அதிவேக மின்சார வாகன மின்னேற்றத்திற்கான தொழில்நுட்ப வழிகாட்டி: 800V கட்டமைப்புகள் மற்றும் SiC பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ்

அதிவேக மின்சார வாகன மின்னேற்றத்திற்கான திட்டவட்டமான தொழில்நுட்ப வழிகாட்டி: 800V+ உயர்-மின்னழுத்தக் கட்டமைப்புகள், மாடுலர் SiC/GaN பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ், திரவ-குளிரூட்டப்பட்ட உள்கட்டமைப்பு, மின்னேற்ற வளைவு உகப்பாக்கம் மற்றும் மெகாவாட் அளவிலான நிலையான போக்குவரத்துத் தீர்வுகளின் பொறியியல் ஆகியவற்றை ஆராய்தல்

அத்தியாயம் 1: மின்சார வாகன மின்னேற்றத்தின் பரிணாம வளர்ச்சி மற்றும் அதிவேக உள்கட்டமைப்புகளுக்கான மாற்றம்

மின்சார வாகனப் பயன்பாட்டை நோக்கிய உலகளாவிய மாற்றம் ஒரு முக்கியமான திருப்புமுனையை எட்டியுள்ளது. ஆரம்பத்தில் இதை ஏற்றுக்கொண்டவர்கள் இரவு நேர ஏசி சார்ஜிங் மற்றும் முதல் தலைமுறை டிசி ஃபாஸ்ட் சார்ஜர்களுடன் (50 kW) திருப்தி அடைந்தாலும், பெருமளவிலான சந்தைக்கான இந்த மாற்றம், உள் எரிப்பு இயந்திர (ICE) எரிபொருள் நிரப்புதலின் வசதிக்கு நிகரான ஒரு சார்ஜிங் அனுபவத்தை அவசியமாக்குகிறது. இந்தத் தேவையே அதிவேக சார்ஜிங் (UFC) சகாப்தத்திற்கு வழிவகுத்துள்ளது. இது பொதுவாக 150 kW முதல் 350 kW மற்றும் அதற்கும் அதிகமான ஆற்றல் மட்டங்களில் செய்யப்படும் டிசி சார்ஜிங் என வரையறுக்கப்படுகிறது.

அதிவேக மின்னேற்றம் என்பது ஆற்றலில் ஏற்படும் ஒரு அளவுரீதியான அதிகரிப்பு மட்டுமல்ல; அது பொறியியல் தேவைகளில் ஏற்படும் ஒரு பண்புரீதியான மாற்றமாகும். ஒரு வாகனத்திற்கு 350 kW ஆற்றலை வழங்க, அந்த அமைப்பானது 400V-இல் 500A-க்கு அதிகமான மின்னோட்டங்களையோ அல்லது மின்னோட்டத்தையும் அதன்மூலம் ஏற்படும் மின்தடை வெப்பத்தையும் கட்டுக்குள் வைத்திருக்க உயர் மின்னழுத்தங்களையோ கையாள வேண்டும். CHAdeMO மற்றும் ஆரம்பகால CCS தரநிலைகளிலிருந்து சமீபத்திய உயர்-ஆற்றல் திரவ-குளிரூட்டப்பட்ட அமைப்புகள் வரையிலான பரிணாம வளர்ச்சியானது, ஆற்றல் மின்னணுவியல், பொருள் அறிவியல் மற்றும் வெப்ப மேலாண்மை ஆகியவற்றில் ஒரு தசாப்த கால தீவிரப் புத்தாக்கத்தைக் குறிக்கிறது.

UFC-க்கான தேவை இரண்டு முதன்மைக் காரணிகளால் உந்தப்படுகிறது: பயண வரம்பு குறித்த கவலை மற்றும் பெரிய பேட்டரி பேக்குகளுடன் (80 kWh முதல் 150 kWh+ வரை) கூடிய நீண்ட தூரம் செல்லும் மின்சார வாகனங்களின் வருகை. ஒரு நவீன சொகுசு மின்சார வாகனத்திற்கு 80% சார்ஜ் வழங்க, 50 kW சார்ஜருக்கு ஒரு மணி நேரத்திற்கும் மேலாக ஆகிறது. ஒரு அதிவேக சார்ஜரால் அதே வேலையை 15 முதல் 20 நிமிடங்களில் செய்து முடிக்க முடியும். பொதுமக்களுக்கு 20 நிமிடங்களுக்குள் சார்ஜ் செய்வதை ஒரு யதார்த்தமாக்குவதற்காகக் கடந்துவரப்பட்ட வரலாற்றுப் பின்னணி, ஒழுங்குமுறைச் சூழல் (ஐரோப்பாவில் உள்ள AFIR போன்றவை), மற்றும் தொழில்நுட்பத் தடைகள் ஆகியவற்றை இந்த அத்தியாயம் ஆராய்கிறது.

அத்தியாயம் 2: உயர் மின்னழுத்தக் கட்டமைப்பு: 400V-இலிருந்து 800V+-க்கு மாறுதல் மற்றும் அமைப்புத் திறனில் அதன் தாக்கங்கள்

சமீபத்தில் மின்சார வாகனத் துறையில் ஏற்பட்ட மிக முக்கியமான கட்டமைப்பு மாற்றம் என்பது, 400V பேட்டரி அமைப்புகளிலிருந்து 800V (மேலும் 900V அல்லது 1000V) கட்டமைப்புகளுக்கு மாறியதே ஆகும். இந்த மாற்றம் அடிப்படையில் ஓம் விதி மற்றும் வெப்பச் சிதறலின் இயற்பியலால் இயக்கப்படுகிறது.

400V அமைப்பில் 350 kW ஆற்றலை வழங்குவதற்கு, ஏறக்குறைய 875 ஆம்பியர் மின்னோட்டம் தேவைப்படுகிறது. P = I²R என்ற சூத்திரத்தின்படி, கேபிள்கள், இணைப்பிகள் மற்றும் பேட்டரியின் உள்ளக பஸ்பார்களில் உருவாகும் வெப்பம், மின்னோட்டத்தின் இருமடிக்கு ஏற்ப அதிகரிக்கிறது. 875A மின்னோட்டத்தைக் கையாள, கேபிள்கள் மிகவும் தடிமனாகவும் கனமாகவும் இருக்க வேண்டும், இதனால் நுகர்வோர் அவற்றைக் கையாள்வது கடினமாகிறது. மின்னழுத்தத்தை 800V ஆக இருமடங்காக்குவதன் மூலம், அதே 350 kW வெளியீட்டிற்குத் தேவையான மின்னோட்டம் பாதியாகக் குறைந்து, தோராயமாக 437A ஆகிறது.

800V+ கட்டமைப்புகளின் நன்மைகள் சார்ஜிங் கேபிளைத் தாண்டியும் விரிவடைகின்றன:

1. குறைக்கப்பட்ட எடை மற்றும் அளவு:மெல்லிய உள் வயரிங் மற்றும் சிறிய மோட்டார் சுருள்கள் வாகனத்தின் ஒட்டுமொத்த எடையைக் குறைக்கின்றன.
2. அதிகரித்த செயல்திறன்:குறைந்த மின்தடை இழப்புகள் காரணமாக, மின்னேற்றம் மற்றும் வாகனம் ஓட்டுதல் ஆகிய இரண்டின் போதும் அதிக ஆற்றல் மின்கலத்தை சென்றடைவதோடு, வெப்பமாக வீணாவதும் குறைகிறது.
3. அதிவேக சார்ஜிங் வேகம்:800V அமைப்புகள் பேட்டரியின் உள் மின்தடையில் குறைவான வெப்பத்தை உருவாக்குவதால், அவற்றால் நீண்ட நேரத்திற்கு உச்சபட்ச மின்னேற்ற வேகத்தைத் தக்கவைக்க முடியும்.

இருப்பினும், 800V மாற்றமானது கூறு மின்காப்பு, குறைக்கடத்தி முறிவு மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் தற்போதுள்ள 400V உள்கட்டமைப்புடன் இணக்கத்தன்மை ஆகியவற்றில் சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது. போர்ஷே டைகான் அல்லது ஹூண்டாய் அயோனிக் 5 போன்ற பல 800V வாகனங்கள், அதிவேக சார்ஜிங்கின் எல்லையை விரிவுபடுத்தும் அதே வேளையில், பின்னோக்கிய இணக்கத்தன்மையை உறுதிசெய்து, 400V சார்ஜர் வெளியீட்டை பேட்டரியுடன் இணக்கமான நிலைகளுக்கு "அதிகரிப்பதற்காக", வாகனத்திலேயே உள்ள DC/DC மாற்றிகள் அல்லது மோட்டார்-இன்வெர்ட்டர் உள்ளமைப்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.

அத்தியாயம் 3: மாடுலர் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ்: அதிவேக சார்ஜிங் அலகுகளின் இதயம்

நவீன அதிவேக சார்ஜர்கள் இனி ஆற்றல் மின்னணுவியலின் ஒற்றைத் தொகுதிகளாக இல்லை. மாறாக, அவை ஒரு கூறுநிலைத் தத்துவத்தைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படுகின்றன. ஒரு 350 kW சார்ஜர் என்பது பொதுவாக, ஒரு ஆற்றல் பெட்டகத்திற்குள் இணையாக அடுக்கப்பட்ட பல 20 kW அல்லது 30 kW ஆற்றல் தொகுதிகளைக் கொண்டிருக்கும்.

மாடுலாரிட்டியின் நன்மைகள்:

• அளவிடுதன்மை:மின்னூட்டப் புள்ளி இயக்குநர்கள் (CPOs) 150 kW நிறுவலுடன் தொடங்கி, தேவை அதிகரிக்கும்போது தொகுதிகளைச் சேர்த்து 300 kW-ஐ அடையலாம்.
• மிகைத்தன்மை மற்றும் நம்பகத்தன்மை:ஒரு மாட்யூல் செயலிழந்தால், சார்ஜர் முற்றிலும் செயலிழப்பதற்குப் பதிலாக, குறைந்த ஆற்றல் மட்டத்தில் தொடர்ந்து இயங்க முடியும். பொது சார்ஜிங் நெட்வொர்க்குகளில் உயர்வான "செயல்பாட்டு நேர" அளவீடுகளைப் பராமரிப்பதற்கு இது மிகவும் இன்றியமையாதது.
• பராமரிப்பு எளிமை:தொழில்நுட்ப வல்லுநர்கள், பிரத்யேகமான கனரகத் தூக்கும் உபகரணங்கள் தேவையின்றி, பழுதடைந்த ஒரு மாட்யூலை நிமிடங்களில் மாற்றிவிட முடியும்.
• மாறும் ஆற்றல் ஒதுக்கீடு:மாடுலர் அமைப்புகள் பல சார்ஜிங் டிஸ்பென்சர்களுக்கு இடையில் "சக்திப் பகிர்வை" அனுமதிக்கின்றன. ஒரு நிலையத்தில் 350 kW பவர் பேங்க் இருந்து, இரண்டு கார்கள் சார்ஜ் ஆகிக்கொண்டிருந்தால், அந்த வாகனங்களின் சார்ஜ் நிலையின் (SoC) அடிப்படையில், இந்த அமைப்பு ஒவ்வொன்றிற்கும் 175 kW அல்லது ஒன்றுக்கு 250 kW மற்றும் மற்றொன்றுக்கு 100 kW எனத் திறமையாக ஒதுக்கீடு செய்யும்.

இந்த மாட்யூல்களின் உள் கட்டமைப்பு, சிக்கலான பல-நிலை மாற்றத்தை உள்ளடக்கியுள்ளது. வழக்கமாக, பவர் ஃபேக்டர் கரெக்ஷன் (PFC) உடனான ஒரு AC/DC நிலையைத் தொடர்ந்து, கேல்வனிக்காகத் தனிமைப்படுத்தப்பட்ட ஒரு DC/DC நிலை வருகிறது. LLC கன்வெர்ட்டர்கள் போன்ற ரெசனன்ட் டோபாலஜிகளின் பயன்பாடு, இந்த மாட்யூல்கள் 97%-க்கும் அதிகமான செயல்திறனை அடைய உதவுகிறது; பல மெகாவாட் சார்ஜிங் ஹப்பின் வெப்பச் சுமையை நிர்வகிக்கும்போது இந்த செயல்திறன் மிகவும் இன்றியமையாததாகும்.

அத்தியாயம் 4: குறைக்கடத்திப் புரட்சி: அதிவேக மின்னேற்றி மாற்றிகளில் SiC மற்றும் GaN குறித்த ஆழமான பகுப்பாய்வு

அதிவேக சார்ஜர்களில் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் செயல்திறனுக்கான உந்துதல், பாரம்பரிய சிலிக்கான் (Si) IGBT-களுக்குப் பதிலாக அகன்ற பட்டை இடைவெளி (WBG) குறைக்கடத்திகளான சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) மற்றும் காலியம் நைட்ரைடு (GaN) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்த வழிவகுத்துள்ளது. இந்தப் பொருட்கள் நவீன ஆற்றல் மின்னணுவியல் புரட்சியின் முக்கியத் தூண்களாகும், மேலும் இவை பாரம்பரிய சிலிக்கானின் வரம்புகளை வெகுவாக மிஞ்சும் இயற்பியல் பண்புகளை வழங்குகின்றன.

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC): உயர் ஆற்றல் உழைப்பாளிUFC நிலையங்களின் உயர் மின்னழுத்த (800V-1200V) தேவைகளுக்கு SiC MOSFET-கள் குறிப்பாகப் பொருத்தமானவை. வழக்கமான சிலிக்கானைப் போலல்லாமல், SiC ஒரு பரந்த ஆற்றல் பட்டை இடைவெளியைக் (Si-க்கு 1.12 eV உடன் ஒப்பிடும்போது 3.26 eV) கொண்டுள்ளது, இது அதிக வெப்பநிலையில் செயல்படவும், அதிக முறிவு மின்னழுத்தங்களைத் தாங்கவும் அனுமதிக்கிறது.

• மாறுதல் அதிர்வெண் மற்றும் காந்தவியல்:SiC ஆனது Si IGBT-களை விட மிக அதிக அதிர்வெண்களில் மாறக்கூடியது—அதிக சக்தி வாய்ந்த நிலைகளுக்கு இது பெரும்பாலும் 50 kHz முதல் 150 kHz வரையிலான வரம்பில் இருக்கும். இது, மின்தூண்டிகள் மற்றும் மின்மாற்றிகள் போன்ற செயலற்ற கூறுகளின் அளவையும் எடையையும் குறைக்கப் பொறியாளர்களுக்கு உதவுகிறது. இந்த அதிர்வெண்களில், காந்த உள்ளகங்களின் பௌதீகக் கன அளவை 40% வரை குறைக்க முடியும், இது ஒரு 350 kW அலகை ஒரு நிலையான அளவிலான பெட்டகத்தில் பொருத்துவதற்கு மிகவும் அவசியமானதாகும்.
• வெப்பக் கடத்துத்திறன் மற்றும் குளிர்வித்தல்:SiC-இன் வெப்பக் கடத்துத்திறன் சிலிக்கானை விட கிட்டத்தட்ட 3.5 மடங்கு அதிகம். இது, இணைப்பிலிருந்து வெப்பத் தணிப்பானுக்கு மிகவும் திறமையான வெப்பப் பரிமாற்றத்தை சாத்தியமாக்குகிறது. நடைமுறையில், இதன் பொருள் என்னவென்றால், சுற்றுப்புற வெப்பநிலையிலும் ஒரு SiC-அடிப்படையிலான சார்ஜர் முழுத் திறனில் இயங்க முடியும். ஆனால், சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சார்ஜர் அதிக வெப்பமடைவதைத் தவிர்க்க, அதன் வெளியீட்டுத் திறனைக் குறைக்க வேண்டிய கட்டாயத்தில் இருக்கும்.
• மொத்த உரிமையாளர் செலவு (TCO):SiC சிப்கள், Si சிப்களை விட விலை உயர்ந்தவை என்றாலும், அமைப்பு அளவில் கிடைக்கும் சேமிப்பு கணிசமானது. குறைக்கப்பட்ட குளிரூட்டும் தேவைகள், சிறிய உறைகள் மற்றும் 2-3% அதிக செயல்திறன் ஆகியவை ஒரு சார்ஜிங் நிலையத்தின் 10-15 வருட ஆயுட்காலத்தில் குறிப்பிடத்தக்க சேமிப்பிற்கு வழிவகுக்கின்றன. ஒரு CPO-வைப் பொறுத்தவரை, சேமிக்கப்படும் ஒவ்வொரு வாட்டும் அதற்காகப் பணம் செலுத்தத் தேவையில்லாத ஒரு வாட் ஆகும், இது நேரடியாக நிகர லாபத்தில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

காலியம் நைட்ரைடு (GaN): பெரிய அளவிலான துல்லியம் மற்றும் செயல்திறன்மிக அதிக சக்தி வாய்ந்த DC/DC நிலைகளில் SiC ஆதிக்கம் செலுத்தினாலும், AC/DC PFC நிலைகள் மற்றும் துணை மின்வழங்கிகளில் GaN முன்னேறி வருகிறது. GaN, SiC-ஐ விடவும் அதிக எலக்ட்ரான் நகர்வுத்திறனை வழங்குவதால், அதிவேக நிலைமாற்ற வேகத்தை (பல மெகாஹெர்ட்ஸ் வரை) சாத்தியமாக்குகிறது.

• பூஜ்ஜிய தலைகீழ் மீட்பு:GaN HEMT-கள் (அதிக எலக்ட்ரான் நகர்வுத்திறன் கொண்ட டிரான்சிஸ்டர்கள்) பூஜ்ஜிய எதிர் மீட்பு மின்னூட்டத்தைக் (Qrr) கொண்டுள்ளன. இந்தப் பண்பு, கடின-மாற்று அமைப்புகளில் ஏற்படும் மாற்று இழப்பு மற்றும் மின்காந்தத் தலையீட்டிற்கான (EMI) ஒரு முக்கிய மூலத்தை நீக்குகிறது, இதன்மூலம் முன்முனை AC/DC மாற்ற நிலையில் இன்னும் அதிக செயல்திறனை அனுமதிக்கிறது.
• ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் தொகுப்பு:GaN-on-Si தொழில்நுட்பமானது, பவர் ஸ்விட்ச், கேட் டிரைவர் மற்றும் பாதுகாப்பு மின்சுற்று ஆகியவற்றை ஒரே தொகுப்பில் ஒருங்கிணைக்க வழிவகை செய்கிறது. இந்த “பவர் ஐசி” அணுகுமுறையானது, தேவையற்ற மின்தூண்டலைக் குறைத்து, அதிவேக சார்ஜர்களில் பயன்படுத்தப்படும் மாடுலர் பவர் பிளாக்குகளின் வடிவமைப்பை எளிதாக்குகிறது.
• கலப்பு அணுகுமுறை:மிகவும் மேம்பட்ட சார்ஜர்கள் இப்போது ஒரு கலப்பின அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துகின்றன: அதிவேக, உயர் செயல்திறன் கொண்ட முன்முனைக்கு GaN-ஐயும், உறுதியான, உயர் மின்னழுத்த DC/DC வெளியீட்டு நிலைக்கு SiC-ஐயும் பயன்படுத்துகின்றன. இந்தக் கலவையானது, முன்பு சாத்தியமற்றதாகக் கருதப்பட்ட அமைப்பு செயல்திறன்களை அடைவதற்காக, WBG பொருட்களின் இரு பலங்களையும் ஒருங்கிணைக்கிறது.

மாடுலர் சார்ஜர்களில் SiC மற்றும் GaN-ஐ ஒருங்கிணைப்பதற்கு, உயர் dV/dt (100 V/ns வரை) மற்றும் di/dt அளவுகளைக் கையாளும் திறன் கொண்ட அதிநவீன கேட் டிரைவர்கள் தேவைப்படுகின்றன. மேலும், குறைக்கடத்தியின் முறிவு மின்னழுத்தத்தைத் தாண்டும் மின்னழுத்த மிகைப்புகளை ஏற்படுத்தக்கூடிய தேவையற்ற மின்தூண்டலைக் குறைப்பதற்காக, PCB தளவமைப்புகள் மிக நுணுக்கமாக வடிவமைக்கப்பட வேண்டும். WBG-க்கு மாறுவது என்பது வெறும் ஒரு கூறு மாற்றம் மட்டுமல்ல; அது ஆற்றல் மின்னணுவியல் பொறியியலில் ஒரு முழுமையான முன்னுதாரண மாற்றமாகும்.

அத்தியாயம் 5: வெப்ப மேலாண்மை: திரவத்தால் குளிர்விக்கப்படும் கேபிள்கள் மற்றும் இணைப்பான்களின் வடிவமைப்பு மற்றும் பொறியியல்

கையடக்க கேபிள் மூலம் 350 kW முதல் 500 kW வரையிலான மின்சாரத்தை வழங்குவது ஒரு மிகப்பெரிய வெப்பச் சவாலை முன்வைக்கிறது. செயல்திறன் மிக்க குளிர்விப்பு இல்லாமல், 500A மின்சாரத்தைக் கடத்தக்கூடிய ஒரு கேபிள், மனிதக் கையின் தடிமனுக்குச் சமமாக இருக்கும், மேலும் அதை வளைப்பது கிட்டத்தட்ட சாத்தியமற்றதாகிவிடும். இதற்கான தீர்வு, உயர் செயல்திறன் கணினி மற்றும் தொழில்துறை இயந்திரங்களிலிருந்து பெறப்பட்ட ஒரு தொழில்நுட்பமான, செயல்திறன் மிக்க திரவக் குளிர்விப்பு ஆகும்.

திரவத்தால் குளிர்விக்கப்படும் கேபிள்கள்: வெப்பத்தை அகற்றுவதன் இயற்பியல்திரவத்தால் குளிர்விக்கப்படும் கேபிளில், குளிரூட்டி (பொதுவாக நீர் மற்றும் கிளைக்கால் கலவை அல்லது மிடெல் போன்ற ஒரு மின்காப்பு செயற்கை எண்ணெய்) சுழற்சி செய்யும் உள்வழிகள் உள்ளன. இந்தக் குளிரூட்டியானது, குளிர்விக்கப்படாவிட்டால் 100°C-க்கும் அதிகமான வெப்பநிலையை அடையக்கூடிய தாமிரக் கடத்திகளால் உருவாக்கப்படும் வெப்பத்தை உறிஞ்சி, அதை மின்னேற்றும் நிலையத்தினுள் உள்ள ஒரு வெப்பப் பரிமாற்றிக்குத் திரும்பக் கொண்டு செல்கிறது.

• கேபிள் வடிவியல் மற்றும் பாய்ம இயக்கவியல்:நவீன கேபிள்கள் பல-மைய வடிவமைப்பைப் பயன்படுத்துகின்றன, இதில் குளிர்விப்பானது கடத்தியின் காப்புறையுடனோ அல்லது கடத்திகளுடனோ நேரடியாகத் தொடர்பு கொண்டு பாய்கிறது. ஒரு பெரிய பம்ப் தேவைப்படாமல் திறமையான குளிர்விப்பை உறுதிசெய்ய, பொறியாளர்கள் திரவப் பாய்வு விகிதத்தை அழுத்த வீழ்ச்சியுடன் சமநிலைப்படுத்த வேண்டும். 500A பயன்பாட்டின் போதும் கூட, பயனரின் பாதுகாப்பிற்காக கேபிளின் மேற்பரப்பு வெப்பநிலையை 50°C-க்குக் கீழே வைத்திருப்பதே இதன் நோக்கமாகும்.
• எடை குறைப்பு:திரவக் குளிரூட்டலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், செப்புக் கடத்திகளின் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பை 60-70% வரை குறைக்க முடியும். இது கேபிளை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் இலகுவாகவும் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டதாகவும் ஆக்குகிறது. ஒரு 350 kW திரவக் குளிரூட்டப்பட்ட கேபிள், ஒரு சாதாரண 50 kW குளிரூட்டப்படாத கேபிளைப் போலவே மெல்லியதாக இருக்க முடியும். இதனால், உடல் வலிமையைப் பொருட்படுத்தாமல் எந்தவொரு ஓட்டுநரும் தங்கள் வாகனத்தை எளிதாக இணைக்க முடியும் என்பது உறுதி செய்யப்படுகிறது.
• நம்பகத்தன்மை மற்றும் நீடித்துழைக்கும் தன்மை:இந்தக் கேபிள்கள் கடுமையான சூழல்களுக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன: அவை கீழே போடப்படுகின்றன, அவற்றின் மீது வாகனங்கள் செல்கின்றன, மேலும் புற ஊதாக் கதிர்வீச்சு மற்றும் உறைபனி வெப்பநிலைக்கும் ஆளாகின்றன. உள்ளே இருக்கும் குளிர்விக்கும் குழாய்கள், கசிவின்றி ஆயிரக்கணக்கான முறை வளைவதைத் தாங்கும் அளவுக்கு நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டதாக இருக்க வேண்டும். தேவையான நீடித்துழைக்கும் தன்மையை வழங்குவதற்காக, வெளிப்புற உறையில் TPU (தெர்மோபிளாஸ்டிக் பாலியூரிதேன்) போன்ற உயர் செயல்திறன் கொண்ட பாலிமர்கள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இணைப்பான் வடிவமைப்பு (CCS2 மற்றும் MCS): வெப்பத் தடைமுழு சார்ஜிங் அமைப்பிலேயே, இணைப்பான் இடைமுகப் பகுதிதான் அதிக வெப்ப அழுத்தத்திற்கு உள்ளாகும் இடமாகும். தேய்மானம், அழுக்கு அல்லது ஆக்சிஜனேற்றம் ஆகியவற்றால் பெரும்பாலும் ஏற்படும் முனைகளில் உள்ள அதிக தொடர்பு மின்தடையானது, இணைப்பானையோ அல்லது வாகனத்தின் உள்ளீட்டுப் பகுதியையோ உருக்கக்கூடிய குறிப்பிட்ட இடங்களில் வெப்பப் புள்ளிகளை உருவாக்கலாம்.

• செயல்திறன் மிக்க ஊசி குளிர்விப்பு மற்றும் வெப்பக் குழாய்கள்:இதைச் சமாளிக்க, உயர் ரக அதிவேக சார்ஜர்கள் இப்போது இணைப்பான் தலைப்பகுதி வரை நீண்டு செல்லும் குளிரூட்டும் வழித்தடங்களைக் கொண்டுள்ளன. சில வடிவமைப்புகள், முனைகளிலிருந்து வெப்பத்தை வெளியேற்றி பிரதான குளிரூட்டும் சுழற்சிக்குள் இழுப்பதற்காக, வெப்பக் குழாய்கள் அல்லது திரவம் நிரப்பப்பட்ட “ஸ்லக்ஸ்” போன்றவற்றையும் பயன்படுத்துகின்றன.
• பொருள் அறிவியலைத் தொடர்பு கொள்ளவும்:இந்த முனைகள் பொதுவாக அதிக கடத்துத்திறன் கொண்ட செப்பு உலோகக் கலவைகளால் செய்யப்பட்டு, வெள்ளி அல்லது தங்கம் பூசப்பட்டிருக்கும். பல அடுக்கு அல்லது சுருள்வில் பொருத்தப்பட்ட இணைப்புகள் போன்ற மேம்பட்ட இணைப்பு வடிவமைப்புகள், ஆயிரக்கணக்கான இணைப்புச் சுழற்சிகளுக்குப் பிறகும் கூட, ஒரு பெரிய தொடர்புப் பரப்பையும் குறைந்த மின்தடையையும் உறுதி செய்கின்றன.
• ஒருங்கிணைந்த வெப்ப உணர்விகள்:ஒவ்வொரு அதிவேக இணைப்பானிலும், தொடர்பு முனைகளுக்கு முடிந்தவரை நெருக்கமாக அமைந்துள்ள பல NTC (எதிர்மறை வெப்பநிலை குணகம்) தெர்மிஸ்டர்கள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. சார்ஜரின் கட்டுப்படுத்தி இந்த சென்சார்களை நிகழ்நேரத்தில் கண்காணிக்கிறது. முனைகளில் வெப்பநிலை எதிர்பாராதவிதமாக உயரத் தொடங்கினால், இந்த அமைப்பு உடனடியாக மின்னோட்டத்தை ஒரு பாதுகாப்பான நிலைக்குக் குறைத்து, சார்ஜர் மற்றும் வாகனம் இரண்டையும் பாதுகாக்கும்.

திரவ-குளிரூட்டப்பட்ட உள்கட்டமைப்பின் பொறியியல் என்பது அதிவேக மின்னேற்றத்தின் பல்துறைத் தன்மைக்கு ஒரு சான்றாகும்; இதற்கு மின் பொறியியல், பாய்ம இயக்கவியல், பொருள் அறிவியல் மற்றும் மனிதக் காரணிகள் ஆகியவற்றில் நிபுணத்துவம் தேவைப்படுகிறது.

அத்தியாயம் 6: மின்னேற்ற வளைவு உகப்பாக்கம்: வேகம், செயல்திறன் மற்றும் வெப்ப வரம்புகளைச் சமநிலைப்படுத்துதல்

ஒரு அதிவேக சார்ஜர், சார்ஜ் செய்யும் முழு நேரத்திற்கும் அதன் உச்சபட்ச ஆற்றலை வழங்குவதில்லை. மாறாக, அது வாகனத்தின் பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்பால் (BMS) கவனமாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒரு மாறும் "சார்ஜிங் வளைவைப்" பின்பற்றுகிறது. இந்த வளைவை உகந்ததாக்குவது என்பது, அதன் வேகம், ஆற்றல் திறன் மற்றும் பேட்டரி செல்களின் நீண்டகால உறுதித்தன்மை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான ஒரு நுட்பமான சமநிலையாகும்.

மின்னேற்ற வளைவின் உடற்கூறியல்:ஒரு வழக்கமான அதிவேக மின்னேற்றச் செயல்முறையானது பல தனித்தனி கட்டங்களாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது, அவற்றில் ஒவ்வொன்றும் அதற்கே உரிய இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் கட்டுப்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது:

1. தயாரிப்பு மற்றும் கைக்குலுக்கல்:மின்னோட்டம் பாய்வதற்கு முன்பு, சார்ஜரும் வாகனமும் (ISO 15118 அல்லது DIN 70121 வழியாக) ஒரு டிஜிட்டல் பரிமாற்றத்தைச் செய்கின்றன. அதிகபட்ச பாதுகாப்பான மின்னேற்ற விகிதத்தைத் தீர்மானிக்க, BMS ஆனது பேட்டரியின் மின்னூட்ட நிலை (SoC), உள் வெப்பநிலை மற்றும் ஆரோக்கியம் (SoH) ஆகியவற்றை மதிப்பிடுகிறது.
2. வேக அதிகரிப்பு கட்டம்:மின்னழுத்த திடீர் உயர்வுகளைத் தவிர்ப்பதற்காக, மின்னோட்டம் வேகமாக அதிகரிக்கப்பட்டாலும் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.
3. மொத்த மின்னூட்டம் (நிலையான மின்னோட்டம் – CC):ஆரம்ப மற்றும் நடுத்தர நிலைகளில் (பொதுவாக 0% முதல் 50% SoC வரை), பேட்டரியின் உள் மின்தடை மிகக் குறைவாக இருப்பதால், அது உச்சபட்ச மின்னோட்டங்களை ஏற்க அனுமதிக்கிறது. இதுவே உற்பத்தியாளர்கள் விளம்பரப்படுத்தும் "தலைப்புச் செய்தி" ஆற்றல் நிலை (எ.கா., 350 kW) ஆகும். இருப்பினும், இந்தக் கட்டத்தில்தான் ஜூல் வெப்பமாக்கல் (I²R) காரணமாக மின்கலங்களுக்குள் அதிகபட்ச வெப்பம் உருவாகிறது.
4. வெப்பக் கட்டுப்பாடு மற்றும் சமநிலை:மின்கலங்களின் உள் வெப்பநிலை பாதுகாப்பு வரம்பை (பெரும்பாலும் 45°C முதல் 55°C வரை) நெருங்கும் போது, ​​மின் உற்பத்தியைக் குறைக்குமாறு BMS சார்ஜருக்கு சமிக்ஞை அனுப்பும். ஒரு மேம்பட்ட BMS வெறுமனே மின் உற்பத்தியைத் துண்டிப்பதில்லை; அது குளிரூட்டும் அமைப்பை அதன் செயல்பாட்டுத் திறனுக்குள் வைத்திருக்கும் அதே வேளையில், ஆற்றல் உட்கொள்ளலை அதிகபட்சமாக்குவதற்காக, மின் உற்பத்தியை ஒரு “சமதள” முறையில் சீராக்குகிறது.
5. குறுகுதல் (நிலையான மின்னழுத்தம் – CV):பேட்டரி 80% சார்ஜ் நிலையை நெருங்கும்போது, ​​தனிப்பட்ட செல்களின் மின்னழுத்தம் அனுமதிக்கப்பட்ட அதிகபட்ச வரம்பை அடைகிறது (எ.கா., வேதியியலைப் பொறுத்து 4.2V அல்லது 4.4V). அதிகப்படியான மின்னழுத்தத்தைத் தவிர்க்க, சார்ஜர் ஒரு நிலையான மின்னழுத்தப் பயன்முறைக்கு மாற வேண்டும், அங்கு மின்னோட்டம் இயற்கையாகவே படிப்படியாகக் குறையும். இதனால்தான், சார்ஜின் கடைசி 20% பகுதி கணிசமாக மெதுவாகிறது; இது பெரும்பாலும் முழு 10-80% பகுதியைப் போலவே அதிக நேரம் எடுத்துக்கொள்கிறது.

அறிவார்ந்த உகப்பாக்கம் மற்றும் நிகழ்நேரப் பின்னூட்டம்:நவீன மின்சார வாகனங்கள், மின்னேற்றும் நேரத்தை நீட்டிக்க மேம்பட்ட உத்திகளைப் பயன்படுத்துகின்றன:

• செயல்திறன் மிக்க மின்கல முன் பதப்படுத்தல்:ஒரு ஓட்டுநர் வழிசெலுத்தல் அமைப்பில் அதிவேக சார்ஜரை இலக்காகத் தேர்ந்தெடுத்தால், காரின் வெப்ப மேலாண்மை அமைப்பு பேட்டரியை முன்கூட்டியே சூடாக்கும் அல்லது குளிர்விக்கும். பேட்டரி மிகவும் குளிராக இருந்தால் (உதாரணமாக, குளிர்காலத்தில்), அயனிகள் மிக மெதுவாக நகர்ந்து, லித்தியம் முலாம் பூசுவதற்குக் காரணமாகின்றன. அது மிகவும் சூடாக இருந்தால், உச்சபட்ச வேகத்தை அடைய முடியாது. பிளக் செருகப்பட்ட கணத்திலேயே பேட்டரி அதன் உகந்த வெப்பநிலையை (சுமார் 25°C-35°C) அடைவதை இந்த முன்-பதப்படுத்துதல் உறுதி செய்கிறது.
• செல் மட்ட கண்காணிப்பு:மேம்பட்ட BMS கட்டமைப்புகள் இப்போது, ​​பேட்டரி பேக்கின் சராசரி வெப்பநிலையை மட்டும் கண்காணிப்பதற்குப் பதிலாக, ஒவ்வொரு தனி மின்கலம் அல்லது சிறிய இணைத் தொகுப்பின் வெப்பநிலை மற்றும் மின்னழுத்தத்தைக் கண்காணிக்கின்றன. இது, பேட்டரி பேக்கில் உள்ள "பலவீனமான இணைப்பை" அடையாளம் கண்டு நிர்வகிப்பதன் மூலம், பேட்டரியை அதன் கோட்பாட்டு வரம்புகளுக்கு மிக அருகில் கொண்டு செல்ல இந்த அமைப்பை அனுமதிக்கிறது.
• முன்கணிப்பு மாதிரியாக்கம் மற்றும் இயந்திரக் கற்றல்:சில உற்பத்தியாளர்கள், பேட்டரி பேக்கின் வெப்பப் போக்கை சில நிமிடங்களுக்கு முன்பே கணிப்பதற்காக, அதன் “டிஜிட்டல் ட்வின்” மாதிரிகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர். வெப்பம் அதிகரிப்பதை முன்கூட்டியே கணிப்பதன் மூலம், BMS ஆனது குளிரூட்டும் பம்புகளின் வேகத்தை அதிகரிக்கத் தொடங்க முடியும்.முன்புவெப்பம் உச்சத்தை அடைவதால், அதிக சக்தியில் நீண்ட நேரம் சார்ஜ் செய்ய முடிகிறது.

"V-வளைவு" மற்றும் "சதுர வளைவு" போக்குகள்:ஆரம்பகால ஃபாஸ்ட் சார்ஜர்கள் ஒரு எளிய முக்கோண வடிவ சரிவைப் பின்பற்றிய நிலையில், சமீபத்திய 800V வாகனங்கள் ஒரு "சதுர" வளைவை இலக்காகக் கொண்டுள்ளன. இதில், உயர் SoC-ல் (சார்ஜிங் வேகம்) ஏற்படும் கூர்மையான சரிவுக்கு முன்பு, முடிந்தவரை நீண்ட நேரத்திற்கு அதிக சக்தி தக்கவைக்கப்படுகிறது. இதை அடைவதற்கு, மேம்பட்ட செல் வேதியியல் மட்டுமல்லாமல், சார்ஜ் செய்யும் செயல்முறையின் போது 10-20 kW வரையிலான கழிவு வெப்பத்தை வெளியேற்றும் திறன் கொண்ட, கணிசமாக அதிக சக்திவாய்ந்த ஆன்-போர்டு குளிரூட்டும் அமைப்புகளும் தேவைப்படுகின்றன.

அத்தியாயம் 7: மின்கலத்தின் ஆரோக்கியம் மற்றும் ஆயுட்காலம்: லித்தியம்-அயன் மின்கலச் சிதைவின் மீது அதிவேக மின்னேற்றத்தின் தாக்கத்தை மதிப்பிடுதல்

மின்சார வாகன உரிமையாளர்கள் மற்றும் வாகனக் குழு மேலாளர்களிடையே உள்ள மிகவும் தொடர்ச்சியான கவலைகளில் ஒன்று, அதிவேக மின்னேற்றம் பேட்டரியின் நீண்டகால ஆரோக்கியத்தில் ஏற்படுத்தும் தாக்கமாகும். அதிவேக மின்னேற்றத்தின் வசதி மறுக்க முடியாதது என்றாலும், அதில் உள்ள கடுமையான இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் அழுத்தங்களைச் சரியாகக் கையாளாவிட்டால், அவை முன்கூட்டியே திறன் இழப்புக்கும் அதிகரித்த உள் எதிர்ப்புக்கும் வழிவகுக்கும்.

சிதைவின் நுண்ணோக்கிப் பார்வை:UFC-யின் தாக்கத்தைப் புரிந்துகொள்ள, 500A மின்னேற்றத்தின் போது மின்கலத்தின் உள்ளே அணு மட்டத்தில் என்ன நடக்கிறது என்பதை நாம் பார்க்க வேண்டும்:

• லித்தியம் முலாம் பூசுதல் மற்றும் டென்ட்ரைட் உருவாக்கம்:இதுவே மிகவும் முக்கியமான அபாயமாகும். அதிவேக மின்னேற்றத்தின் போது, ​​ஆனோடை அடையும் லித்தியம் அயனிகளின் வேகம், அவை கிராஃபைட் படிக அமைப்பிற்குள் இடைச்செருகப்படும் (செருகப்படும்) வேகத்தை விட அதிகமாக இருந்தால், அந்த அயனிகள் மேற்பரப்பில் உலோக லித்தியமாகப் படியத் தொடங்குகின்றன. இந்த "மேற்பூச்சு" பெரும்பாலும் மீள முடியாதது மற்றும் செயல்படும் லித்தியத்தின் அளவைக் குறைக்கிறது. மேலும், இந்தப் படிவுகள் டென்ட்ரைட்டுகள் எனப்படும் ஊசி போன்ற அமைப்புகளாக வளரக்கூடும், அவை இறுதியில் பிரிப்பானைத் துளைத்து, ஒரு பேரழிவுகரமான உள் குறுக்குச் சுற்றுக்கு வழிவகுக்கும்.
• திட மின்பகுளி இடைமுக (SEI) நிலைத்தன்மையின்மை:SEI என்பது முதல் சில சுழற்சிகளின் போது ஆனோடில் உருவாகும் ஒரு பாதுகாப்புப் படலம் ஆகும். அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அதிக மின்னோட்டம் ஆகியவை SEI-இல் விரிசல்களை ஏற்படுத்தி, அதை மீண்டும் உருவாக்கக்கூடும். இந்தச் செயல்பாட்டின் போது, ​​அது செயல்படும் லித்தியம் மற்றும் மின்பகுளியைப் பயன்படுத்திக்கொள்ளும். இது மின்கலத்தின் உள் மின்தடையில் படிப்படியான அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. காலப்போக்கில், இது செயல்திறன் குறைவதாகவும், மின்னேற்ற வேகம் மேலும் குறைவதாகவும் வெளிப்படுகிறது.
• துகள் விரிசல் மற்றும் படிகக்கூடு அழுத்தம்:லித்தியம் அயனிகளின் விரைவான உட்புகுதல், மின்முனைத் துகள்களை வீங்கச் செய்கிறது. மிக அதிவேக விகிதங்களில், இதன் விளைவாக ஏற்படும் இயந்திரவியல் அழுத்தம் மிகவும் தீவிரமாக இருப்பதால், துகள்கள் இயற்பியல் ரீதியாக விரிசல் அடைகின்றன. இது மின்முனைப் பொருளின் சில பகுதிகளை மின்சுற்றிலிருந்து தனிமைப்படுத்தி, கொள்ளளவில் நிரந்தர இழப்புக்கு வழிவகுக்கிறது.

தணிப்பு மற்றும் நவீன பொறியியலின் பங்கு:இந்த அபாயங்கள் இருந்தபோதிலும், பல முக்கிய பொறியியல் முன்னேற்றங்களின் காரணமாக, நவீன மின்சார வாகன பேட்டரிகள் அதிவேக மின்னேற்றத்தை வியக்கத்தக்க வகையில் தாங்கும் திறன் கொண்டவையாக நிரூபிக்கப்படுகின்றன:

1. மேசையில்லா மின்கல வடிவமைப்புகள்:டெஸ்லாவின் 4680 டேபிள்லெஸ் செல்கள் போன்ற புத்தாக்கங்கள், எலக்ட்ரான் ஓட்டத்திற்கு மிகப் பெரிய பாதையை வழங்குவதன் மூலம், செல்லின் உள் எதிர்ப்பைக் கணிசமாகக் குறைக்கின்றன. குறைந்த எதிர்ப்பு என்பது அதிவேக மின்னேற்றத்தின் போது குறைவான வெப்பம் உருவாகிறது என்பதாகும், இது வெப்பச் சிதைவை நேரடியாகத் தணிக்கிறது.
2. மேம்பட்ட மின்பகுளிச் சேர்க்கைகள்:வேதியியலாளர்கள், SEI அடுக்கை நிலைப்படுத்தி, அயனிப் போக்குவரத்தை விரைவுபடுத்தும் பிரத்யேக மின்பகுளிக் கலவைகளை உருவாக்கியுள்ளனர். இது, அதிக C-விகிதங்களில்கூட லித்தியம் பூச்சு ஏற்படுவதற்கான சாத்தியக்கூறைக் குறைக்கிறது.
3. டைனமிக் டெரேட்டிங் மற்றும் ஹெல்த் மானிட்டரிங்:BMS ஆனது பேட்டரியை வெறுமனே கண்காணிப்பதில்லை; அது காலப்போக்கில் அதன் “ஆரோக்கிய நிலையையும்” (SoH) கண்காணிக்கிறது. பேட்டரியின் தரம் குறைவதற்கான ஆரம்ப அறிகுறிகளை இந்த அமைப்பு கண்டறிந்தால், பேட்டரி பேக்கின் மீதமுள்ள ஆயுட்காலத்தைப் பாதுகாப்பதற்காக, அது சார்ஜிங் வளைவை மிகவும் பாதுகாப்பான ஒரு முறைக்கு நிரந்தரமாகச் சரிசெய்யும்.
4. சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகள்:தூய கிராஃபைட்டிலிருந்து சிலிக்கான்-கார்பன் கலப்பு ஆனோடுகளுக்கு மாறுவது, வேகமான லித்தியம்-அயன் உறிஞ்சுதலுக்கும் அதிக ஆற்றல் அடர்த்திக்கும் வழிவகுக்கிறது. கிராஃபைட்டை விட சிலிக்கானால் அதிக லித்தியத்தைச் சேமிக்க முடியும், ஆனால் அது அதிகமாக விரிவடையவும் செய்கிறது; நவீன பைண்டர் தொழில்நுட்பங்கள் இந்த விரிவடைதல் சிக்கலைத் தீர்த்து, குறிப்பிடத்தக்க சேதமின்றி 4C அல்லது 6C மின்னேற்ற விகிதங்களைக் கூட கையாளக்கூடிய மின்கலன்களை உருவாக்குகின்றன.

நிஜ உலகத் தரவுகளுக்கும் ஆய்வக அச்சங்களுக்கும் உள்ள வேறுபாடு:களத்தில் உள்ள நூறாயிரக்கணக்கான மின்சார வாகனங்களின் பெரிய அளவிலான தரவுப் பகுப்பாய்வின்படி, செயல்திறன் மிக்க வெப்ப மேலாண்மை (திரவக் குளிரூட்டல்) கொண்ட வாகனங்களில், அடிக்கடி அதிவேகமாக சார்ஜ் செய்பவற்றுக்கும் பெரும்பாலும் மெதுவாக சார்ஜ் செய்பவற்றுக்கும் இடையிலான செயல்திறன் குறைபாட்டின் வேறுபாடு, 100,000 மைல் காலப்பகுதியில் 2-3%க்கும் குறைவாகவே உள்ளது. இது, பொறியியல் பாதுகாப்பு அம்சங்களான BMS தர்க்கம், குளிரூட்டும் அமைப்புகள் மற்றும் மின்கல வேதியியல் ஆகியவை தங்கள் பணியைத் திறம்படச் செய்கின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. இருப்பினும், நவீன வாகனங்களிடமிருந்து எதிர்பார்க்கப்படும் 10-15 ஆண்டு ஆயுட்காலத்திற்கு எந்தவித பாதிப்பும் ஏற்படாமல், அதிவேக சார்ஜிங்கை தினசரி பயன்படுத்த முடியும் என்பதை உறுதி செய்வதற்காக, இன்னும் வலுவான தீர்வுகளை இந்தத் துறை தொடர்ந்து வலியுறுத்தி வருகிறது.

அத்தியாயம் 8: தகவல் தொடர்பு மற்றும் திறன்மிகு இணைப்பு: நெறிமுறைகள், பாதுகாப்பு மற்றும் வாகனத்திலிருந்து மின்கட்டமைப்புக்கான (V2G) ஒருங்கிணைப்பு

ஒரு அதிவேக சார்ஜர் என்பது வெறும் மின்சாரம் வழங்கும் சாதனம் மட்டுமல்ல; அது ஒரு டிஜிட்டல் வலையமைப்பில் உள்ள ஒரு நுட்பமான முனையாகும். வாகனம், சார்ஜர் மற்றும் மின் கட்டமைப்பு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பே, அந்த அமைப்பைச் செயல்பட வைக்கும் “நுண்ணறிவு” ஆகும்.

ISO 15118 மற்றும் பிளக் & சார்ஜ்:ISO 15118 தரநிலையானது நவீன மின்சார வாகன இணைப்பின் அடித்தளமாகும். இது, மறைகுறியாக்கப்பட்ட டிஜிட்டல் சான்றிதழ்கள் வழியாக வாகனமும் சார்ஜரும் தானாகவே அங்கீகாரம், அதிகாரமளித்தல் மற்றும் கட்டண வசூலைக் கையாளும் 'செருகி சார்ஜ் செய்தல்' (Plug & Charge) என்ற அம்சத்தைச் செயல்படுத்துகிறது. இது RFID அட்டைகள் அல்லது மொபைல் செயலிகளின் தேவையை நீக்கி, ஒரு தடையற்ற பயனர் அனுபவத்தை வழங்குகிறது.

• பாதுகாப்பு:காருக்கும் சார்ஜருக்கும் இடையேயான தகவல் தொடர்பு, இடைமறிப்புத் தாக்குதல்களிலிருந்து பாதுகாப்பாக இருப்பதை உறுதிசெய்ய, ISO 15118 பொது திறவி உள்கட்டமைப்பை (PKI) பயன்படுத்துகிறது.
• தரவுப் பரிமாற்றம்:இந்த நெறிமுறை, கொள்ளளவு, SoC மற்றும் வெப்ப நிலை போன்ற விரிவான பேட்டரி தரவுகளை வாகனம் பகிர்ந்துகொள்ள அனுமதிக்கிறது, இதன்மூலம் சார்ஜர் அதன் மின் விநியோகத்தை மேம்படுத்திக்கொள்ள முடிகிறது.

திறன்மிகு மின்னேற்றம் மற்றும் சுமை மேலாண்மை:மின்னேற்றும் நிலையங்கள் பல மெகாவாட் திறனை எட்டும்போது, ​​மின்சுமையை நிர்வகிப்பதற்காக அவை மின்சாரக் கட்டமைப்புடன் தொடர்பு கொள்ள வேண்டும்.

• OCPP (திறந்த மின்னூட்டப் புள்ளி நெறிமுறை):இந்த நெறிமுறை, மின்னேற்றும் நிலையம் ஒரு மைய மேலாண்மை அமைப்புடன் (CSMS) தொடர்பு கொள்ள அனுமதிக்கிறது. மின்கட்டமைப்பின் தேவை உச்சத்தில் இருக்கும் நேரங்களிலோ அல்லது எரிசக்தி விலைகள் அதிகமாக இருக்கும் நேரங்களிலோ, மின்னேற்றும் வேகத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான கட்டளைகளை CSMS அனுப்ப முடியும்.
• வி2ஜி மற்றும் வி2எக்ஸ்:அதிவேக சார்ஜர்கள் இருவழி மின்சாரப் பாய்வுக்காக அதிகளவில் வடிவமைக்கப்படுகின்றன. வாகனத்திலிருந்து மின்கட்டமைப்புக்கு (V2G) மின்சாரம் வழங்கும் சூழலில், மின்சார வாகனம் (EV) ஒரு நகரும் ஆற்றல் சேமிப்பு அலகாகச் செயல்பட்டு, அதிர்வெண்ணை நிலைப்படுத்த அல்லது மின்வெட்டு காலங்களில் அவசரகால காப்பு வழங்க மின்கட்டமைப்பிற்கு மின்சாரத்தைத் திருப்பி அனுப்புகிறது. தற்போது AC அமைப்புகளில் இது மிகவும் பொதுவானதாக இருந்தாலும், DC V2G தான் மின்கட்டமைப்புடன் ஒருங்கிணைந்த இயங்குதிறனின் எதிர்காலமாகும்.

அத்தியாயம் 9: மின்கட்டமைப்பு ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு: நுண்மின்கட்டமைப்புகள் மற்றும் மறுபயன்பாட்டு மின்கலன்களைக் கொண்டு மெகாவாட் அளவிலான உச்சநிலைகளை நிர்வகித்தல்

அதிவேக மின்னேற்ற மையங்களை நிறுவுவது மின் கட்டமைப்புக்கு ஒரு குறிப்பிடத்தக்க சவாலாக அமைகிறது. பத்து 350 கிலோவாட் மின்னேற்றிகளைக் கொண்ட ஒரு நிலையத்திற்கு, உச்சபட்சமாக 3.5 மெகாவாட் மின்சாரம் தேவைப்படுகிறது—இது ஏறக்குறைய ஒரு சிறிய நகரத்தின் மின்சாரத் தேவைக்குச் சமமாகும். இதை ஆதரிக்கும் வகையில் உள்ளூர் மின் கட்டமைப்பு உள்கட்டமைப்பை மேம்படுத்துவது, கட்டுக்கடங்காத செலவு மிக்கதாகவும் அதிக நேரம் எடுக்கக்கூடியதாகவும் இருக்கும்.

தளத்தில் உள்ள ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளின் (ESS) பங்கு:மிகப்பெரிய மின்கட்டமைப்பு மேம்பாட்டுச் செலவுகளைத் தவிர்ப்பதற்காக, பல முதன்மை மின் உற்பத்தியாளர்கள் (CPOs) மின்னேற்றும் தளங்களில் நிலையான மின்கலன்களை ஒருங்கிணைத்து வருகின்றனர்.

• உச்சநிலை குறைப்பு:நிலையான மின்கலம், தேவை குறைவாக உள்ள காலங்களில் மின் கட்டமைப்பிலிருந்து மெதுவாக மின்னேற்றம் அடைகிறது, மேலும் ஒரு மின்சார வாகனம் (EV) வரும்போது மின்னேற்றிகளுக்கு உதவுவதற்காக வேகமாக மின்னிறக்கம் அடைகிறது. இது பயன்பாட்டு மின்மாற்றியின் மீதான உச்சபட்ச சுமையைக் குறைக்கிறது.
• செகண்ட்-லைஃப் பேட்டரிகள்:70-80% திறனுக்கும் குறைவாகத் தரம் குறைந்து, வாகனங்களுக்கு இனிப் பொருத்தமற்றதாகிவிட்ட மின்சார வாகன பேட்டரிகள், மின்னேற்றும் மையங்களில் நிலையான சேமிப்பிற்காக மறுபயன்பாடு செய்யப்படுகின்றன. இது பேட்டரி கழிவுகளுக்கு ஒரு நீடித்த "வட்டப் பொருளாதார" தீர்வை வழங்குகிறது.

நுண்மின் கட்டமைப்பு ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல்கள்:அதிவேக மின்னேற்ற மையங்கள் சிறு நுண்மின்கட்டமைப்புகளாக மாறி வருகின்றன.

• சூரிய விதானங்கள்:மின்னேற்றும் கூடங்களுக்கு மேலே நிறுவப்பட்டுள்ள பெரிய சூரிய மின் தகடுகள், அந்த இடத்திற்கு நேரடியாகப் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலை வழங்குவதன் மூலம், மின்னேற்றும் செயல்முறையின் கரியமிலத் தடத்தைக் குறைக்கின்றன.
• உள்ளூர் கட்டுப்பாட்டாளர்கள்:நுண்ணறிவு கட்டுப்பாட்டாளர்கள், மின் கட்டமைப்பு, சூரிய மின் தகடுகள், நிலையான மின்கலம் மற்றும் மின்சார வாகன சார்ஜர்கள் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான ஆற்றல் ஓட்டத்தை நிகழ் நேரத்தில் நிர்வகித்து, செலவு மற்றும் கார்பன் அடர்த்தி ஆகிய இரண்டையும் உகந்ததாக்குகின்றன.
• DC-இணைக்கப்பட்ட அமைப்புகள்:சோலார் பேனல்கள், சேமிப்பு மின்கலம் மற்றும் EV சார்ஜர்களுக்கு ஒரு பொதுவான DC பஸ்ஸைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், உற்பத்தியாளர்கள் பல AC/DC மாற்றும் நிலைகளை நீக்கி, ஒட்டுமொத்த அமைப்பின் செயல்திறனை 5-10% வரை மேம்படுத்த முடியும்.

அத்தியாயம் 10: எதிர்கால எல்லை: கனரகப் போக்குவரத்து மற்றும் அதற்கடுத்தவற்றுக்கான மெகாவாட் மின்னேற்ற அமைப்புகள் (MCS)

பயணிகள் கார்களுக்கு 350 kW போதுமானதாக இருந்தாலும், கனரகப் போக்குவரத்துத் துறையை மின்மயமாக்குவதற்கு அது முற்றிலும் போதாத ஒன்றாகும். டெஸ்லா செமி அல்லது வோல்வோ VNR எலக்ட்ரிக் போன்ற ஒரு கிளாஸ் 8 மின்சார டிரக், 800 kWh-க்கும் அதிகமான பேட்டரி திறனைக் கொண்டிருக்கலாம். அத்தகைய ஒரு வாகனத்தை 350 kW-ல் சார்ஜ் செய்ய இரண்டு மணி நேரத்திற்கும் மேலாகும்—இது ஒரு வர்த்தக வாகனக் குழும இயக்குநருக்கு மிகவும் நீண்ட நேரமாகும். இங்குதான் மெகாவாட் சார்ஜிங் சிஸ்டம் (MCS) அறிமுகமாகிறது.

மெகாவாட் எல்லையை வடிவமைத்தல்:MCS தரநிலையானது 3.75 மெகாவாட் (1,250 வோல்ட்டில் 3,000 ஆம்பியர்) வரையிலான மின்னேற்றத்தை ஆதரிக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இதை அடைவதற்குப் பொறியியலில் ஒரு மாபெரும் பாய்ச்சல் தேவைப்படுகிறது:

• இணைப்பான் புரட்சி:MCS இணைப்பியானது CCS தரநிலையிலிருந்து அடிப்படையில் வேறுபட்டது. இது ரோபோ அல்லது கடினமான கைமுறை கையாளுதலுக்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் கணிசமாகப் பெரிய தொடர்புப் பரப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இதன் முனைகள் வெள்ளி முலாம் பூசப்பட்டவை மட்டுமல்ல; அவை, இணைப்பு இடைமுகத்திலிருந்து மட்டுமே கிலோவாட் கணக்கிலான வெப்பத்தை வெளியேற்றக்கூடிய மேம்பட்ட திரவக் குளிரூட்டும் உறைகளுடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.
• மிக உயர் மின்னழுத்தம் (1250V+):1250V-க்கு மாறுவது, மெகாவாட் அளவை எட்டுவதற்குத் தேவைப்படும் மின்னோட்டத்தைக் குறைக்கிறது, ஆனால் அது மின்காப்பு மற்றும் பாதுகாப்பில் கடுமையான சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது. காற்று இடைவெளிகள் பெரிதாக இருக்க வேண்டும், மேலும் மின்சுற்றுப் பரவல் மற்றும் தீப்பொறி ஏற்படுவதைத் தடுக்க, திடமான மின்காப்பு மிக உயர்ந்த தரத்தில் இருக்க வேண்டும்.
• பாதுகாப்பு இடைப்பூட்டுகள்:மெகாவாட் அளவுகளில், எந்தவொரு கோளாறும் பேரழிவை ஏற்படுத்தக்கூடும். MCS ஆனது, மில்லி விநாடிகளில் ஆயிரக்கணக்கான ஆம்பியர்களைத் தடைசெய்யக்கூடிய வன்பொருள்-நிலை “பாதுகாப்பு நிலை” பொறிமுறைகளை உள்ளடக்கியுள்ளது.

நீண்ட தூர சரக்கு போக்குவரத்திற்கு அப்பாற்பட்ட பயன்பாட்டு நேர்வுகள்:MCS-இன் தாக்கங்கள் நெடுஞ்சாலையைத் தாண்டி வெகுதூரம் பரவுகின்றன.

• மின்சார விமானப் போக்குவரத்து:சிறிய பிராந்திய மின்சார விமானங்கள் பொருளாதார ரீதியாக லாபகரமானதாக இருக்க, மெகாவாட் அளவிலான விரைவான சேவைத் திருப்பங்கள் தேவைப்படும்.
• கடல்சார் மின்மயமாக்கல்:குறுகிய, தீவிரமான பணிச் சுழற்சிகளில் இயங்கும் மின்சாரப் பயணப் படகுகளும் இழுவைப் படகுகளும், துறைமுகங்களில் குறுகிய நேரம் தங்கியிருக்கும்போது மெகாவாட் அளவில் மின்னேற்றம் செய்வதற்கு மிகச் சரியான தேர்வுகளாகும்.
• சுரங்கத் தொழில் மற்றும் கட்டுமானம்:இந்தத் தொழில்களில் பயன்படுத்தப்படும் கனரக இயந்திரங்கள் மின்மயமாக்கலை நோக்கி நகர்ந்து வருகின்றன, மேலும் இந்த மாபெரும் இயந்திரங்கள் நீண்ட நேரம் இயங்காமல் நின்றுவிடாமல் தொடர்ந்து இயங்குவதற்கு MCS ஒரு தரநிலையாக விளங்கும்.

அத்தியாயம் 11: உலகளாவிய உள்கட்டமைப்புத் தரநிலைகள் மற்றும் அதிவேக மின்னேற்றத்தின் புவிசார் அரசியல்

அதிவேக மின்னேற்றச் சந்தையில் ஆதிக்கம் செலுத்துவதற்கான போட்டி என்பது வெறும் தொழில்நுட்பப் போட்டி மட்டுமல்ல; அது ஒரு புவிசார் அரசியல் போட்டியும் ஆகும். இன்று ஏற்றுக்கொள்ளப்படும் தரநிலைகள், பல பத்தாண்டுகளுக்கு ஆற்றல் மற்றும் மூலதனத்தின் ஓட்டத்தை நிர்ணயிக்கும்.

தரநிலைகளின் போர்: CCS vs. NACS vs. GB/T vs. CHAdeMO

• CCS (ஒருங்கிணைந்த மின்னேற்ற அமைப்பு):ஐரோப்பாவிலும், முன்னர் வட அமெரிக்காவிலும் ஆதிக்கம் செலுத்தும் தரநிலை இது. ஒரே போர்ட்டில் ஏசி மற்றும் டிசி ஆகிய இரண்டு வகை மின்னேற்றங்களையும் ஆதரிப்பதிலும், அதன் அதிநவீன ஐஎஸ்ஓ 15118 தகவல் தொடர்பு முதுகெலும்பிலும் இதன் வலிமை அடங்கியுள்ளது.
• NACS (வட அமெரிக்க மின்னேற்றத் தரநிலை):டெஸ்லாவால் உருவாக்கப்பட்ட NACS, ஃபோர்டு, ஜிஎம் மற்றும் ரிவியன் போன்ற முக்கிய உற்பத்தியாளர்கள் இதற்கு மாறியதைத் தொடர்ந்து, சமீபத்தில் வட அமெரிக்காவில் நடைமுறைத் தரநிலையாக மாறியுள்ளது. இதன் முதன்மை நன்மை, அதன் கச்சிதமான, எடை குறைந்த இணைப்பான் மற்றும் டெஸ்லா சூப்பர்சார்ஜர் வலையமைப்பின் அபாரமான நம்பகத்தன்மை ஆகும்.
• ஜிபி/டி மற்றும் சாவோஜி:உலகின் மிகப்பெரிய மின்சார வாகனச் சந்தையான சீனா, GB/T தரநிலையைப் பயன்படுத்துகிறது. இருப்பினும், சீனா மற்றும் ஜப்பானின் கூட்டு முயற்சியான புதிய “சாவோஜி” தரநிலையானது, 900 kW+ திறன் கொண்ட ஒரு ஒருங்கிணைந்த அதிவேக மின்னேற்றத் தரநிலையை உருவாக்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. இது கிழக்கு மற்றும் மேற்கு அமைப்புகளுக்கு இடையிலான இடைவெளியைக் குறைக்கும் ஆற்றல் கொண்டது.
• CHAdemo:ஒரு காலத்தில் அதிவேக சார்ஜிங்கின் முன்னோடியாக இருந்த CHAdeMO, உலகளவில் தனது செல்வாக்கை இழந்து வருகிறது. இருப்பினும், இருவழித் திறன்களை முன்கூட்டியே ஏற்றுக்கொண்டதன் காரணமாக, ஜப்பானிலும் V2G பயன்பாடுகளிலும் அது தொடர்ந்து முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாகவே உள்ளது.

புவிசார் அரசியல் தாக்கங்கள்:மின்னேற்றத் தரநிலைகள் மற்றும் அதன் அடிப்படையான குறைக்கடத்தி விநியோகச் சங்கிலிகள் (குறிப்பாக SiC மற்றும் GaN) மீதான கட்டுப்பாடு என்பது தேசியப் பாதுகாப்பு சார்ந்த ஒரு விஷயமாகும். தங்களது போக்குவரத்து உள்கட்டமைப்பிற்கு ஆற்றலளிக்கும் கூறுகளுக்காக வெளிநாட்டு எதிரிகளைச் சார்ந்திருக்காமல் இருப்பதை உறுதி செய்வதற்காக, அரசாங்கங்கள் உலக வங்கி குறைக்கடத்திகளின் உள்நாட்டு உற்பத்திக்கு மானியம் வழங்குகின்றன. மேலும், மில்லியன் கணக்கான குடிமக்களின் நடமாட்டம் மற்றும் ஆற்றல் நுகர்வைக் கண்காணிக்கும் அதிவேக மின்னேற்ற வலையமைப்புகளால் உருவாக்கப்படும் தரவுகள், வலுவான இணையப் பாதுகாப்பு மற்றும் தரவு இறையாண்மைக் கட்டமைப்புகளைக் கோரும் ஒரு மூலோபாயச் சொத்தாகும்.

அத்தியாயம் 12: அதிவேக மின்னேற்ற வலையமைப்புகளின் பொருளாதார சாத்தியக்கூறு மற்றும் வணிக மாதிரி

அதிவேக மின்னேற்ற வலையமைப்பை உருவாக்குவதும் இயக்குவதும், இலாபம் ஈட்டுவதற்கான சிக்கலான பாதையைக் கொண்ட, அதிக மூலதனம் தேவைப்படும் ஒரு முயற்சியாகும். "எலக்ட்ரான்களின் பொருளாதாரம்" என்பது "மூலக்கூறுகளின் பொருளாதாரத்திலிருந்து" (பெட்ரோல்) கணிசமாக வேறுபடுகிறது.

மூலதனச் செலவினம் (CAPEX):மின்கட்டமைப்பு இணைப்பு, மின்மாற்றிகள் மற்றும் தளத் தயாரிப்புச் செலவுகள் தவிர்த்து, ஒரு 350 kW சார்ஜரின் விலை $100,000 முதல் $150,000 வரை இருக்கலாம். ஆறு சார்ஜர்கள் மற்றும் ஒரு ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புடன் கூடிய ஒரு மையத்திற்கு, மொத்த முதலீடு $2 மில்லியனை எளிதில் தாண்டிவிடும்.

செயல்பாட்டுச் செலவினம் (OPEX):

• தேவைக் கட்டணங்கள்:பயன்பாட்டு நிறுவனங்கள் பெரும்பாலும் ஒரு மாதத்தில் வணிக வாடிக்கையாளர்களின் அதிகபட்ச மின்சாரப் பயன்பாட்டின் அடிப்படையில் கட்டணம் வசூலிக்கின்றன. ஒரு மின்சார வாகனம் 350 kW திறனில் 15 நிமிடங்கள் சார்ஜ் செய்யப்படும்போது, ​​அது ஒரு தேவைக்கட்டணத்தை ஏற்படுத்தி, அந்த முழு அமர்வின் லாபத்தையும் இல்லாமல் செய்துவிடும். இதனால்தான், உச்சபட்ச பயன்பாட்டைக் குறைப்பதற்காக அந்தந்த இடத்திலேயே பேட்டரிகளை வைத்திருப்பது பொருளாதார ரீதியாக அவசியமாகிறது.
• பராமரிப்பு:காற்றால் குளிர்விக்கப்படும் சார்ஜர்களைக் காட்டிலும், திரவத்தால் குளிர்விக்கப்படும் அமைப்புகள் அதிக சிக்கலானவை மற்றும் அவற்றுக்கு அடிக்கடி பராமரிப்பு தேவைப்படுகிறது. சேதமடைந்த கேபிள்கள் அல்லது பழுதடைந்த பவர் மாட்யூல்களை மாற்றுவதற்கான செலவும் இந்த மாதிரியில் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும்.

வருவாய் வழிகள்:CPO-க்கள், ஒரு kWh-க்கான எளிய கட்டணங்களைத் தாண்டி, பல்வேறு வணிக மாதிரிகளை ஆராய்ந்து வருகின்றனர்:

• சந்தா மாதிரிகள்:வாடிக்கையாளர் விசுவாசத்தை ஊக்குவிக்கும் வகையில், மாதாந்திரக் கட்டணத்தில் குறைந்த விலைகளை வழங்குதல்.
• விளம்பரம் மற்றும் சில்லறை வர்த்தக ஒருங்கிணைப்பு:சார்ஜிங் மையங்கள், உயர்தர சில்லறை விற்பனை மற்றும் உணவகங்களுடன் ஒரே இடத்தில் அமைக்கப்படுகின்றன. அங்கு செலவிடும் 15-20 நிமிடங்கள், சில்லறை விற்பனையாளர்களுக்கு ஒரு பெரும் வரப்பிரசாதமாக உள்ளது.
• கட்ட சேவைகள்:கூடுதல் வருவாய் ஈட்டுவதற்காக, தளத்தில் உள்ள பேட்டரியின் திறனை அல்லது இணைக்கப்பட்ட மின்சார வாகனங்களின் ஒருங்கிணைந்த தொகுப்பை மீண்டும் மின் கட்டமைப்புக்கு விற்பனை செய்தல் (V2G).

அத்தியாயம் 13: முடிவுரை: உலகளாவிய அதிவேக மின்னேற்றப் பரவலுக்கான செயல்திட்டம்

நாம் அதிவேக மின்னேற்ற சகாப்தத்தின் விடியலில் நிற்கிறோம். இந்தக் கட்டுரையில் விவாதிக்கப்பட்டுள்ள 800V கட்டமைப்புகள், SiC/GaN ஆற்றல் தொகுதிகள், திரவத்தால் குளிர்விக்கப்படும் கேபிள்கள் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவால் இயக்கப்படும் மின்னேற்ற வளைவுகள் போன்ற தொழில்நுட்பங்கள், 'சோதனை' கட்டத்திலிருந்து 'தொழில்துறை அளவை' நோக்கி நகர்கின்றன.

முன்னோக்கிய செயல் திட்டம்:

1. தரப்படுத்தல்:தடையற்ற எல்லை தாண்டிய நகர்வை உறுதிசெய்ய, இந்தத் துறை ஒரு ஒருங்கிணைந்த உலகளாவிய தரநிலையை நோக்கி நகர வேண்டும் (இது பெரும்பாலும் NACS/CCS/ChaoJi கொள்கைகளைச் சுற்றியுள்ள ஒருங்கமைவாக இருக்கும்).
2. கட்டமைப்பு மீள்திறன்:எதிர்காலத்தின் மெகாவாட் அளவிலான மின் தேவைகளைத் தாங்குவதற்கு, பெருமளவிலான புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மற்றும் நிலையான சேமிப்பு ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைப்பு மட்டுமே ஒரே வழியாக இருக்கும்.
3. செலவுக் குறைப்பு:SiC MOSFET-கள் மற்றும் திரவ-குளிரூட்டப்பட்ட பாகங்களின் உற்பத்தி அளவு அதிகரிக்கும்போது, ​​அதிவேக சார்ஜர்களின் விலை குறைந்து, மக்கள் தொகை குறைவாக உள்ள பகுதிகளிலும் அவை சாத்தியமாகும்.
4. பயனர் அனுபவம்:இதன் நோக்கம் “கண்ணுக்குப் புலப்படாத தொழில்நுட்பம்” ஆகும். பயனர் வெறுமனே செருகினால் மட்டும் போதும், வேகம், ஆரோக்கியம் மற்றும் பணம் செலுத்துதல் என அனைத்தையும் இந்த அமைப்பு ஒவ்வொரு முறையும் பிழையின்றி கையாள வேண்டும்.

முடிவாக, அதிவேக மின்னேற்றம் என்பது முழுமையாக மின்மயமாக்கப்பட்ட எதிர்காலத்திற்கான ஒரு பாலமாகும். மின்சார வாகனங்களை ஏற்றுக்கொள்வதில் எஞ்சியிருந்த கடைசி உளவியல் மற்றும் நடைமுறைத் தடைகளையும் இது தீர்க்கிறது. உயர் மின்னழுத்த ஆற்றலின் இயற்பியலையும், விரைவான அயனிப் போக்குவரத்தின் வேதியியலையும் கற்றுத் தேர்வதன் மூலம், பொறியாளர்கள் வெறும் மின்னேற்றிகளை மட்டும் உருவாக்கவில்லை; அவர்கள் 21 ஆம் நூற்றாண்டு மற்றும் அதற்குப் பிறகான எரிபொருள் நிரப்பும் நிலையங்களை உருவாக்குகிறார்கள். 50 கிலோவாட்டிலிருந்து 350 கிலோவாட்டிற்கான பயணம் ஒரு மராத்தான்; மெகாவாட் மின்னேற்றத்திற்கான பாய்ச்சல், உலகையே மாற்றும் ஒரு விரைவோட்டமாக இருக்கும்.

அத்தியாயம் 14: ஆய்வுச் 사례: டெஸ்லாவின் V4 சூப்பர்சார்ஜர் மற்றும் ABB-யின் டெர்ரா 360 – ஒரு ஒப்பீட்டுப் பொறியியல் பகுப்பாய்வு

அதிவேக சார்ஜிங் தொழில்நுட்பத்தின் நடைமுறைப் பயன்பாட்டைப் புரிந்துகொள்ள, இந்தத் துறையின் முன்னணித் தீர்வுகளான டெஸ்லாவின் V4 சூப்பர்சார்ஜர் மற்றும் ABB-யின் டெர்ரா 360 ஆகிய இரண்டையும் ஒப்பிட்டுப் பார்ப்பது பயனுள்ளதாக இருக்கும். இரண்டுமே 'அதிவேக' என்ற மகுடத்தை நோக்கமாகக் கொண்டிருந்தாலும், அவற்றின் பொறியியல் தத்துவங்கள் கணிசமாக வேறுபடுகின்றன.

டெஸ்லா V4 சூப்பர்சார்ஜர்: ஒருங்கிணைந்த சுற்றுச்சூழல் அமைப்பு அணுகுமுறைV4 என்பது டெஸ்லாவின் மிகவும் வெற்றிகரமான சார்ஜிங் நெட்வொர்க்கின் சமீபத்திய பரிணாம வளர்ச்சியாகும்.

• கட்டிடக்கலை:டெஸ்லா ஒரு மையப்படுத்தப்பட்ட பவர் கேபினட் கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்துகிறது, இதில் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸின் பெரிய "தொகுதிகள்" பல டிஸ்பென்சர்களுக்குச் சேவை செய்கின்றன. இது மிகப்பெரிய மின்சாரப் பகிர்வு மற்றும் உயர் பயன்பாட்டு விகிதங்களை அனுமதிக்கிறது. V4 டிஸ்பென்சர்கள் மெல்லியதாக இருப்பதுடன், டெஸ்லா அல்லாத வாகனங்களின் சார்ஜிங் போர்ட்களைச் சென்றடையும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்ட, நீளமான, திரவத்தால் குளிர்விக்கப்படும் NACS கேபிளையும் கொண்டுள்ளன.
• ஆற்றல் மின்னணுவியல்:டெஸ்லா, பிரத்யேகமாக வடிவமைக்கப்பட்ட SiC பவர் மாட்யூல்களுக்கு மாறியுள்ளது. இது அதிக செயல்திறனையும் சிறிய இடத்தையும் சாத்தியமாக்குகிறது. கார், சார்ஜர் மற்றும் மென்பொருள் ஆகியவற்றை வடிவமைக்கும் அவற்றின் செங்குத்து ஒருங்கிணைப்பு, ஈடு இணையற்ற “செருகி சார்ஜ் செய்யும்” நம்பகத்தன்மையை வழங்குகிறது.
• பயனர் இடைமுகம்:V4, திரைகள் மற்றும் சிக்கலான கிரெடிட் கார்டு ரீடர்களைத் தவிர்த்து, முற்றிலும் மென்பொருள் அடிப்படையிலான அங்கீகார அனுபவத்தை வழங்குகிறது. டெஸ்லா உரிமையாளர்கள் வெறுமனே செருகினால் போதும், பிளக் & சார்ஜ் வழியாக வாகனத்திலேயே அமர்வு அங்கீகரிக்கப்படுகிறது. அதே சமயம், டெஸ்லா அல்லாத ஓட்டுநர்கள் டெஸ்லா செயலி மூலம் நொடிகளில் இணைக்கப்படுகிறார்கள். இந்த மென்பொருள்-முதன்மையான அணுகுமுறை, சார்ஜர் செயலிழப்பிற்கான பொதுவான காரணங்களில் ஒன்றான பணம் செலுத்தும் முனையத்தை நீக்குகிறது. மேலும், இது டிஸ்பென்சரின் அளவைச் சிறியதாகவும், பராமரிப்புச் செலவைக் குறைப்பதாகவும், மற்றும் உறைந்துபோகக்கூடிய, சிக்கிக்கொள்ளக்கூடிய அல்லது சேதப்படுத்தப்படக்கூடிய பாகங்கள் இல்லாததாகவும் வைத்திருக்கிறது. இதன் ஒரு குறைபாடு என்னவென்றால், V4 ஆனது டெஸ்லா சூழலமைப்பிற்காக உகந்ததாக்கப்பட்டுள்ளது: முழுமையான "சூப்பர்சார்ஜிங்" அனுபவத்தைப் பெற, பயனர்களுக்கு ஒரு டெஸ்லா கணக்கு தேவை, மேலும் இந்த டிஸ்பென்சர்கள் ஒரு பொதுவான OCPP அடுக்கைச் சார்ந்திராமல், டெஸ்லாவின் தனியுரிம நெட்வொர்க் நிர்வாகத்தைச் சார்ந்துள்ளன.

ஏபிபி டெர்ரா 360: திறந்த தரநிலைகளின் உழைப்புக் குதிரைABB-யின் டெர்ரா 360 இதற்கு நேர்மாறான தத்துவத்தைக் கையாள்கிறது. இது ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சூழல் அமைப்புக்கு பதிலாக, திறந்த சந்தைக்கு சேவை செய்வதற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு தனித்த, அனைத்து வசதிகளும் கொண்ட விநியோகி ஆகும்.

• கட்டிடக்கலை:டெஸ்லாவின் மையப்படுத்தப்பட்ட கேபினட்களைப் போலல்லாமல், டெர்ரா 360 ஆனது, ஒரே யூனிட்டில் 150kW முதல் 360kW வரை விரிவாக்கக்கூடிய ஒரு மாடுலர் பவர்-பிளாக் வடிவமைப்பைப் பயன்படுத்தி, பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸை நேரடியாக டிஸ்பென்சரில் ஒருங்கிணைக்கிறது. இதனால், ஒரு பிரத்யேக பவர் கேபினட் அறையைக் கட்டாமல், பல தளங்களில் ஒரே தரப்படுத்தப்பட்ட தயாரிப்பைப் பயன்படுத்த விரும்பும் ஆபரேட்டர்களுக்கு இது மிகவும் பொருத்தமானதாக அமைகிறது.
• இணைப்பு மற்றும் கட்டணம்:டெர்ரா 360 திறந்த தரநிலைகளுக்காக உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. இது CCS1, CCS2, CHAdeMO, மற்றும் NACS (இயல்பாக அல்லது அடாப்டர் வழியாக) ஆகியவற்றை ஆதரிக்கிறது. மேலும், ஒரு தனியுரிமச் செயலி இல்லாமல் ஒவ்வொரு வகை மின்சார வாகனத்திற்கும் சேவை செய்ய வேண்டிய பொது வலையமைப்புகளுக்கு இன்றியமையாததான பெரிய தொடுதிரை, தொடுதலில்லா அட்டைப் பணம் செலுத்தும் வசதி, மற்றும் RFID அங்கீகாரம் ஆகியவற்றை இது முன்பே உள்ளமைப்பாகக் கொண்டுள்ளது.
• பயனர் இடைமுகம்:24-அங்குலத் திரையானது மாறும் விலை நிர்ணயம் மற்றும் விளம்பரங்களை ஆதரித்து, ஒவ்வொரு டிஸ்பென்சரையும் வருவாய் ஈட்டும் சொத்தாக மாற்றுகிறது. அதே நேரத்தில், அறிவார்ந்த கேபிள் மேலாண்மையானது, தலா 180kW வரை மின்சாரம் பெறும் இரண்டு வாகனங்களை ஒரே யூனிட்டிலிருந்து ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்ய அனுமதிக்கிறது.

பொறியியல் ஒப்பீடு: இரண்டு தத்துவங்கள், ஒரே குறிக்கோள்

பொறியியல் தீர்ப்பு என்பது ஒன்றையொன்று பூர்த்தி செய்யும் தன்மையின் ஒரு சிறந்த எடுத்துக்காட்டாகும். ஒருங்கிணைப்புத் திறனில் டெஸ்லா வெற்றி பெறுகிறது—வாகனம், சார்ஜர் மற்றும் மென்பொருள் ஆகியவற்றின் மீதான முழுமையான கட்டுப்பாடு, மிக உயர்ந்த பயன்பாட்டு விகிதங்களையும், வழங்கப்படும் ஒரு kWh-க்கான மிகக் குறைந்த செலவையும் அளிக்கிறது. நெகிழ்வுத்தன்மையில் ABB வெற்றி பெறுகிறது—ஒற்றை திறந்த-தரநிலை அலகு எந்தவொரு ஓட்டுநருக்கும், எந்தவொரு கட்டண முறைக்கும் மற்றும் எந்தவொரு நெட்வொர்க் ஆபரேட்டருக்கும் சேவை செய்ய முடியும். நவீன அதிவேக சார்ஜரை வரையறுக்கும் அதே SiC-அடிப்படையிலான பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் திரவ-குளிரூட்டப்பட்ட கேபிளிங் ஆகியவற்றின் மீது இரண்டுமே கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளன. மேலும், 350kW+ சார்ஜிங் என்பது ஒரு முன்மாதிரி புதுமையாக இல்லாமல், இப்போது ஒரு முதிர்ந்த, நம்பகமான தொழில்நுட்பமாக மாறியுள்ளது என்பதை இரண்டுமே நிரூபிக்கின்றன.

முக்கியக் குறிப்புகள்

• 800V வாகனக் கட்டமைப்புகள் மற்றும் SiC பவர் மாட்யூல்கள் ஆகிய இரண்டு தொழில்நுட்பங்களே 350kW+ சார்ஜிங்கை நடைமுறைக்கு உகந்ததாகவும், திறமையானதாகவும், மலிவானதாகவும் ஆக்கியுள்ளன.
• அதிவேக மின் ஆற்றல் நிலைகளில் திரவக் குளிரூட்டல் இன்றியமையாதது: திரவக் குளிரூட்டப்பட்ட கேபிள்கள் மற்றும் பவர் ஸ்டேஜ்களால் மட்டுமே வெப்பத் திறன் குறைவு இல்லாமல் 400A+ மின்னோட்டங்களைத் தாங்க முடியும்.
• இணைப்பான் போட்டிகள், ஒன்றோடொன்று இணக்கமாகச் செயல்படக்கூடிய ஒரு சிறிய அளவிலான தரநிலைகளாகத் தீர்வு கண்டு வருகின்றன; இதில் NACS மற்றும் CCS2 ஆகியவை தத்தம் பிராந்தியங்களில் முன்னணியில் உள்ளன.
• நெட்வொர்க் ஆபரேட்டர்கள், உச்சபட்ச திறன் குறித்த சந்தைப்படுத்தல் கூற்றுகளின் அடிப்படையில் அல்லாமல், தங்களின் சந்தை வரம்பு உத்தியின் அடிப்படையில் ஒரு “சூழல் அமைப்பு” அணுகுமுறையை (டெஸ்லா பாணி) அல்லது ஒரு “திறந்த தரநிலை” அணுகுமுறையை (ஏபிபி பாணி) தேர்ந்தெடுக்க வேண்டும்.

MIDA பவரைத் தொடர்பு கொள்ளவும்

நீங்கள் ஒரு நெடுஞ்சாலை வழித்தடம், வாகனக் கிடங்கு, அல்லது முழுமையான BESS ஆதரவுடைய சார்ஜிங் மையம் ஆகியவற்றைத் திட்டமிட்டாலும், அவற்றைச் செயல்பாட்டிற்குக் கொண்டுவரத் தேவையான வன்பொருள், மென்பொருள் மற்றும் பொறியியல் ஆதரவை MIDA Power வழங்கும். எங்களின் DC ஃபாஸ்ட் சார்ஜர் தொகுப்பு 30kW முதல் 960kW வரை உள்ளது. இதில் திரவ-குளிரூட்டப்பட்ட சூப்பர்சார்ஜர்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த BESS தீர்வுகள் அடங்கும். இவை அனைத்தும் அதிகபட்ச செயல்பாட்டு நேரத்திற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட மாடுலர் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் அடிப்படையில் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. விரிவான விவரக்குறிப்புகள், ஒயிட்-லேபிள் மென்பொருள் விருப்பங்கள் மற்றும் உங்கள் திட்டத்திற்கேற்ற விலைப்புள்ளி ஆகியவற்றைப் பெற, இன்றே எங்கள் விற்பணைக் குழுவைத் தொடர்புகொள்ளுங்கள்.