական ​​հոսանքի լիցքավորիչների արտադրողների հետ՝ առաջարկելով ապրանքանիշային տնային լիցքավորման լուծումներ: Երբ հաճախորդը գնում է 150,000 դոլար արժողությամբ էլեկտրական մեքենա, ավտոարտադրողը ցանկանում է ապահովել, որ լիցքավորման փորձը համապատասխանի վարորդական փորձին: Ապրանքանիշային մշտական ​​հոսանքի պատի լիցքավորիչը ապահովում է համախմբված «էկոհամակարգ», որը ձևավորում է ապրանքանիշի նկատմամբ հավատարմություն և նվազեցնում է «հեռավորության անհանգստությունը»՝ թեթևացնելով «արագության անհանգստությունը»:

9.5 «Զրոյական սպասման» հոգեբանական արժեքը

Ֆիզիկական արագությունից զատ, տանտիրոջ կողմից իր մեքենայի ընկալման մեջ խորը հոգեբանական փոփոխություն կա, երբ նա ունի մշտական ​​հոսանքի պատի լիցքավորիչ: Ստանդարտ AC լիցքավորիչով մեքենան հաճախ դիտվում է որպես «փխրուն»՝ մի սարք, որը պահանջում է անընդհատ, դանդաղ խնամք: 25 կՎտ հզորությամբ մշտական ​​հոսանքի լիցքավորիչով մեքենան դիտվում է որպես «մատչելի»: Սա նվազեցնում է էլեկտրական մեքենայի տիրապետման ճանաչողական բեռը՝ վերացնելով գործերի և ուղևորությունների մանրակրկիտ պլանավորման անհրաժեշտությունը: Շքեղության սպառողի համար այս մտավոր պարզությունը հաճախ ամբողջ համակարգի ամենաարժեքավոր առանձնահատկությունն է:

Գլուխ 10. Կարգավորող դաշտը և խելացի լիցքավորման ստանդարտների ապագան

Քանի որ բնակելի տարածքներում հաստատուն հոսանքի լիցքավորման տեխնոլոգիան հասունանում է, կարգավորող միջավայրը դժվարանում է համընթաց քայլել։ «Հիմար» լիցքավորումից երկկողմանի հաստատուն հոսանքի փոխազդեցության անցումը պահանջում է ներդաշնակեցված կանոնների ամբողջություն, որը ներառում է ավտոմոբիլային ստանդարտներ, էլեկտրական կանոնակարգեր և կոմունալ ծառայությունների հաղորդակցման արձանագրություններ։

10.1 ISO 15118-20 ստանդարտը. Համընդհանուր լեզու

Լիցքավորման ոլորտում ամենակարևոր զարգացումը ISO 15118-20 ստանդարտն է, որը հաճախ անվանում են «Միացրու և լիցքավորիր»՝ երկկողմանի աջակցությամբ: Այս արձանագրությունը թույլ է տալիս.

• Ավտոմատ նույնականացում՝Մեքենան միանալուն պես նույնականացվում է DC պատի մարտկոցին, վերացնելով հավելվածների կամ RFID քարտերի անհրաժեշտությունը։
• Դինամիկ բեռի կառավարում.Մարտկոցի վիճակի, ջերմաստիճանի և լիցքավորման կարիքների վերաբերյալ մանրամասն տեղեկատվություն։
• Երկկողմանի աջակցություն.Ստանդարտը պաշտոնապես կոդիֆիկացնում է V2H և V2G միացումների համար անհրաժեշտ ձեռքսեղմումը, ապահովելով, որ Ford EV-ն կարողանա կապ հաստատել Wallbox լիցքավորիչի և Siemens ցանցային ինտերֆեյսի հետ՝ առանց համատեղելիության խնդիրների։

10.2 Էլեկտրական կոդի զարգացում. NEC և IEC

Ազգային և միջազգային էլեկտրական կոդերը թարմացվում են՝ ներառելով «DC միկրոցանցերը»։

