Wallbox DC гэрийн цэнэглэгчдэд хөрөнгө оруулах нь: SiC үр ашиг, V2H уян хатан чанар, тогтвортой байдал

Орон сууцны хөдөлгөөний эцсийн техникийн хувьсал: Wallbox DC гэрийн цэнэглэгчдэд хөрөнгө оруулах нь яагаад OBC хязгаарлалтыг давж, V2H/V2G уян хатан чанарыг идэвхжүүлж, ирээдүйд ээлтэй тогтвортой амьдралын төлөө SiC технологиор дамжуулан эрчим хүчний үр ашгийг дээд зэргээр нэмэгдүүлдэг вэ?

Хураангуй

Цахилгаан хөдөлгөөнд шилжих дэлхийн шилжилт хоёр дахь, илүү боловсронгуй үе шатандаа орж байна. Эхний арван жил нь тээврийн хэрэгслийн хэрэглээ болон нийтийн дэд бүтцэд чиглэсэн байсан бол одоогийн арван жил нь орон сууцны цэнэглэх экосистемийг оновчтой болгох замаар тодорхойлогдож байна. Энэхүү хувьслын гол цөм нь Wallbox DC Home Charger юм. Уламжлал ёсоор орон сууцны цэнэглэлт нь тээврийн хэрэгслийн дотоод цэнэглэгч (OBC)-д тулгуурладаг Хувьсах Гүйдлийн (AC) 2-р түвшний станцуудын хамрах хүрээ байсан. Гэсэн хэдий ч жин, эзэлхүүн, өртгөөр тодорхойлогддог OBC-ийн техникийн хязгаарлалтууд нь эрчим хүчний бие даасан дараагийн үеийн орон сууцны хувьд саад тотгор учруулж байна.

Энэхүү нийтлэлд тогтмол гүйдлийн ханын хайрцагны техникийн, электрохимийн болон эдийн засгийн давуу талыг 6000 үгтэй гүнзгий тайлбарласан болно. Бид эдгээр төхөөрөмжүүд OBC-г хэрхэн давж, илүү хурдан, илүү үр ашигтай цэнэглэлт санал болгодог; тэдгээр нь дулааны алдагдлыг багасгахын тулд цахиурын карбид (SiC) хагас дамжуулагчийг хэрхэн ашигладаг; мөн тэдгээр нь яагаад Тээврийн хэрэгслээс гэрт (V2H) болон Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд (V2G) хэрэглээний зайлшгүй үндэс суурь болдог болохыг судалсан. Цаашилбал, бид тогтмол гүйдлийн цэнэглэгчийг Гэрийн Эрчим Хүчний Удирдлагын Систем (HEMS)-д нэгтгэх, тансаг зэрэглэлийн орон сууцны брэндинг дэх тэдгээрийн үүрэг, үйлдвэрлэлийн цар хүрээ болох урт хугацааны зардал-ашгийн чиглэлийг шинжилсэн.

Бүлэг 1: Гэрийн цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэлтийн парадигмын өөрчлөлт – Хувьсах гүйдлийн хэрэгслээс тогтмол гүйдлийн оюун ухаан руу

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн (EV) цэнэглэлтийн түүх нь буулт хийх түүх байсаар ирсэн. Орчин үеийн EV эриний эхэн үед гол зорилго нь одоо байгаа орон сууцны цахилгааны дэд бүтцийг ашиглан тээврийн хэрэгслийг шөнийн цагаар цэнэглэх боломжтой болгох явдал байв. Энэ нь хувьсах гүйдлийн цэнэглэлтийг давамгайлахад хүргэсэн. Хувьсах гүйдлийн тохиргоонд ханын хайрцаг нь үндсэндээ нийтийн хувьсах гүйдлийн хүчийг машинд шууд дамжуулдаг алдартай аюулгүй байдлын унтраалга (EVSE - Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хангамжийн тоног төхөөрөмж) юм. Хүнд гүйдлийг өргөх буюу хувьсах гүйдлийн хүчийг батерейд шаардлагатай тогтмол гүйдлийн хүч болгон хувиргах ажлыг тээврийн хэрэгслийн суурин цэнэглэгч (OBC) гүйцэтгэдэг.

Хувьсах гүйдлийн цэнэг цэнэглэх нь суурилуулахад зардал багатай боловч үндсэндээ хязгаарлагдмал байдаг. Батерейны хүчин чадал 60кВт.ц-аас 100кВт.ц хүртэл өсөхийн хэрээр 7кВт эсвэл 11кВт хувьсах гүйдлийн цэнэг цэнэглэхэд шаардагдах хугацаа нь өндөр хэрэглээтэй өрхүүдийн хувьд логистикийн саад тотгор болдог. Хамгийн чухал нь хувьсах гүйдлийн загвар нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийг идэвхгүй ачаалал буюу эрчим хүчний "угаалтуур" гэж үздэг.

Wallbox DC Home Charger-ийг танилцуулж байна. AC-DC болгон хувиргах процессыг тээврийн хэрэгслээс гаргаж, хананд суурилуулсан зориулалтын төхөөрөмж рүү шилжүүлснээр бид гүйцэтгэлийн шинэ хэмжээсийг нээж өгдөг. Энэхүү шилжилт нь "AC Utility"-ээс "DC Intelligence" руу шилжиж байгааг илэрхийлж байна. DC ханын хайрцаг нь зүгээр нэг цэнэглэгч биш; энэ бол нарийн цахилгаан электроникийн төв юм. Энэ нь Батерейны Удирдлагын Систем (BMS)-тэй шууд холбогдож, тээврийн хэрэгслийн дотоод хязгаарлалтыг давж гарах нарийн хүчдэл болон гүйдлийн хяналтыг хангадаг.

Энэ бүлэгт энэхүү шилжилтийг хөдөлгөж буй макро чиг хандлагыг авч үзнэ:

1. Хурдны эрэлд:Өндөр зэрэглэлийн цахилгаан тээврийн хэрэгслүүд одоо 800В архитектурыг дэмждэг болсон. Хувьсах гүйдлийн цэнэглэгч нь гэртээ эдгээр хурдыг ашиглах боломжгүй болсон. Тогтмол гүйдлийн ханын хайрцагнууд нь орон сууцны бага чадлын түвшинд (жишээлбэл, 20кВт-аас 30кВт) ч гэсэн стандарт 7кВт хувьсах гүйдлийн төхөөрөмжүүдээс мэдэгдэхүйц сайжруулалтыг санал болгодог.
2. Эрчим хүчний бүрэн эрхт байдал:Орон сууцны нарны эрчим хүч болон батерейны нөөцлөлтийн өсөлт нь "DC экосистем"-ийг бий болгож байна. DC нарны эрчим хүчийг байшингийн хувьд хувьсах гүйдэл болгон хувиргаж, дараа нь машины хувьд DC болгон хувиргахад олон тооны хувиргалтын алдагдал гардаг. DC ханын хайрцагтай DC холбогдсон гэрийн орчин нь эдгээр "хөрвүүлэлтийн татвар"-ыг бууруулдаг.
3. Ухаалаг сүлжээ:Нийтийн аж ахуйн нэгжүүд ашиглалтын хугацааны үнэ болон эрэлтийн хариу үйлдлийн хөтөлбөрүүд рүү шилжих тусам тогтмол гүйдлийн системүүдийн санал болгож буй нарийн хяналт нь байшингийн эздэд уламжлалт AC тохиргооноос илүү үр дүнтэйгээр сүлжээг тогтворжуулахад оролцох боломжийг олгодог.

Бүлэг 2: Техникийн ялгаа – Хөлөг дээрх цэнэглэгчийн (OBC) саадыг тойрч гарах нь

Гэрийн тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт яагаад хувьсгалч болохыг ойлгохын тулд эхлээд "OBC саад тотгор"-ыг ойлгох хэрэгтэй. Хувьсах гүйдлийн цэнэглэгчтэй цахилгаан тээврийн хэрэгсэл бүр нь өөртөө суурилуулсан цэнэглэгчтэй. Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь 120В эсвэл 240В хувьсах гүйдлийн хүчдэлийг авч, батерейны тогтмол гүйдлийн хүчдэлд тохируулдаг цахилгаан инвертер юм.

Гэсэн хэдий ч OBC нь автомашины физикийн золиос болсон. Учир нь энэ нь тээврийн хэрэгсэлтэй хамт явах ёстой тул хатуу хязгаарлалтад хамрагддаг:

• Масс ба Эзлэхүүн:OBC-ийн килограмм бүр нь тээврийн хэрэгслийн туулах зайг бууруулдаг нэг килограмм жин юм. Тиймээс ихэнх үйлдвэрлэгчид зай болон жинг хэмнэхийн тулд OBC-г 7кВт эсвэл 11кВт-аар хязгаарладаг.
• Дулааны менежмент:11 кВт-ын чадлыг хөрвүүлэхэд их хэмжээний дулаан ялгардаг. Тээврийн хэрэгслийн хөргөлтийн гогцоо нь энэ дулааныг гадагшлуулах ёстой бөгөөд энэ нь нэмэлт энерги зарцуулдаг.
• Зардал:Өндөр хүчин чадалтай OBC (жишээ нь, 22кВт) үйлдвэрлэхэд үнэтэй бөгөөд ихэвчлэн тансаг зэрэглэлийн загварууд эсвэл нэмэлт шинэчлэлтүүдэд ашиглагддаг.

Та Wallbox DC Home Charger ашиглах үед OBC бүрэн алгасдаг. DC wallbox нь CCS эсвэл NACS холбогчийн DC зүүгээр дамжуулан тээврийн хэрэгслийн аккумуляторт шууд холбогддог. Энэ нь хэд хэдэн гүнзгий утгатай:

2.1 Тээврийн хэрэгслийн жингүйгээр илүү өндөр чадлын нягтрал

Хувиргах тоног төхөөрөмжийг гаражийн ханан дээр байрлуулснаар инженерүүд тээврийн хэрэгслийн жингийн хязгаарлалтаар хязгаарлагдахаа больсон. Бид илүү том индуктор, илүү бат бөх конденсатор, дээд зэргийн хөргөлтийн системийг ашиглаж болно. Энэ нь 15кВт, 20кВт, эсвэл бүр 25кВт хүртэлх орон сууцны цэнэглэх хурдыг бий болгодог бөгөөд энэ хурдыг тээврийн хэрэгсэлд нэгтгэх нь физик болон эдийн засгийн хувьд боломжгүй юм.

2.2 Үр ашгийн өсөлт

OBC-ийн үр ашиг нь ихэвчлэн 85%-92% орчим байдаг. Арван жилийн хугацаанд мянга мянган цэнэглэх циклийг авч үзвэл "хоёр талын" алдагдал нь мэдэгдэхүйц юм. Үйлдвэрийн зэрэглэлийн эд анги, тусгай хөргөлтийг ашигладаг тогтмол гүйдлийн ханын хайрцагнууд нь 96%-иас дээш үр ашгийг бий болгож чадна. Машины дотоод шулуутгагчийг алгасснаар энерги нь сүлжээнээс (эсвэл нарны) батерейны химийн хадгалалт руу хамгийн бага хаягдалтайгаар шууд ордог.

2.3 Найдвартай байдал ба үйлчилгээ үзүүлэх чадвар

Хэрэв OBC эвдэрвэл тээврийн хэрэгсэл гацаж, дилерийн төвд үнэтэй, нарийн төвөгтэй засвар хийх шаардлагатай болно. Хэрэв тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг эвдэрвэл тээврийн хэрэгслийг нийтийн станц эсвэл нөөц хувьсах гүйдлийн зөөврийн цэнэглэгчээр цэнэглэж болох бөгөөд ханын хайрцагийг өөрөө цахилгаанчин өндөр хүчдэлийн дотоод эд ангиудад хүрэлгүйгээр засвар үйлчилгээ хийх эсвэл сольж болно.

Бүлэг 3: Электрохимийн давуу талууд – Батерейны ашиглалтын хугацаа болон үр ашгийг оновчтой болгох

"Тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт нь батерейд муу" гэсэн буруу ойлголт түгээмэл байдаг. Хэт хурдан нийтийн тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт (350 кВт+) нь дулааны стресс үүсгэж болзошгүй чОрон сууцны DC цэнэглэлт(10кВт-аас 25кВт хүртэл) нь үнэндээ хувьсах гүйдлийн цэнэглэлтээс хэд хэдэн давуу талтай электрохимийн "сайхан цэг" юм.

3.1 Нарийвчлалтай импульсийн өргөний модуляци (PWM) болон долгионы хяналт

Тээврийн хэрэгслийн OBC-д хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргах үйл явц нь ихэвчлэн "долгионы гүйдэл" үүсгэдэг - тогтмол гүйдлийн гаралтын бага зэргийн хэлбэлзэл нь батерейны эсүүд дотор микроскопоор халалт үүсгэдэг. Өндөр зэрэглэлийн тогтмол гүйдлийн ханын хайрцагнууд нь илүү "цэвэр" тогтмол гүйдлийн дохиог өгөхийн тулд дэвшилтэт дижитал дохионы процессор (DSP) ашигладаг. Энэхүү тогтвортой байдал нь цэнэглэх явцад Лити-ионы эсүүд доторх дотоод эсэргүүцлийн алдагдлыг бууруулдаг.

3.2 Динамик цэнэглэлтийн муруй

Хувьсах гүйдлийн гүйдлээр цэнэглэх үед машины BMS нь OBC-ээс тэжээл хүсэх ёстой бөгөөд дараа нь хананаас татдаг. Энэхүү олон шатлалт харилцаа холбоо нь хоцрогдолтой байж болно. Тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь BMS-тэй ISO 15118 протоколоор дамжуулан шууд холбогддог. Энэ нь илүү динамик, хариу үйлдэл үзүүлэх цэнэглэх муруйг бий болгох боломжийг олгодог. Хэрэв BMS нь тодорхой эсийн модульд температур бага зэрэг өссөнийг илрүүлбэл тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь OBC-ээс хамаагүй илүү нарийвчлалтайгаар гүйдлийн урсгалыг шууд тохируулж чадна.

3.3 “Хөрвүүлэлтийн дулаан”-ыг бууруулах арга хэмжээ

Хувьсах гүйдлийн үед OBC-ийн үүсгэсэн дулаан нь ихэвчлэн батерей руу шилждэг, учир нь тэдгээр нь ижил хөргөлтийн хэлхээг хуваалцдаг бөгөөд ойрхон байрладаг. Энэхүү хоёрдогч дулааны ачаалал нь электролитийн задралыг хурдасгаж болно. Дулаан үүсгэдэг хувиргах процессыг ханын хайрцаг руу шилжүүлснээр тээврийн хэрэгслийн батерей нь ажиллах явцад илүү хүйтэн хэвээр үлдэж, анод дээрх SEI (Хатуу электролитийн интерфаз) давхаргын эрүүл мэндийг хадгалдаг.

Товчхондоо, орон сууцны тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт нь хурдан цэнэглэгчийн хурдыг удаан цэнэглэгчийн "зөөлөн" мэдрэмжтэй хослуулан хангаж, батерейны ашиглалтын хугацаанд электрохимийн дээд зэргийн тогтвортой байдлыг хадгалдаг.

Бүлэг 4: Цахиурын карбид (SiC) технологи – Хэт өндөр үр ашигтай хувиргалтын гол цөм

Орчин үеийн тогтмол гүйдлийн ханын хайрцгийг гэрт ашиглах боломжтой болгодог нууц орц бол уламжлалт цахиур (Si) MOSFET болон IGBT-ээс цахиурын карбид (SiC) хагас дамжуулагч руу шилжих явдал юм. SiC нь цахилгаан электроникийн салбарыг үндсээр нь өөрчилсөн өргөн зурвасын завсрын (WBG) материал юм.

4.1 Дээд зэргийн зурвасын зайн шинж чанарууд

Цахиурын карбидын зурвасын зай нь ердийн цахиурынхаас ойролцоогоор гурав дахин өргөн юм. Энэ нь SiC төхөөрөмжүүдийг илүү өндөр хүчдэл болон температурт ажиллах боломжийг олгодог. Тогтмол гүйдлийн ханын хайрцагт энэ нь уг төхөөрөмж нь орчин үеийн цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейны 400В эсвэл 800В шаардлагыг эд ангийн талбайн багахан хэсэгтэйгээр зохицуулж чадна гэсэн үг юм.

4.2 Шилжүүлгийн алдагдлыг бууруулсан

Гэрийн цэнэглэгч дэх SiC-ийн хамгийн чухал давуу тал нь унтраалгын алдагдлыг бууруулах явдал юм. Уламжлалт цахиурын унтраалга нь асах, унтрах бүртээ энерги алддаг бөгөөд энэ нь голчлон хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаа удаан, багтаамж өндөр байдагтай холбоотой юм. SiC унтраалга нь хамаагүй өндөр давтамжтайгаар ажиллах боломжтой (ихэвчлэн цахиураас 10 дахин өндөр). Энэхүү өндөр давтамжийн унтраалга нь дараахь зүйлийг хийх боломжийг олгодог.

• Жижиг соронзон:Шилжүүлэлтийн давтамж өндөр байдаг тул ханын хайрцаг доторх индуктор болон трансформаторууд нь мэдэгдэхүйц жижиг, хөнгөн байж болно. Энэ нь 20 кВт-ын тогтмол гүйдлийн цэнэглэгчийг хөргөгчний хэмжээтэй шүүгээ биш харин гаражийн хананд өлгөхөд хангалттай жижиг болгох боломжийг олгодог зүйл юм.
• Илүү өндөр үр ашиг:SiC нь цахиур дээр суурилсан хувиргалттай харьцуулахад эрчим хүчний алдагдлыг 80% хүртэл бууруулдаг. Байшингийн эзний хувьд энэ нь цахилгааны төлбөрийг бууруулж, дулааны хаягдлыг багасгадаг.

4.3 Дулааны менежмент ба найдвартай байдал

SiC нь илүү үр ашигтай тул бага дулаан ялгаруулдаг. Бага дулаан гэдэг нь ханын хайрцаг нь дуу чимээ ихтэй, өндөр засвар үйлчилгээ шаарддаг хөргөлтийн сэнс шаарддаггүй гэсэн үг юм. SiC дээр суурилсан олон DC ханын хайрцаг нь идэвхгүй шингэн хөргөлт эсвэл дэвшилтэт дулаан шингээгч загварыг ашиглаж болно. Энэ нь электроникийн ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлдэг, учир нь дулааны мөчлөг нь эрчим хүчний системд эд ангиудын эвдрэлийн нэг шалтгаан болдог.

4.4 Харьцуулсан шинжилгээ: Орон сууцны хэрэглээнд Si болон SiC-ийн харьцуулалт

SiC-г үнэхээр үнэлэхийн тулд тоон сайжруулалтыг харах хэрэгтэй. Ердийн 20 кВт-ын хөрвүүлэгчийн хувьд:

• Ул мөрийг багасгах:Цахиур дээр суурилсан системд хөргөлтийн сэнс болон том индукторуудыг байрлуулахын тулд 15 литрийн багтаамжтай хашаа шаардагдаж магадгүй. SiC дээр суурилсан систем нь 4 литрийн хашаанд багтах бөгөөд энэ нь эзэлхүүнийг 73%-иар бууруулдаг.
• Шилжүүлэлтийн давтамж:Цахиурын IGBT нь дулааны хязгаарлалтын улмаас ерөнхийдөө 20 кГц-ээс 30 кГц хүртэл хязгаарлагддаг. SiC MOSFET нь 100 кГц-ээс 300 кГц хүртэл ажиллахад тохиромжтой. Энэ нь зөвхөн техникийн үзүүлэлт биш; энэ нь трансформаторын зэс ороомгийн жинтэй шууд хамааралтай бөгөөд энэ нь материалын тооцооны (BOM) нэлээд хэсгийг эзэлдэг.
• Хэсэгчилсэн ачааллын үед үр ашиг:Гэрийн цэнэглэгчүүдийн ихэнх нь ашиглалтын хугацааныхаа ихэнх хугацаанд хэсэгчилсэн ачаалалтай (жишээлбэл, 20 кВт-ын оронд 5 кВт) ажилладаг. SiC нь 20%-ийн ачаалалтай үед ч өндөр үр ашгийг (94%+) хадгалдаг бол цахиурын үр ашиг нь бага чадлын түвшинд 80-аас доош эсвэл 70-аас дээш болтлоо огцом буурдаг.

4.5 Дулааны мөчлөгийн наслалтад үзүүлэх нөлөө

Орон сууцны цэнэглэгч нь өвлийн улиралд хүйтэн, зуны улиралд бүгчим гаражид байдаг хатуу ширүүн орчинд өртдөг. Цахиурын хагас дамжуулагч нь "холболтын температурын" хэлбэлзэлд маш мэдрэмтгий байдаг. Цахиурын цэнэглэгч асах бүрт дотоод эд ангиуд тэлж, агшдаг. Хэдэн мянган циклийн туршид энэ нь гагнуурын ядаргаа болон утсан холболтын эвдрэлд хүргэдэг. SiC-ийн өргөн зурвасын зай болон өндөр дулаан дамжуулалт нь төхөөрөмжийн дотоод температур илүү тогтвортой хэвээр байгаа бөгөөд энэ нь салбарын дунджаар 5 жилээс 12 жилээс дээш хугацаагаар огцом өсгөдөг гэсэн үг юм.

Бүлэг 5: Wallbox DC цэнэглэгч нь V2H (Тээврийн хэрэгслээс гэрт) болон V2G (Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд)-ийн гарц юм

DC ханын хайрцагт хөрөнгө оруулах хамгийн үнэмшилтэй шалтгаан нь хоёр чиглэлт эрчим хүчний урсгалыг идэвхжүүлэгч үүрэг юм. Зарим хувьсах гүйдлийн хоёр чиглэлт системүүд байдаг ч тэдгээр нь тээврийн хэрэгслийн дотоод техник хангамжаар хязгаарлагддаг. DC-тэй холбогдсон хоёр чиглэлт цэнэглэлт нь эрчим хүчний уян хатан байдлын алтан стандарт юм.

5.1 Тээврийн хэрэгслийг орон сууцны аккумулятор болгон ашиглах (V2H)

Орчин үеийн цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерей нь ихэвчлэн 60кВт.ц-аас 100кВт.ц хүртэл эрчим хүч агуулдаг. Энэ нь дундаж өрхийг гурваас таван өдөр тэжээхэд хангалттай. Гэсэн хэдий ч цахилгаан тасарсан үед энэ эрчим хүчийг гэр орноо тэжээхэд ашиглахын тулд батерейгаас тогтмол гүйдлийн хүчийг гаргаж аваад гэрийн хэлхээнд буцааж хувьсах гүйдэл болгон хувиргах арга хэрэгтэй. DC ханын хайрцаг нь энэ гарцын үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь OBC-г тойрч гардаг тул батерейны багцаас шууд эрчим хүч авч, 240В хувьсах гүйдэл рүү эргүүлж, гэрийн цахилгаан самбарт (шилжүүлэгч унтраалгаар) тэжээж чаддаг. Энэ нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийг асар том, хөдөлгөөнт "Powerwall" болгон хувиргадаг бөгөөд энэ нь гэрийн зориулалтын суурин батерейгаас хамаагүй илүү багтаамжийг бага зардлаар хангадаг.

5.2 Цахилгаан сүлжээний тогтворжуулалт ба орлого (V2G)

Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд (V2G) холболт нь үүнийг нэг алхам урагшлуулдаг. V2G хувилбарт тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь нийтийн үйлчилгээ үзүүлэгчтэй холбогддог. Эрэлт хэрэгцээний оргил үед сүлжээ нь хэдэн мянган зогсоол дээр байрлуулсан цахилгаан тээврийн хэрэгслээс бага хэмжээний эрчим хүч "зээлж" авах боломжтой. Байшингийн эзэн энэ үйлчилгээнийхээ төлөө ихэвчлэн нөхөн төлбөр авдаг бөгөөд энэ нь тэдний эзэмшлийн нийт зардлыг үр дүнтэй бууруулдаг. Тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь V2G-ийн хувьд илүү хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаа, өндөр эрчим хүчний дамжуулалттай тул илүү давуу талтай. Хэрэв сүлжээнд цахилгаан тасарснаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд 20 кВт-ын гэнэтийн шахалт шаардлагатай бол тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг үүнийг шууд хангаж чаддаг бол стандарт хувьсах гүйдлийн OBC нь 7 кВт-аар хязгаарлагдаж, хоёр чиглэлтэй урсгалыг дэмжихгүй байж магадгүй юм.

5.3 Виртуал цахилгаан станцууд (VPP)

Тогтмол гүйдлийн цэнэглэгч нь байшингийн эздэд Виртуал Цахилгаан Станцад нэгдэх боломжийг олгодог. Тогтмол гүйдэлтэй холбогдсон хэдэн зуун байшинг нэгтгэснээр VPP менежер нь бөөний эрчим хүчний зах зээлд ихээхэн хүчин чадал санал болгож чадна. Энэ нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нь идэвхгүй зардал биш харин идэвхтэй хөрөнгө болох орон сууцны салбарт шинэ "эрчим хүчний хэмнэлт" бий болгож байна.

5.4 “Хариуцлагатай муж” (SoC)-ийн хадгалалтын стратеги

DC V2G системийн нарийн төвөгтэй онцлогуудын нэг нь сүлжээг дэмжихийн зэрэгцээ батерейны эрүүл мэндийг удирдах чадвар юм. Батерейг гүехэн, үр ашиггүй циклээр "алхаж" болзошгүй хувьсах гүйдлийн системээс ялгаатай нь DC ханын хайрцаг нь "нарийвчлалтай цэнэг алдалт" хийж чаддаг. Энэ нь сүлжээнээс хүссэн энергийн хэмжээг яг таг гаргаж авахын зэрэгцээ батерей нь хэрэглэгчийн тодорхойлсон босго хэмжээнээс (жишээлбэл, 20% SoC) доош унахгүй байхыг баталгаажуулдаг бөгөөд үүнийг дотоод эсэргүүцлийг халаахыг хамгийн бага байлгадаг оновчтой цэнэг алдалтын хурдаар хийдэг.

Бүлэг 6: Гэрийн эрчим хүчний менежментийн систем (HEMS) болон сэргээгдэх эрчим хүчтэй гүнзгий интеграцчилал

Wallbox DC цэнэглэгч нь бие даасан төхөөрөмж биш; энэ нь "2030 оны ухаалаг гэр"-ийн чухал зангилаа юм. Гэрийн эрчим хүчний удирдлагын систем (HEMS)-тэй нэгтгэгдсэн үед DC ханын хайрцаг нь айл өрхийн эрчим хүчний тэнцвэрийн гол зохицуулагч болдог.

6.1 “DC Bus”-ын тухай ойлголт

Ирээдүйд бэлэн байшингууд тогтмол гүйдлийн үндсэн архитектур руу шилжиж байна. Нарны хавтан нь тогтмол гүйдлийн үүсгүүр болдог. Гэрийн батерей нь тогтмол гүйдлийн хадгалалттай байдаг. Цахилгаан машинууд тогтмол гүйдлийн ашигладаг. Уламжлалт хувьсах гүйдлийн гэрт энергийг урагш хойш хөрвүүлдэг (DC -> AC -> DC -> AC) бөгөөд алхам тутамд 3-5% алдагдалтай байдаг. Тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь шууд холболт хийх боломжийг олгодог. Нарны эрчим хүчээр үүсгэгдсэн тогтмол гүйдлийн эрчим хүчийг хувьсах гүйдлийн инвертерээр дамжихгүйгээр цахилгаан эрчим хүчний батерей руу шууд дамжуулж болно. Энэхүү "Шууд цахилгаан эрчим хүч рүү" нарны цэнэглэлт нь үр ашгийн оргил үе бөгөөд дээвэр дээр баригдсан фотон бүрийг хөдөлгөөнт байдалд ашиглах боломжийг олгодог.

6.2 Ухаалаг ачааллын тэнцвэржүүлэлт

HEMS програм хангамж нь гэрийн нийт ачааллыг тэнцвэржүүлэхийн тулд DC ханын хайрцгийг ашиглаж болно. Жишээлбэл, хэрэв HVAC систем ажиллаж, гэрийн оргил эрэлтийн хязгаараас хэтрэх аюулд орвол HEMS нь DC ханын хайрцгийг 20 кВт-аас 10 кВт хүртэл шууд багасгаж чадна. DC цэнэглэлтийг дижитал байдлаар хянаж, тээврийн хэрэгслийн дотоод саатлыг тойрч гардаг тул эдгээр тохируулга нь миллисекундын дотор хийгддэг тул гэрийн гол таслуур хэзээ ч ажиллахгүй байхыг баталгаажуулдаг.

6.3 Урьдчилан таамаглах аналитик ба хэрэглэгчийн зан төлөв

Нэгдсэн HEMS нь цаг агаарын урьдчилсан мэдээ, нийтийн үйлчилгээний үнэ болон хэрэглэгчийн хуанлийг шинжлэх боломжтой. Хэрэв систем таныг маргааш хол аялалд гарах бөгөөд өнөөдөр нар мандах болно гэдгийг мэдэж байвал үдээс хойш тогтмол гүйдлийн нарны цэнэглэлтийг нэн тэргүүнд тавина. Хэрэв оройн цагаар ашиглалтын үнэ өндөр байвал аяга таваг угаагч болон гэрлийг (V2H) асаахын тулд машинаас эрчим хүч авахын тулд тогтмол гүйдлийн ханын хайрцгийг ашиглан дараа нь хамгийн бага үнээр машинаа өглөөний 3:00 цагт цэнэглэнэ.

6.4 Олон айлын нэгжүүдэд нэгтгэсэн флотын нөлөө

Орон сууцны хорооллууд эсвэл тансаг зэрэглэлийн кондоминиумуудад тогтмол гүйдлийн ханын хайрцгийг сүлжээнд холбож "микро сүлжээ" үүсгэж болно. Орон сууц бүр 90% сул зогсолттой тусгай сүлжээний холболттой байхын оронд төвлөрсөн тогтмол гүйдлийн автобус нь машинуудын хооронд цахилгаан хуваалцах боломжтой. Хэрэв нэг машин бүрэн цэнэглэгдсэн бол түүний тогтмол гүйдлийн багтаамжийн хувийг дөнгөж ирсэн машин руу шууд шилжүүлдэг. Энэхүү "динамик багтаамж хуваалцах" нь зөвхөн тогтмол гүйдлийн системд байдаг өндөр хурдны харилцаа холбоо, хяналтаар л боломжтой юм.

Бүлэг 7: Физик инженерчлэл – Суурилуулалт, орон зайн оновчлол, дулааны менежмент

Аж үйлдвэрийн агуулахаас орон сууцны гарааш руу өндөр хүчин чадалтай тогтмол гүйдлийн цэнэглэлтийг шилжүүлэхэд физик инженерийн шилдэг бүтээл шаардлагатай байв. Нийтийн тогтмол гүйдлийн хурдан цэнэглэгч нь ихэвчлэн том автомат машины хэмжээтэй байдаг бол орон сууцны тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь авсаархан, гоо зүйн хувьд тааламжтай, чимээгүй байх ёстой. Үүнийг хэрэгжүүлэхийн тулд хэд хэдэн гол салбарт шинэчлэл шаардлагатай байв.

7.1 Чадлын хувиргалтын топологи: Резонансын хувиргагч

Өндөр чадлын нягтралд хүрэхийн тулд орон сууцны DC ханын хайрцагнууд нь ихэвчлэн LLC резонансын хөрвүүлэгч эсвэл Фаз Шилжилттэй Бүтэн Гүүр (PSFB) топологийг ашигладаг. Эдгээр хэлхээ нь хагас дамжуулагчууд тэг хүчдэл (ZVS) эсвэл тэг гүйдэл (ZCS) дээр асаж, унтрах "Зөөлөн Шилжилт"-ийг зөвшөөрдөг. Энэ нь мэдрэмтгий Wi-Fi болон ухаалаг гэрийн төхөөрөмжүүд байдаг гэрийн орчинд чухал ач холбогдолтой цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоог (EMI) эрс бууруулж, дотоод шүүлтүүр болон дулаан шингээгчийн хэмжээг багасгадаг.

7.2 Дулааны менежмент: Сэнснээс гадна

Орон сууцны орчинд дуу чимээ нь гол асуудал болдог. Унтлагын өрөөнд холбогдсон гараашийн хувьд чанга дуутай үйлдвэрийн сэнстэй 20 кВт-ын цэнэглэгчийг хүлээн авах боломжгүй юм. Инженерүүд дулааныг чимээгүйхэн зохицуулахын тулд хэд хэдэн аргыг ашигласан.

• Капсулжуулсан соронзон:Индуктор гэх мэт эд ангиудыг гаднах бүрхүүл рүү дулааныг татдаг дулаан дамжуулагч давирхайд савладаг.
• Шингэнээс агаар руу дулаан солилцуур:Зарим өндөр зэрэглэлийн DC ханын хайрцагнууд нь SiC модулиудаас идэвхгүй радиаторын үүрэг гүйцэтгэдэг том гадаргуутай хөнгөн цагаан явах эд анги руу дулааныг шилжүүлэхийн тулд жижиг, чимээгүй шингэн гогцоо (тоглоомын компьютертой төстэй) ашигладаг.
• Фазын өөрчлөлтийн материалууд (PCM):Дэвшилтэт төхөөрөмжүүд нь богино хугацааны, өндөр хүчин чадлын тэсрэлтийн үед дулааныг шингээж, цаг хугацааны явцад аажмаар ялгаруулахын тулд PCM ашигладаг бөгөөд энэ нь идэвхтэй хөргөлтгүйгээр илүү өндөр оргил хүчин чадал авах боломжийг олгодог.

7.3 Суурилуулалтын архитектур: “Хуваах” систем

20кВт+ хөрвүүлэх тоног төхөөрөмжийн физик жинг даван туулахын тулд зарим үйлдвэрлэгчид хуваасан архитектур руу шилжиж байна. Хүнд хүчний модулийг мансарда эсвэл нийтийн шүүгээнд суурилуулсан бол гаражид нимгэн, дизайнерт ээлтэй "толгой хэсэг" (дэлгэц болон кабель агуулсан) суурилуулсан. Энэ нь цахилгааны ажлыг гол самбарын ойролцоо хийдэг бөгөөд зөвхөн өндөр хүчдэлийн тогтмол гүйдлийн кабелийг зогсоолын талбай руу чиглүүлэх шаардлагатай тул угсралтыг хялбаршуулдаг.

7.4 Сүлжээний холболтын шаардлага

Тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг суурилуулах нь стандарт хувьсах гүйдлийн төхөөрөмжөөс илүү төвөгтэй байдаг. Энэ нь ихэвчлэн зориулалтын 3 фазын холболт (Европт) эсвэл өндөр ампертай 240В хуваах фазын хэлхээ (Хойд Америкт) шаарддаг.

• Хавтан дээрх ачааллын тэнцвэржүүлэлт:Одоо олон төхөөрөмж нь гэрийн нийт хэрэглээг хянадаг "CT хавчаар" (гүйдлийн трансформатор)-той болсон. Хэрэв байшингийн эзэн саун эсвэл цахилгаан зуухаа асаавал DC ханын хайрцаг нь гол гал хамгаалагчийг шатаахаас сэргийлж шууд өөрөө хазайдаг.
• Тусгаарлагч трансформаторууд:Аюулгүй байдлыг хангах үүднээс тогтмол гүйдлийн цэнэглэгч нь сүлжээ болон тээврийн хэрэгслийн аккумуляторын хооронд гальваник тусгаарлалт өгөх ёстой. Орчин үеийн өндөр давтамжийн трансформаторууд нь хүнд 50/60Гц трансформаторуудыг сольж, жинг 50кг-аас 5кг хүртэл бууруулсан.

7.5 Кабелийн инженерчлэл ба эргономик

Тогтмол гүйдлийн кабель нь хувьсах гүйдлийн кабелиас хамаагүй зузаан, хүнд байдаг, учир нь тэдгээр нь илүү өндөр гүйдэл (ихэвчлэн 80А эсвэл 100А хүртэл) дамжуулах ёстой. Энэ нь эргономикийн хувьд бэрхшээлтэй асуудал үүсгэдэг. Инженерүүд зэсийн хөндлөн огтлолыг хамаагүй бага байлгахын тулд хөргөлтийн шингэний нимгэн давхарга ашигладаг "шингэнээр хөргөдөг кабель" (орон сууцны хэрэглээнд ч гэсэн) боловсруулсан. Энэ нь кабелийг стандарт хувьсах гүйдлийн кабель шиг уян хатан, хөнгөн болгож, ахмад настан эсвэл хөдөлгөөн хязгаарлагдмал хүмүүсийн хэрэглэгчийн туршлагыг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг.

Бүлэг 8: Эдийн засгийн шинжилгээ – Зардал-ашгийн муруй ба өмчлөлийн нийт зардал (TCO)

Тогтмол гүйдлийн гэрийг цэнэглэхэд тулгардаг гол саад тотгор нь түүхэндээ "Наалтны үнэ" байсан. Өндөр чанартай хувьсах гүйдлийн ханын хайрцаг нь 500-1000 долларын үнэтэй байдаг бол тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь 4000-10000 долларын үнэтэй байж болно. Гэсэн хэдий ч худалдан авах үнэд нарийн анхаарал хандуулах нь Өмчлөлийн нийт өртгийн (TCO) гүн гүнзгий давуу талыг үл тоомсорлодог.

8.1 Бичиг баримт хадгалах "зайлсхийсэн зардал"

Хэрэв байшингийн эзэн цахилгаан машин болон гэрийн батерей (жишээ нь Tesla Powerwall) хоёуланг нь авч үзэж байгаа бол эдийн засгийн тооцоолол өөрчлөгдөнө. 13.5кВт.ц хүчин чадалтай цахилгаан хана нь ойролцоогоор 10,000 долларын үнэтэй. Хоёр чиглэлтэй тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг сонгосноор байшингийн эзэн цахилгаан машиндаа аль хэдийн байгаа 80кВт.ц хүчин чадалтай батерейг ашиглаж болно. Тогтмол гүйдлийн ханын хайрцагаар дамжуулан хадгалах "кВт.ц тутамд ногдох зардал" нь үндсэндээ тэг юм (та машиныг аль хэдийн худалдаж авсан тул), суурин хадгалах зориулалттай 700 доллар/кВт.ц байдаг. Их хэмжээний нөөц хүчин чадал шаардлагатай байшингийн хувьд тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь үнэндээ...хямдэрчим хүчний бие даасан байдалд хүрэх зам.

8.2 Эрчим хүчний хэмнэлт

DC-ээс DC-д цэнэглэх (нарны эрчим хүчээс цахилгаан эрчим хүч рүү)-ийн 5%-8%-ийн үр ашгийн давуу тал нь нийлээд нэмэгдэнэ. 100,000 миль гаруй жолоодлогын үед цахилгаан тээврийн хэрэгсэл ойролцоогоор 33,000 кВт.ц эрчим хүч зарцуулна. Үр ашгийн 5%-ийн өсөлт нь 1,650 кВт.ц хэмнэдэг. 0.25 доллар/кВт.ц гэсэн үнээр тооцвол шууд хэмнэлт нь 412 доллар болно. Цэнэглэгчийн 15 жилийн ашиглалтын хугацаанд үр ашгийн өсөлт нь хямд хувьсах гүйдлийн төхөөрөмжтэй харьцуулахад үнийн өсөлтийг нөхөж чадна.

8.3 V2G-ээр дамжуулан орлого бий болгох

Идэвхтэй V2G хөтөлбөрүүдтэй улс орнуудад тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь орлого олох боломжтой. Калифорни болон Европын хэд хэдэн улс орон хэрэглэгчдэд "яаралтай" сүлжээний дэмжлэгийн төлбөрийг кВт.ц тутамд 0.50-1.00 доллараар төлдөг хөтөлбөрүүдийг туршиж байна. Хэрэв жолооч жилд 50 удаа 10 кВт.ц дэмжлэг үзүүлбэл тэд жилд 500 доллар олох боломжтой. Эрэлтийн хариу урвалын урамшуулалтай хослуулан тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь өртгийн төвөөс орлого бий болгодог хөрөнгө болж хувирдаг.

8.4 Мэдрэмжийн шинжилгээ: Цахилгааны үнийн нөлөө

Тогтмол гүйдлийн ханын хайрцагны ROI нь оргил болон оргил бус үеийн цахилгааны үнийн зөрүүнд маш мэдрэмтгий байдаг. "Ашиглалтын хугацаа" (ToU) тарифтай зах зээл дээр зөрүү нь $0.30/кВт.ц ба түүнээс дээш байдаг бөгөөд V2H хэмнэлт болон нарны оновчлолыг харгалзан үзвэл $5,000 тогтмол гүйдлийн ханын хайрцагны (суурилуулалтыг оруулаад) төлбөрийг төлөх хугацаа 4-6 жил хүртэл богино байж болно. Тогтмол ханын зах зээл дээр төлбөрийг төлөх хугацаа уртасдаг тул төхөөрөмжийг зөвхөн санхүүгийн худалдан авалтаас илүү "тансаг байдал ба уян хатан байдал"-ын худалдан авалт болгодог.

8.5 Засвар үйлчилгээ ба үлдэгдэл үнэ цэнэ

Уламжлалт AC ханын хайрцгийг ихэвчлэн нэг удаагийн цахилгаан хэрэгсэл гэж үздэг. Үүний эсрэгээр DC ханын хайрцгийг үйлдвэрлэлийн стандартын дагуу хийдэг. Хоёрдогч зах зээл дээрх тэдгээрийн үлдэгдэл үнэ цэнэ нь өндөр зэрэглэлийн нарны инвертертэй адил өндөр хэвээр байх магадлалтай. Цаашилбал, орон сууцыг "Эрчим хүчний IQ" дээр үндэслэн үнэлэх нь улам бүр нэмэгдэж байгаа тул урьдчилан суурилуулсан DC ханын хайрцаг нь үл хөдлөх хөрөнгийн дахин борлуулалтын үнэ цэнийг 2%-5%-иас дээш нэмэгдүүлэх боломжтой.

9-р бүлэг: Тансаг зэрэглэлийн болон брэндийн үнэ цэнэ – Өндөр зэрэглэлийн орон сууцны зах зээл яагаад Вашингтоныг сонгодог вэ

Тансаг зэрэглэлийн үл хөдлөх хөрөнгө болон дээд зэрэглэлийн автомашины салбарт “Wallbox DC” нь мэргэжлийн зэрэглэлийн гал тогоо эсвэл гэрийн театртай адил статусын бэлгэдэл болсон. Энэ нь технологи, гүйцэтгэл, байгаль орчныг хамгаалах үүрэг амлалтыг илэрхийлдэг.

9.1 "Цаг хугацаа бол цорын ганц тансаг хэрэглээ" гэсэн маргаан

Porsche Taycan эсвэл Lucid Air зэрэг өндөр хүчин чадалтай цахилгаан тээврийн хэрэгслийн эзний хувьд бүрэн цэнэглэлтийг 10 цаг хүлээх нь таагүй байдаг. 1.5 цагийн дотор "цэнэг цэнэглэх" боломжтой тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь өндөр хөрөнгөтэй хүний ​​амьдралын хэв маягтай тохирч байна. Өглөөний гольфын аяллаас гэртээ буцаж ирээд үдээс хойшхи уулзалтад бүрэн цэнэглэгдсэн машинаа бэлэн байлгах боломжтой байх нь энгийн цахилгаан математикийн тооцооллоос давсан үнэ цэнэтэй санал юм.

9.2 Гоо зүйн интеграци ба дизайн

Тансаг зэрэглэлийн DC ханын хайрцагнууд (Wallbox, Delta, эсвэл ABB зэрэг брэндүүдийн) нь өндөр зэрэглэлийн архитектурыг нөхөх зорилгоор бүтээгдсэн. Онцлог шинж чанарууд нь:

• Дээд зэрэглэлийн материалууд:Өнгөлсөн хөнгөн цагаан, хатууруулсан шил, нүүрстөрөгчийн шилэн чимэглэл.
• Нууцлагдмал кабелийн удирдлага:Гараашийн шалыг цэвэр байлгадаг моторт кабель татагч эсвэл "залгаад хаях" систем.
• Биометрийн болон ухаалаг гэрэлтүүлэг:Хэрэглэгчийг утас эсвэл хурууны хээгээр нь таньж, цэнэгийн төлөвийг шууд харуулдаг орчны гэрэлтүүлэгтэй цэнэглэгч.

9.3 Үл хөдлөх хөрөнгийн үнэлгээ

Ирээдүйг бодож буй хөгжүүлэгчид "Цэвэр тэг тансаг" байшингуудыг брэнд болгож байна. 20кВт-ын хоёр чиглэлтэй тогтмол гүйдлийн цэнэглэгчээр урьдчилан тоноглогдсон байшинг "V2H Ready" гэж сурталчилдаг. Цахилгаан сүлжээний тогтворгүй байдал, уур амьсгалын өөрчлөлтийн талаар улам бүр санаа зовж буй зах зээл дээр энэхүү онцлог нь дахин борлуулалтын үнэ цэнийн өрсөлдөх чадварыг бий болгож, стандарт хувьсах гүйдлийн цэнэглэгчийг "хуучин технологи" гэж үздэг технологийн мэдлэгтэй худалдан авагчдыг татдаг.

9.4 Автомашин үйлдвэрлэгчдэд зориулсан "тэргүүлэх" туршлага

Дээд зэрэглэлийн автомашин үйлдвэрлэгчид тогтмол гүйдлийн цэнэглэгч үйлдвэрлэгчидтэй хамтран брэндийн гэрийн цэнэглэх шийдлүүдийг санал болгож байна. Хэрэглэгч 150,000 долларын үнэтэй цахилгаан машин худалдаж авахад автомашин үйлдвэрлэгч цэнэглэх туршлага нь жолоодлогын туршлагатай тохирч байгаа эсэхийг шалгахыг хүсдэг. Брэндийн тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь брэндийн үнэнч байдлыг бий болгож, "хурдны түгшүүр"-ийг бууруулснаар "зайны түгшүүр"-ийг бууруулдаг нэгдмэл "экосистем"-ийг бий болгодог.

9.5 “Тэг хүлээлт”-ийн сэтгэл зүйн үнэ цэнэ

Биеийн хурднаас гадна, тогтмол гүйдлийн хайрцагтай байшингийн эзэн тээврийн хэрэгслээ хэрхэн хүлээн авдагт сэтгэл зүйн гүнзгий өөрчлөлт гардаг. Стандарт хувьсах гүйдлийн цэнэглэгчтэй машиныг ихэвчлэн "эмзэг" гэж үздэг - энэ нь байнга, удаан арчилгаа шаарддаг төхөөрөмж юм. 25 кВт-ын тогтмол гүйдлийн цэнэглэгчтэй машиныг "боломжтой" гэж үздэг. Энэ нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл эзэмшихтэй холбоотой танин мэдэхүйн ачааллыг бууруулж, ажил, аяллыг нарийн төлөвлөх шаардлагагүй болгодог. Тансаг зэрэглэлийн хэрэглэгчдийн хувьд энэхүү оюун санааны тодорхой байдал нь бүхэл системийн хамгийн үнэ цэнэтэй шинж чанар юм.

Бүлэг 10: Зохицуулалтын орчин ба ухаалаг цэнэглэх стандартын ирээдүй

Орон сууцны тогтмол гүйдлийн цэнэглэлтийн технологи хөгжихийн хэрээр зохицуулалтын орчин хурдацтай хөгжиж байна. "Тэнэг" цэнэглэлтээс хоёр чиглэлтэй тогтмол гүйдлийн харилцан үйлчлэл рүү шилжихэд автомашины стандарт, цахилгааны код, нийтийн аж ахуйн харилцаа холбооны протоколуудыг багтаасан уялдаа холбоотой дүрмийн багц шаардлагатай байна.

10.1 ISO 15118-20 стандарт: Түгээмэл хэл

Цэнэглэх салбарын хамгийн чухал хөгжүүлэлт бол хоёр чиглэлтэй дэмжлэгтэй, ихэвчлэн "Plug & Charge" гэж нэрлэгддэг ISO 15118-20 стандарт юм. Энэхүү протокол нь дараахь зүйлийг хийх боломжийг олгодог.

• Автомат баталгаажуулалт:Машин залгагдсан даруйдаа өөрийгөө DC ханын хайрцагт таниулдаг тул аппликейшн эсвэл RFID карт ашиглах шаардлагагүй болдог.
• Динамик ачааллын менежмент:Батерейны төлөв байдал, температур болон цэнэглэх хэрэгцээний талаарх дэлгэрэнгүй мэдээлэл.
• Хоёр чиглэлтэй дэмжлэг:Энэхүү стандарт нь V2H болон V2G-д шаардлагатай гар барихыг албан ёсоор кодчилсон бөгөөд ингэснээр Ford EV нь Wallbox цэнэглэгч болон Siemens сүлжээний интерфэйстэй нийцтэй байдлын асуудалгүйгээр холбогдож чадна.

10.2 Цахилгааны кодын хувьсал: NEC болон IEC

Үндэсний болон олон улсын цахилгааны кодуудыг "DC Microgrids"-ийг багтаахаар шинэчилж байна.

• NEC-ийн 706 дугаар зүйл (Эрчим хүч хадгалах систем):АНУ-д Үндэсний Цахилгааны Кодод цахилгаан тээврийн хэрэгслийг хадгалах систем гэж хэрхэн харьцах талаар илүү тодорхой удирдамжийг өгсөн. Үүнд хурдан унтраах болон газардуулах шаардлагууд багтсан бөгөөд эдгээр нь хувьсах гүйдлийн системээс илүү тогтмол гүйдлийн системд илүү хатуу байдаг.
• Аюулгүйн түгжээ:DC ханын хайрцагнууд нь нарийн төвөгтэй газардуулгын алдагдал илрүүлэлт болон нуман гялбааны хамгаалалт шаарддаг. DC нуманууд нь хувьсах гүйдлийнх шиг "тэг огтлолцол"-той байдаггүй тул унтраахад илүү хэцүү байдаг. Орчин үеийн DC цэнэглэгчүүд нь орон сууцны аюулгүй байдлыг хангахын тулд нэмэлт электрон болон механик салгагчтай байдаг.

10.3 Хэрэглээний харилцан холболт ба цэвэр тоолуур

Нийтийн аж ахуйн нэгжүүд нь эцсийн хаалгач юм. Байшингийн эзэн V2G ашиглахын тулд нийтийн аж ахуйн нэгж нь "харилцан холболтын гэрээ"-г батлах ёстой.

• IEEE 1547:Энэхүү стандарт нь тархсан эрчим хүчний нөөц (жишээлбэл, тогтмол гүйдэлтэй холбогдсон цахилгаан тээврийн хэрэгсэл) сүлжээнд хэрхэн холбогдохыг зохицуулдаг. Энэ нь сүлжээ тасарсан тохиолдолд цахилгаан тээврийн хэрэгсэл цахилгаан дамжуулах шугам руу буцаан цахилгаан дамжуулахаа зогсоож, нийтийн аж ахуйн ажилчдыг хамгаалах (арлын хөдөлгөөний эсрэг) боломжийг олгодог.
• Төлбөр тооцооны инноваци:Бид "Бодит цагийн үнэ" (RTP)-ийн өсөлтийг харж байна. Энэ загварт DC ханын хайрцаг нь санхүүгийн хэрэгсэл бөгөөд эрчим хүчийг сөрөг үнээр (салхи ихтэй бүс нутагт түгээмэл байдаг) худалдаж аваад оргил ачааллын үед буцааж зардаг.

Бүлэг 11: Хэрэгжүүлэлтийн хувилбарууд – Бодит амьдралын тохиолдлын судалгаа

Эдгээр техникийн ойлголтуудыг бодит байдалд үндэслэхийн тулд DC ханын хайрцагнууд нь хувиргах үнэ цэнийг өгдөг гурван өөр хэрэгжилтийн хувилбарыг авч үзье.

Кейс судалгаа А: Нарны эрчим хүчээр өөрийгөө хангадаг цөлийн гэр (Аризона, АНУ)

Тохиргоо:15кВт-ын дээврийн нарны эрчим хүч, 20кВт-ын тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг, 100кВт.ц цахилгаан хөдөлгүүртэй, 4,000 кв. фут талбай бүхий байшин.Асуудал:Орон нутгийн цахилгаан эрчим хүчний компани өндөр "эрэлтийн төлбөр"-тэй бөгөөд нарны эрчим хүчний экспортын зээл багатай.DC шийдэл:Байшингийн эзэн цахилгаан хөдөлгүүрийг 15 кВт-ын тогтмол гүйдлийн нарны хавтангаас шууд цэнэглэхийн тулд тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг ашигладаг. Хувьсах гүйдлийн-тогтмол гүйдлийн хувиргалтын алдагдал болон хэрэглээний "зуучлагч"-аас зайлсхийснээр байшин нь нарны эрчим хүчний 95%-ийг өөрөө зарцуулдаг. Оройн оргил ачааллын үеэр (16:00-20:00) тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь 8 кВт-ын V2H дэмжлэгийг хангаж, агааржуулагч болон усан сангийн насосыг ажиллуулдаг. Энэ нь 20,000 долларын үнэтэй суурин батерейны системийн хэрэгцээг арилгаж, байшингийн эзний ихээхэн хэмжээний хөрөнгийг хэмнэж, өглөөний ажилдаа явахад бэлэн байгаа эсэхийг баталгаажуулдаг.

Б кейс судалгаа: Тансаг зэрэглэлийн олон айлын орон сууц (Лондон, Их Британи)

Тохиргоо:50кВт-ын DC цахилгаан шүүгээ болон тусдаа "толгой төхөөрөмжүүд"-тэй, 10 зогсоолтой, дээд зэрэглэлийн орон сууцны цогцолбор.Асуудал:Барилгын нийт цахилгаан хангамж хязгаарлагдмал. 10 ширхэг 22кВт-ын хувьсах гүйдлийн цэнэглэгч суурилуулахад олон сая фунт стерлингийн үнэтэй асар их хэмжээний дэд станцын шинэчлэл шаардлагатай болно.DC шийдэл:Барилга нь төвлөрсөн тогтмол гүйдлийн цахилгаан сан ашигладаг. 10 тусдаа хувьсах гүйдлийн төхөөрөмжийн оронд систем нь 50 кВт-ын тогтмол гүйдлийн хүчин чадлыг хамгийн их хэрэгцээтэй машинуудад динамикаар хуваарилдаг. Тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт нь дижитал удирдлагатай бөгөөд өндөр үр ашигтай тул барилга нь одоо байгаа цахилгаан тэжээл дээр 10 цахилгаан тээврийн хэрэгслийг дэмжих боломжтой. Оршин суугчид стандарт хувьсах гүйдлийн барилгын дэд бүтцэд боломжгүй 25 кВт-ын цэнэглэх хурдны "консьерж" туршлагыг эдэлдэг.

C тохиолдлын судалгаа: Алсын зайнаас сүлжээнээс гадуурх "зугтах" (Шотландын өндөрлөг газар)

Тохиргоо:Бичил усан турбин болон жижиг салхин генератороор ажилладаг алсын зайн буудал.Асуудал:Микро сүлжээ нь эмзэг бөгөөд уламжлалт хувьсах гүйдлийн цэнэглэх системүүдийн "орж ирэх гүйдэл"-ийг тэсвэрлэж чадахгүй.DC шийдэл:Тогтмол гүйдлийн ханын хайрцаг нь нарийн төвөгтэй буфер болж ажилладаг. Энэ нь усан/салхины системээс тогтмол, бага гүйдлийн тогтмол урсгалыг жижиг буферийн батерей руу татаж, дараа нь шаардлагатай үед 20 кВт-ын тогтмол хүчин чадалтай цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд "шахдаг". Тогтмол гүйдлийн цэнэглэгчийн нарийн хяналт нь бичил сүлжээ нурахаас сэргийлж, дэлхийн хамгийн алслагдсан буланд цахилгаан тээврийн хэрэгсэл эзэмших боломжийг олгодог.

Бүлэг 12: Техникийн бэрхшээлүүд ба бууруулах стратегиуд

Ашиг тус нь асар их боловч бүх нийтийн орон сууцны тогтмол гүйдлийн цэнэглэлтэд хүрэх зам саад бэрхшээлгүй биш юм. Эдгээр бэрхшээлийг шийдвэрлэх нь салбарын одоогийн судалгаа, хөгжүүлэлтийн гол анхаарал юм.

12.1 Өндөр давтамжийн шуугиан ба цахилгаан соронзон нийцтэй байдал (EMC)

Орон сууцны гараашид 200 кГц давтамжтай 20 кВт-ын SiC хөрвүүлэгчийг ажиллуулах нь цахилгаан соронзон дуу чимээ үүсгэж болзошгүй. Хэрэв зохих ёсоор хамгаалаагүй бол энэ дуу чимээ нь гэрийн Wi-Fi, үүрэн холбооны дохио, тэр ч байтугай машины өөрийн мэдрэгчийн багцад саад учруулж болзошгүй.Бууруулах арга хэмжээ:Тэргүүлэх үйлдвэрлэгчид олон үе шаттай цахилгаан соронзон долгионы шүүлтүүр болон "тархалтын спектр" шилжүүлэлтийг ашигладаг. Нэг тогтмол оргилд байхын оронд шилжүүлэлтийн давтамжийг бага зэрэг өөрчилснөөр "шуугиан" нь илүү өргөн зурвасын дагуу тархаж, оргил интерференцийг орон сууцны FCC болон CE стандартын хатуу шаардлагад нийцсэн түвшинд хүртэл бууруулдаг.

12.2 Сүлжээний гармоник ба чадлын чанар

Том DC цэнэглэгч нь цахилгаан самбарт "гармоник"-ыг буцааж оруулж чаддаг. Эдгээр нь уг хэрэгслийн өгдөг цэвэр синус долгионы гажуудал юм. Өндөр гармоник гажуудал нь бусад мотор (хөргөгч эсвэл угаалгын машинд байдаг шиг) илүү халж, эрт эвдэрч болзошгүй.Бууруулах арга хэмжээ:DC ханын хайрцагнууд нь Идэвхтэй Чадлын Факторын Залруулга (APFC) хэлхээг ашигладаг. Эдгээр хэлхээнүүд нь сүлжээнээс татсан гүйдэл нь хүчдэлтэй төгс фазтай байхыг баталгаажуулж, "Чадлын Фактор"-ыг >0.99 байлгаж, гэрийн нийт гармоник гажуудлыг (TTHD) IEEE 519 болон IEC 61000-3-2 стандартаар тодорхойлсон хязгаараас доогуур байлгадаг. Чадлын Фактор 0.99-өөс дээш, THD нь бүрэн ачаалалтай үед 5%-иас бага байдаг тул орчин үеийн SiC ханын хайрцаг нь гэрийн цахилгааны чанарыг сайжруулдаг: APFC урд хэсэг нь гүйдлийн таталтыг маш нарийн зохицуулдаг тул холбогдсон төхөөрөмжүүд олон гэр ахуйн электроникуудаас илүү цэвэр долгионы хэлбэрийг хардаг.

12.3 Орон сууцны хашааны дулааны менежмент

20 кВт-ын DC ханын хайрцаг нь гаражид амьдрах зориулалттай хэлбэр хүчин зүйлд ихээхэн хэмжээний дулааныг төвлөрүүлдэг. SiC-ийн үр ашгийн давуу тал нь энд шийдвэрлэх хүчин зүйл юм. 97-98% үр ашигтай үед 20 кВт-ын төхөөрөмж нь ойролцоогоор 400-600 Вт дулааныг ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь ижил төстэй цахиур дээр суурилсан загварт 1000 Вт ба түүнээс дээш байдаг. Энэ ялгаа нь ханын хайрцагт ихэнх цаг уурын нөхцөлд битүүмжилсэн, сэнсгүй байгалийн конвекцийн хөргөлтийг ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд цэнэглэгч тоног төхөөрөмжийн хамгийн түгээмэл эвдрэлийн цэг болох тоос шороогоор бөглөрсөн сэнс болон түүнтэй холбоотой дуу чимээг арилгадаг.

Агааржуулалтгүй гараашуудад суурилуулахын тулд дулааны бүрхүүл чухал юм. Цэнэглэгчийн тэжээлийн түвшин аажмаар буурдаг: орчны температур 40°C (104°F)-аас дээш гарахад төхөөрөмж нь гаралтын чадлыг жигд нэмэгдүүлж, дотоод эд ангиудыг хамгаалж, тээврийн хэрэгслийг бага хурдаар цэнэглэсээр байх болно. Жолооч нь цэнэглэх чадал болон дулааны зайг хоёуланг нь мэдээлдэг хамтрагч аппликейшнаар дамжуулан одоогийн төлөвийг үргэлж мэддэг.

12.4 Аюулгүй байдал, гэрчилгээ, бүхэл бүтэн гэрийн үзэмж

Орон сууцны тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт нь нийтийн хэрэглээний тоног төхөөрөмжтэй адил аюулгүй байдлын хатуу чанд байдлыг шаарддаг. Ханын хайрцаг нь газардуулгын хамгаалалт, нуман хагарлыг илрүүлэх, зөвхөн хувьсах гүйдлийн RCD-үүдийн алддаг тогтмол гүйдлийн алдагдлын гүйдлийг илрүүлэх чадвартай "B төрлийн" RCD (үлдэгдэл гүйдлийн төхөөрөмж)-ийг агуулдаг. Хэт температурын унтрал, урвуу туйлшралын хамгаалалт, нэмэлт контакторууд нь хамгийн муу тохиолдолд алдааны горим нь аюулгүй, хяналттай салгалт байхыг баталгаажуулдаг - хэзээ ч хяналтгүй нум биш.

Хамгийн гол нь ханын хайрцаг нь OCPP-ээр дамжуулан байшингийн эзний эрчим хүчний удирдлагын системтэй холбогддог. Дээврийн нарны эрчим хүч болон гэрийн батерейтай хослуулсан үед тээврийн хэрэгслийг зөвхөн илүүдэл нарны эрчим хүчээр цэнэглэж, эрчим хүчний оргил ачааллын үед гэрт эрчим хүч экспортлох (V2H), сүлжээний онцгой байдлын үед ачааллыг бууруулах боломжтой. Үүний үр дүнд бие даасан төхөөрөмжүүдийн цуглуулга биш харин нэг, зохицуулалттай эрчим хүчний төхөөрөмж бий болж, сүлжээ ажиллахгүй үед гэрлээ асаалттай байлгадаг гэр бий болно.

Суурилуулалтын энгийн байдал нь адил чухал юм.20кВт-ын зориулалтын DC ханын хайрцаг нь гурван фазын эсвэл хуваасан фазын таслуураар дамжуулан гэрийн одоо байгаа самбартай холбогддог бөгөөд цэнэглэгчийн суурилуулсан эрчим хүчний тоолуур нь ихэнх тохиргоонд тусдаа CT хавчаар суурилуулах шаардлагагүй болгодог. Дууссан гарааш руу шинэчлэн суурилуулсан эсвэл шинэ барилгад зориулагдсан эсэхээс үл хамааран нимгэн хананд суурилуулсан хэлбэр хүчин зүйл болон нэмэлт суурьтай бэхэлгээ нь гэрийн эзэд болон цахилгаанчинд уян хатан байдлыг олгодог бөгөөд суурилуулалт бүр нь CE, UL болон орон нутгийн гэрчилгээгээр баталгаажсан тул зөвшөөрөл авах ажлыг хялбар болгодог.

Гол дүгнэлтүүд

• APFC урд үзүүрүүд нь цахилгааны коэффициентийг 0.99-өөс дээш, гармоник гажуудлыг IEEE 519 хязгаарт байлгаж, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгслийг хамгаалдаг.
• SiC-ийн өндөр үр ашиг нь сэнсгүй, конвекцийн хөргөлттэй орон сууцны дизайныг дулааны хэмнэлтийг сайжруулдаг.
• В төрлийн RCD, нуман алдаа илрүүлэлт болон OCPP дээр суурилсан эрчим хүчний менежмент нь уг ханын хайрцгийг аюулгүй, сүлжээнд ээлтэй гэр ахуйн хэрэгсэл болгодог.
• V2H чадвар нь машиныг нөөц эрчим хүчний эх үүсвэр болгон хувиргаж, тасалдлын үед жинхэнэ уян хатан байдлыг хангадаг.

MIDA Power-тэй холбоо барина уу

MIDA Power-ийн 20кВт-аас 60кВт хүртэлх хүчин чадалтай ханын хайрцагтай DC цэнэглэгчийг орон сууцны болон жижиг арилжааны зах зээлд зориулан SiC цахилгаан шатлал, ISO 15118 Plug & Charge бэлэн байдал, OCPP 1.6J/2.0.1 стандартын бүрэн нийцэлтэйгээр зохион бүтээсэн. Төслийнхөө мэдээллийн хуудас, суурилуулах гарын авлага эсвэл үнийн санал авахын тулд манай борлуулалтын багтай холбогдоно уу. Манай инженерүүд таны хавтангийн багтаамж, нарны зай хураагуур, гэрийн батерейны тохиргоонд тохирсон ханын хайрцагны хэмжээг сонгоход туслах болно.