• NEC Հոդված 706 (Էներգիայի կուտակման համակարգեր):Միացյալ Նահանգներում Ազգային էլեկտրական օրենսգիրքն այժմ ավելի հստակ ուղեցույցներ է տրամադրում այն ​​մասին, թե ինչպես կարելի է էլեկտրական մեքենան դիտարկել որպես պահեստային համակարգ: Սա ներառում է արագ անջատման և հողանցման պահանջները, որոնք ավելի խիստ են հաստատուն հոսանքի համակարգերի համար, քան փոփոխական հոսանքի համակարգերի համար:
• Անվտանգության կողպեքներ՝Հաստատուն հոսանքի պատի լիցքավորիչները պահանջում են բարդ հողանցման արտահոսքի հայտնաբերում և աղեղային լուսարձակներից պաշտպանություն: Քանի որ հաստատուն հոսանքի աղեղները չունեն «զրոյական հատում», ինչպես փոփոխական հոսանքի լիցքավորիչները, դրանք ավելի դժվար է մարել: Ժամանակակից հաստատուն հոսանքի լիցքավորիչները ներառում են ավելորդ էլեկտրոնային և մեխանիկական անջատիչներ՝ բնակելի տարածքների անվտանգությունն ապահովելու համար:

10.3 Կոմունալ ծառայությունների փոխկապակցում և զուտ չափում

Կոմունալ ծառայությունները վերջնական հսկողությունն են իրականացնում: Որպեսզի տանտերը կարողանա օգտագործել V2G-ն, կոմունալ ծառայությունները պետք է հաստատեն «փոխկապակցման համաձայնագիրը»:

• IEEE 1547:Այս ստանդարտը կարգավորում է, թե ինչպես կարող են բաշխված էներգիայի ռեսուրսները (օրինակ՝ հաստատուն հոսանքին միացված էլեկտրական մեքենան) միանալ ցանցին։ Այն ապահովում է, որ եթե ցանցը անջատվի, էլեկտրական մեքենան դադարեցնի էլեկտրաէներգիայի մատակարարումը գծերին՝ կոմունալ ծառայությունների աշխատակիցներին պաշտպանելու համար (հակա-կղզիացում):
• Հաշվառման նորարարություններ.Մենք տեսնում ենք «իրական ժամանակի գնագոյացման» (RTP) աճը: Այս մոդելում DC պատի մարտկոցը ֆինանսական գործիք է, որը գնում է էներգիա բացասական գներով (հաճախակի է քամու ուժգնությամբ շրջաններում) և հետ է վաճառում այն ​​գագաթնակետային լարվածության ժամանակ:

Գլուխ 11. Իրականացման սցենարներ՝ իրական աշխարհի դեպքերի ուսումնասիրություններ

Այս տեխնիկական հասկացությունները իրականության մեջ հիմնավորելու համար, եկեք քննենք երեք տարբեր իրականացման սցենարներ, որտեղ DC պատի տուփերը ապահովում են փոխակերպող արժեք։

Ուսումնասիրություն Ա. Արևային ինքնաբավ անապատային տուն (Արիզոնա, ԱՄՆ)

Կարգավորումը.4000 քառակուսի ոտնաչափ մակերեսով տուն՝ 15 կՎտ հզորությամբ տանիքի արևային էներգիայով, 20 կՎտ հզորությամբ հաստատուն հոսանքի պատի մարտկոցով և 100 կՎտ/ժ հզորությամբ էլեկտրական մեքենայով։Խնդիրը.Տեղական կոմունալ ծառայությունն ունի բարձր «պահանջարկի վճարներ» և ցածր արևային արտահանման վարկ։DC լուծումը.Տանտերն օգտագործում է DC պատի լիցքավորիչը՝ էլեկտրական մեքենան անմիջապես արևային վահանակներից 15 կՎտ DC հզորությամբ լիցքավորելու համար: Խուսափելով AC-DC փոխակերպման կորուստից և կոմունալ «միջնորդից», տունը հասնում է 95% արևային ինքնսպառման: Երեկոյան գագաթնակետին (ժամը 16:00-ից մինչև 20:00) DC պատի լիցքավորիչը ապահովում է 8 կՎտ V2H աջակցություն՝ սնուցելով օդորակիչը և լողավազանի պոմպերը: Սա վերացնում է 20,000 դոլար արժողությամբ ստացիոնար մարտկոցային համակարգի անհրաժեշտությունը, խնայելով տանտիրոջ զգալի կապիտալ՝ միաժամանակ ապահովելով, որ նրա մեքենան պատրաստ լինի առավոտյան ճանապարհորդության:

Ուսումնասիրություն B. Լյուքս բազմաբնակարան շենք (Լոնդոն, Մեծ Բրիտանիա)

Կարգավորումը.Բարձրակարգ բնակարանային համալիր՝ 10 կայանատեղիով, որոնցից յուրաքանչյուրը հագեցած է 50 կՎտ հզորությամբ ընդհանուր հզորությամբ էլեկտրական պահարանով և առանձին «գլխավոր բլոկներով»։Խնդիրը.Շենքի ընդհանուր էլեկտրամատակարարումը սահմանափակ է: 10 x 22 կՎտ հզորությամբ փոփոխական հոսանքի լիցքավորիչների տեղադրումը կպահանջի հսկայական, բազմամիլիոն ֆունտ արժողությամբ ենթակայանի արդիականացում:DC լուծումը.Շենքն օգտագործում է կենտրոնացված հաստատուն հոսանքի աղբյուր։ 10 առանձին օդորակիչ սարքերի փոխարեն, համակարգը դինամիկ կերպով բաշխում է 50 կՎտ հաստատուն հոսանքի հզորությունը այն մեքենաներին, որոնք ամենաշատն են դրա կարիքը զգում։ Քանի որ հաստատուն հոսանքի լիցքավորումը թվային կառավարմամբ է և բարձր արդյունավետությամբ, շենքը կարող է սպասարկել 10 էլեկտրական մեքենա առկա էլեկտրամատակարարման ցանցով։ Բնակիչները վայելում են 25 կՎտ լիցքավորման արագության «հյուրընկալող» փորձը, ինչը անհնար է շենքի ստանդարտ օդորակիչ ենթակառուցվածքների դեպքում։

Ուսումնասիրություն Գ. Հեռակա անջատված ցանցից «փախուստ» (Շոտլանդական լեռնաշխարհ)

Կարգավորումը.Հեռավոր տնակ, որը սնուցվում է միկրոհիդրոտուրբինով և փոքր քամու գեներատորով։Խնդիրը.Միկրոցանցը փխրուն է և չի կարող դիմանալ ավանդական փոփոխական հոսանքի լիցքավորման համակարգերի «մղման հոսանքին»։DC լուծումը.Հաստատուն հոսանքի պատի տուփը գործում է որպես բարդ բուֆեր։ Այն հիդրո/քամու համակարգից ցածր հոսանքի հաստատուն հոսանք է ներծծում փոքր բուֆերային մարտկոցի մեջ, ապա անհրաժեշտության դեպքում այդ էներգիան «պայթեցնում» է էլեկտրական մեքենայի մեջ՝ 20 կՎտ հզորությամբ։ Հաստատուն հոսանքի լիցքավորիչի ճշգրիտ կառավարումը կանխում է միկրոցանցի փլուզումը՝ հնարավորություն տալով էլեկտրական մեքենայի սեփականատեր դառնալ մոլորակի ամենահեռավոր անկյուններում։

Գլուխ 12. Տեխնիկական մարտահրավերներ և մեղմացման ռազմավարություններ

Թեև օգուտները հսկայական են, բնակարաններում համընդհանուր հաստատուն հոսանքի լիցքավորման ճանապարհը առանց խոչընդոտների չէ: Այս մարտահրավերների հաղթահարումը ոլորտում ներկայիս հետազոտությունների և զարգացման կիզակետն է:

12.1 Բարձր հաճախականության աղմուկ և էլեկտրամագնիսական համատեղելիություն (ԷՄՀ)

Բնակելի ավտոտնակում 20 կՎտ հզորությամբ SiC փոխարկիչի 200 կՀց հաճախականությամբ շահագործումը կարող է առաջացնել զգալի էլեկտրամագնիսական աղմուկ: Եթե այս աղմուկը պատշաճ կերպով չի պաշտպանվում, այն կարող է խանգարել տան Wi-Fi-ին, բջջային ազդանշաններին և նույնիսկ մեքենայի սեփական սենսորային համակարգին:Մեղմացում.Առաջատար արտադրողները օգտագործում են բազմաստիճան էլեկտրամագնիսական ինտերֆերենցիայի ֆիլտրեր և «տարածված սպեկտրի» փոխակերպում: Մի փոքր փոփոխելով փոխակերպման հաճախականությունը՝ մեկ ֆիքսված գագաթնակետին մնալու փոխարեն, «աղմուկը» տարածվում է ավելի լայն տիրույթում՝ նվազեցնելով գագաթնակետային միջամտությունը մինչև խիստ բնակելի FCC և CE ստանդարտներին համապատասխանող մակարդակներ:

12.2 Ցանցի հարմոնիկաներ և հզորության որակ

Մեծ լարման հաստատուն հոսանքի լիցքավորիչները կարող են «հարմոնիկներ» հետ ներմուծել էլեկտրական վահանակ։ Սրանք մաքուր սինուսոիդալ ալիքի աղավաղումներ են, որը մատակարարում է կոմունալ ծառայությունը։ Բարձր հարմոնիկ աղավաղումը կարող է հանգեցնել այլ շարժիչների (օրինակ՝ սառնարանների կամ լվացքի մեքենաների) ավելի տաքացման և վաղաժամ անսարքության։Մեղմացում.Հաստատուն հոսանքի պատի արկղերը օգտագործում են ակտիվ հզորության գործակցի շտկման (APFC) սխեմաներ: Այս սխեմաները ապահովում են, որ ցանցից ներքաշվող հոսանքը կատարյալ համահունչ լինի լարման հետ՝ պահպանելով >0.99 «հզորության գործակիցը» և տան ընդհանուր հարմոնիկ աղավաղումը (TTHD) պահելով IEEE 519 և IEC 61000-3-2 ստանդարտներով սահմանված սահմաններից ցածր: 0.99-ից բարձր հզորության գործակցով և THD-ով, որը սովորաբար 5%-ից ցածր է լրիվ բեռի դեպքում, ժամանակակից SiC պատի արկղը իրականում տան էլեկտրաէներգիայի որակի զուտ բարելավում է. APFC առջևի մասը այնքան ճշգրիտ է կարգավորում հոսանքի սպառումը, որ միացված սարքավորումները տեսնում են ավելի մաքուր ալիքային ձև, քան շատ կենցաղային էլեկտրոնիկայի դեպքում:

12.3 Ջերմային կառավարում բնակելի տարածքում

20 կՎտ հզորությամբ մշտական ​​հոսանքի պատի արկղը կենտրոնացնում է ջերմության լուրջ քանակություն՝ նախատեսված ավտոտնակում օգտագործելու համար: SiC-ի արդյունավետության առավելությունը վճռորոշ է այստեղ: 97-98% արդյունավետությամբ, 20 կՎտ հզորությամբ սարքը ցրում է մոտավորապես 400-600 Վտ ջերմություն՝ համեմատելի սիլիցիումային դիզայնի 1000 Վտ կամ ավելիի համեմատ: Այդ տարբերությունը թույլ է տալիս պատի արկղին օգտագործել մեկուսացված, օդափոխիչ չունեցող բնական կոնվեկցիոն սառեցում կլիմայական պայմանների մեծ մասում, վերացնելով լիցքավորման սարքավորումների ամենատարածված խափանման կետը՝ փոշուց խցանված օդափոխիչները և դրանց հետ կապված աղմուկը:

Անօդաչու ավտոտնակներում տեղադրման դեպքում ջերմային ծրարը կարևոր է: Լիցքավորիչի հզորության աստիճանը նրբորեն նվազում է. երբ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը բարձրանում է 40°C (104°F)-ից բարձր, սարքը ավտոմատ կերպով նվազեցնում է ելքային հզորությունը սահուն աճերով՝ պաշտպանելով ներքին բաղադրիչները, միաժամանակ շարունակելով լիցքավորել մեքենան նվազեցված արագությամբ: Վարորդը միշտ գիտի ընթացիկ վիճակը ուղեկցող հավելվածի միջոցով, որը հաղորդում է ինչպես լիցքավորման հզորության, այնպես էլ ջերմային գլխիկի մասին:

12.4 Անվտանգություն, հավաստագրում և ամբողջ տան տեսանկյուն

Բնակելի տարածքներում հաստատուն հոսանքի լիցքավորումը պահանջում է նույն անվտանգության խստությունը, ինչ կոմունալ մասշտաբի սարքավորումները: Պատի տուփը ներառում է հողանցման խափանումից պաշտպանություն, աղեղային խափանումների հայտնաբերում և «B տիպի» RCD (մնացորդային հոսանքի սարք), որը կարող է հայտնաբերել հաստատուն հոսանքի արտահոսքի հոսանքները, որոնք բաց են թողնում միայն AC հոսանքով աշխատող RCD-ները: Ջերմաստիճանի գերբարձրացումից անջատումը, հակադարձ բևեռային պաշտպանությունը և ավելորդ կոնտակտորները ապահովում են, որ ամենավատ դեպքում խափանման ռեժիմը անվտանգ, վերահսկվող անջատումն է, և երբեք՝ անվերահսկելի աղեղ:

Կարևոր է նշել, որ պատի տուփը OCPP-ի միջոցով կապ է հաստատում տանտիրոջ էներգիայի կառավարման համակարգի հետ: Երբ այն զուգակցվում է տանիքի արևային էներգիայի և տան մարտկոցի հետ, այն կարող է լիցքավորել մեքենան միայն ավելցուկային արևային էներգիայից, արտահանել էներգիա տուն (V2H) կոմունալ ծառայությունների գագաթնակետային սակագների ժամանակ և խնայել բեռը ցանցում արտակարգ իրավիճակների ժամանակ: Արդյունքը միասնական, համակարգված էներգետիկ սարք է, այլ ոչ թե անկախ սարքերի հավաքածու, և տուն, որը լույսերը միացված է պահում, երբ ցանցը չի աշխատում:

Տեղադրման պարզությունը նույնքան կարևոր է։20 կՎտ հզորությամբ հատուկ պատի լիցքավորիչը միանում է տան առկա վահանակին մեկ եռաֆազ կամ բաժանված փուլային անջատիչի միջոցով, իսկ լիցքավորիչի ներկառուցված էներգիայի հաշվիչը վերացնում է առանձին CT-սեղմակի տեղադրման անհրաժեշտությունը գրեթե բոլոր կոնֆիգուրացիաներում: Անկախ նրանից, թե այն տեղադրվում է ավարտված ավտոտնակում, թե նախատեսված է նոր շինարարության համար, բարակ պատին ամրացվող ձևաչափը և պատվանդանի վրա լրացուցիչ ամրակը տանտերերին և էլեկտրիկներին տալիս են ճկունություն, և յուրաքանչյուր տեղադրում ապահովված է CE, UL և տեղական հավաստագրերով, որոնք թույլտվության ստացումը դարձնում են պարզ:

Հիմնական եզրակացություններ

• APFC առջևի ծայրերը պահպանում են հզորության գործակիցը 0.99-ից բարձր և հարմոնիկ աղավաղումը IEEE 519 սահմաններում՝ պաշտպանելով կենցաղային տեխնիկան։
• SiC-ի բարձր արդյունավետությունը հնարավորություն է տալիս ստեղծել օդափոխիչ չօգտագործող, կոնվեկցիոն սառեցմամբ բնակելի նախագծեր՝ ապահովելով նրբագեղ ջերմային դերեյտինգ։
• B տիպի RCD-ները, աղեղային խափանումների հայտնաբերումը և OCPP-ի վրա հիմնված էներգիայի կառավարումը պատի տուփը դարձնում են անվտանգ, ցանցին հարմար կենցաղային սարքավորում։
• V2H հնարավորությունը մեքենան վերածում է պահեստային էներգիայի աղբյուրի՝ ապահովելով իրական դիմադրողականություն անջատումների ժամանակ։

Կապվեք MIDA Power-ի հետ

MIDA Power-ի պատի լիցքավորիչները՝ 20 կՎտ-ից մինչև 60 կՎտ հզորությամբ, նախագծված են բնակելի և փոքր առևտրային շուկայի համար՝ SiC հզորության աստիճաններով, ISO 15118 «Միացրու և լիցքավորիր» պատրաստությամբ և OCPP 1.6J/2.0.1 լիարժեք համապատասխանությամբ: Ձեր նախագծի համար տեխնիկական տվյալների թերթիկներ, տեղադրման ուղեցույցներ կամ գնանշում ստանալու համար կապվեք մեր վաճառքի թիմի հետ: Մեր ինժեներները կօգնեն ձեզ ընտրել ձեր վահանակի հզորությանը, արևային մարտկոցի կոնֆիգուրացիային համապատասխանող ճիշտ պատի լիցքավորիչը: