கையடக்க DC மின்னேற்றத்தின் தொழில்நுட்ப எல்லைகள்: உயர் அடர்த்தி மின்னணுவியல் மற்றும் பல-தரநிலை இடைசெயல்தன்மை

கையடக்க DC மின்னேற்ற அமைப்புகளின் தொழில்நுட்ப எல்லைகள்: உயர் அடர்த்தி ஆற்றல் மின்னணுவியல், மட்டு கட்டமைப்பு, பல-தரநிலை இயங்குதன்மை மற்றும் இராணுவம், அவசரகால நிவாரணம், மற்றும் நடமாடும் மெய்நிகர் மின் நிலைய ஒருங்கிணைப்பு ஆகியவற்றிற்கான உத்திசார் வரிசைப்படுத்தல் ஆகியவற்றில் ஒரு ஆழ்ந்த ஆய்வு.

அத்தியாயம் 1: அறிமுகம்: மின்சார வாகன உள்கட்டமைப்பின் பரிணாம வளர்ச்சி மற்றும் எடுத்துச்செல்லும் வசதிக்கான இன்றியமையாத தேவை

மின்சாரப் போக்குவரத்தை நோக்கிய உலகளாவிய மாற்றம் இனி ஒரு புறப்போக்காக இல்லாமல், சர்வதேச காலநிலை கொள்கை மற்றும் தொழில்துறை உத்தியின் ஒரு மையத் தூணாக விளங்குகிறது. உள் எரிப்பு இயந்திர (ICE) வாகனங்கள் படிப்படியாக நீக்கப்பட்டு, பேட்டரி மின்சார வாகனங்கள் (BEV) பயன்பாட்டிற்கு வருவதால், வாகனத்தின் செயல்திறனிலிருந்து மின்னேற்றும் உள்கட்டமைப்பின் உறுதித்தன்மை மற்றும் அணுகல்தன்மைக்கு கவனம் மாறியுள்ளது. நிலையான உயர்-சக்தி மின்னேற்றும் (HPC) நிலையங்கள் நகர்ப்புற மற்றும் நெடுஞ்சாலை வலையமைப்புகளின் முதுகெலும்பாக விளங்கினாலும், அவை புவியியல் ரீதியாக நிலையானதாக இருப்பதாலும், கனமான மின்கட்டமைப்பு உள்கட்டமைப்பைச் சார்ந்திருப்பதாலும் இயல்பாகவே வரம்புகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்த வரம்பு, கையடக்க DC சார்ஜர் எனப்படும் ஒரு புதிய வகை ஆற்றல் சொத்துக்களின் வளர்ச்சிக்கு வித்திட்டுள்ளது.

ஒரு கையடக்க DC சார்ஜர் என்பது ஆற்றல் விநியோகத்தில் ஒரு அடிப்படை மாற்றத்தைக் குறிக்கிறது. வாகனத்தின் உள்ளமைக்கப்பட்ட கன்வெர்ட்டரைச் சார்ந்திருக்கும் (பெரும்பாலும் 7kW அல்லது 11kW என வரையறுக்கப்பட்ட) பாரம்பரிய லெவல் 2 AC சார்ஜர்களைப் போலல்லாமல், கையடக்க DC சார்ஜர்கள் பேட்டரி பேக்கிற்கு நேரடியாக நேர் மின்னோட்டத்தை வழங்குவதன் மூலம், வாகனத்தில் உள்ள அந்தத் தடையைத் தவிர்க்கின்றன. இது, சில நிமிடங்களுக்குள் நகர்த்தவும், நிறுவவும், மீண்டும் அமைக்கவும் கூடிய ஒரு வடிவத்தில், கணிசமாக அதிக ஆற்றல் வெளியீடுகளை (20kW முதல் 200kW+ வரை) அனுமதிக்கிறது. DC ஃபாஸ்ட் சார்ஜிங்கின் அதீத ஆற்றல் தேவைகளை, எடுத்துச்செல்லும் வசதி, எடை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பாதிப்புகளைத் தாங்கும் திறன் போன்ற பௌதீகக் கட்டுப்பாடுகளுடன் சமநிலைப்படுத்துவதில்தான் பொறியியல் சவால் அடங்கியுள்ளது.

நிலையான உள்கட்டமைப்பால் பூர்த்தி செய்ய முடியாத பல முக்கியப் பயன்பாட்டுச் சூழல்களிலிருந்து, எடுத்துச் செல்லக்கூடிய DC தீர்வுகளுக்கான தேவை எழுகிறது. வாகன உற்பத்தி மற்றும் தளவாடத் துறையில், வாகனங்களுக்கு உற்பத்தி வரிசை அல்லது சரக்கு அனுப்பும் தளத்தில் உள்ள குறிப்பிட்ட இடங்களில் விரைவான மின்னேற்றம் தேவைப்படுகிறது; அங்கு நிரந்தர மின்னேற்றிகளை நிறுவுவது அதிக செலவு பிடிப்பதாக உள்ளது. சேவைத் துறையில், அவசரகால சாலையோர உதவி வழங்குநர்கள், மெதுவான AC டிரிக்கிள்-சார்ஜிங்கிற்குப் பதிலாக, 10 நிமிடங்களுக்கும் குறைவான நேரத்தில் 20-30 மைல்கள் தூரம் வரை மின்னேற்றம் செய்யக்கூடிய நகரும் DC மீட்பு அலகுகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர். மேலும், நாம் இராணுவ மற்றும் மனிதாபிமானப் பயன்பாடுகளை நோக்கும்போது, ​​மின்சார இணைப்பு இல்லாத அல்லது மின்சார வசதியற்ற சூழலில் உயர்-சக்தி மின்னேற்ற முனையை நிறுவும் திறன் ஒரு மூலோபாய முக்கியத்துவம் வாய்ந்த விஷயமாக மாறி வருகிறது.

இந்தக் கட்டுரை, கையடக்க DC மின்னேற்றச் சூழலமைப்பின் ஒரு முழுமையான தொழில்நுட்ப ஆய்வை வழங்குகிறது. உயர் ஆற்றல் அடர்த்தியைச் சாத்தியமாக்கும் நுட்பமான ஆற்றல் மின்னணுவியல், கடுமையான அதிர்வு மற்றும் வீழ்ச்சிச் சோதனைகளைத் தாங்குவதற்குத் தேவைப்படும் இயந்திரப் பொறியியல், மற்றும் NACS, CCS, GBT உள்ளிட்ட பல்வேறு உலகளாவிய தரநிலைகளில் ஒரே அலகு தொடர்பு கொள்ள அனுமதிக்கும் மென்பொருள் தர்க்கம் ஆகியவற்றை நாம் ஆராய்வோம். இறுதியாக, எதிர்காலத்தை நோக்கிப் பார்ப்போம்; அங்கு இந்த நகரும் சாதனங்கள் வெறும் ஆற்றல் நுகர்வோராக மட்டும் இல்லாமல், நகரும் மெய்நிகர் மின் உற்பத்தி நிலைய (VPP) அலகுகளாக மின்கட்டமைப்பில் தீவிரப் பங்கேற்பாளர்களாக மாறும்.

அத்தியாயம் 2: அமைப்பு கட்டமைப்பு: மட்டு வடிவமைப்பு மற்றும் ஒருங்கு மின் பாதை பொறியியல்

ஒரு கையடக்க DC சார்ஜரின் கட்டமைப்பு என்பது இடஞ்சார்ந்த உகப்பாக்கம் மற்றும் மின்காந்த இணக்கத்தன்மை (EMC) ஆகியவற்றின் ஒரு ஆய்வாகும். ஒரு வழக்கமான உயர் செயல்திறன் அலகு நான்கு முதன்மைத் துணை அமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது: மின் மாற்ற நிலை, குளிரூட்டும் அமைப்பு, கட்டுப்பாடு மற்றும் தகவல் தொடர்புத் தொகுதி, மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய கேபிள் மேலாண்மை அமைப்புடன் கூடிய மனித-இயந்திர இடைமுகம் (HMI).

2.1 மாடுலர் மின் மாற்ற மையம்

கையடக்க DC சார்ஜரின் மையத்தில் மாடுலர் பவர் பிளாக் உள்ளது. நவீன அலகுகள் "லெகோ-பிளாக்" அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துகின்றன, இதில் 20kW அல்லது 30kW பவர் மாட்யூல்கள் இணையாக அடுக்கப்படுகின்றன. இந்த மாடுலர் அமைப்பு இரண்டு நோக்கங்களுக்கு உதவுகிறது. முதலாவதாக, இது ஒரு மாற்று ஏற்பாட்டை வழங்குகிறது; ஒரு மாட்யூல் செயலிழந்தால், அமைப்பு குறைந்த திறனில் தொடர்ந்து செயல்பட முடியும். இரண்டாவதாக, இது முழு சேஸியையும் மறுவடிவமைப்பு செய்யாமல், வாடிக்கையாளர்களின் தேவைகளின் அடிப்படையில் ஒரு கையடக்க அலகின் வெளியீட்டை அதிகரிக்க உற்பத்தியாளர்களை அனுமதிக்கிறது.

மின்சாரப் பாதையானது, ஒரு வலுவான தொழில்துறை இணைப்பான் வழியாக நுழையும் ஏசி உள்ளீட்டில் (பொதுவாக 3-கட்ட 400V/480V) தொடங்குகிறது. இந்த ஏசி மின்சாரம், மூல மின் கட்டத்தில் சார்ஜர் ஹார்மோனிக் சிதைவை ஏற்படுத்தாமல் இருப்பதை உறுதி செய்வதற்காக நேராக்கம் மற்றும் பவர் ஃபேக்டர் திருத்தம் (PFC) ஆகியவற்றுக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது—இது நுட்பமான தொழில்துறை அல்லது இராணுவச் சூழல்களில் பயன்படுத்துவதற்கு ஒரு முக்கியமான தேவையாகும். திருத்தப்பட்ட டிசி இணைப்பு, பின்னர் தொடர்ச்சியான உயர் அதிர்வெண் கொண்ட தனிமைப்படுத்தப்பட்ட டிசி-டிசி மாற்றிகளுக்கு மின்சாரம் அளிக்கிறது. இவை, வாகன மின்கலத்தின் தேவைகளுக்கு (பொதுவாக 200V முதல் 1000V வரை) ஏற்ப மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்கவோ அல்லது குறைக்கவோ செய்கின்றன.

2.2 கட்டுப்பாடு மற்றும் தொடர்பு கட்டமைப்பு

கையடக்க DC சார்ஜரின் மூளையானது விதிவிலக்காகப் பன்முகத்தன்மை கொண்டதாக இருக்க வேண்டும். ஒரே ஒரு பிராந்தியத்திற்கு மட்டுமே சேவை செய்யக்கூடிய ஒரு நிலையான சார்ஜரைப் போலல்லாமல், ஒரு கையடக்க சாதனம் பெரும்பாலும் எல்லைகளைக் கடந்து கொண்டு செல்லப்படுகிறது அல்லது பல்வேறு வாகனக் குழுக்களைச் சோதிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கட்டுப்பாட்டுப் பலகையானது பல தகவல் தொடர்பு நெறிமுறைகளை ஆதரிக்க வேண்டும்:

• ISO 15118 / DIN 70121:CCS1 மற்றும் CCS2 தகவல்தொடர்புக்காக.
• GB/T 27930:சீன சந்தை மற்றும் குறிப்பிட்ட தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்காக.
• CHAdemo:பழைய ஆதரவு மற்றும் ஜப்பானிய வாகனக் கட்டமைப்புகளுக்காக.
• NACS (டெஸ்லா):உருவாகி வரும் வட அமெரிக்கத் தரநிலை.

இந்த “நெறிமுறை சார்பற்ற” அணுகுமுறைக்கு, பௌதீக அடுக்கு சமிக்ஞைகளை (GB/T-க்கான CAN பஸ் மற்றும் CCS-க்கான CHAdeMO அல்லது HomePlug Green PHY போன்றவை) ஒரு ஒருங்கிணைந்த உள் தர்க்கமாக மொழிபெயர்க்கக்கூடிய ஒரு அதிநவீன நுழைவாயில் தேவைப்படுகிறது. இது, வாகனத்தின் வகையைப் பொருட்படுத்தாமல், மின்காப்பு கண்காணிப்பு மற்றும் முன்-மின்னேற்ற வரிசைமுறைகள் போன்ற பாதுகாப்புச் சோதனைகள் பிழையின்றி செயல்படுத்தப்படுவதை உறுதி செய்கிறது.

2.3 இயந்திர ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் வடிவ காரணி

ஒரு சூட்கேஸ் அல்லது சிறிய சக்கர வண்டியில் பொருந்தக்கூடிய 60kW சார்ஜரை வடிவமைப்பதற்கு, "திறன்-கனஅளவு" விகிதங்களில் மிகுந்த கவனம் தேவைப்படுகிறது. ஒவ்வொரு கன சென்டிமீட்டரும் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. மின்தடை வெப்பம் மற்றும் மின்காந்த குறுக்கீட்டைக் (EMI) குறைக்க, அதிக மின்னோட்டம் கொண்ட பஸ்பார்களின் நீளத்தை அதன் வடிவமைப்பு குறைக்க வேண்டும். மேலும், அதன் உள் கட்டமைப்பு, கனமான காந்தக் கூறுகளைத் தாங்கும் அளவுக்கு உறுதியாகவும், அதே சமயம் கையால் கையாளும் அளவுக்கு இலகுவாகவும் இருக்க வேண்டும். சட்டகத்திற்கு அலுமினியக் கலவைகள் மற்றும் வெளிப்புற உறைக்கு அதிக தாக்கத்தைத் தாங்கும் பாலிகார்பனேட்டுகள் போன்ற மேம்பட்ட பொருட்களைப் பயன்படுத்துவது, உயர்தர கையடக்க சாதனங்களில் ஒரு பொதுவான நடைமுறையாகும்.

அத்தியாயம் 3: மின் மாற்றமைப்பு கட்டமைப்பு: உயர் அதிர்வெண் காந்தக் கூறுகள் மற்றும் SiC/GaN செயலாக்கம்

நிலையான DC மின்னேற்றத்திலிருந்து கையடக்க DC மின்னேற்றத்திற்கு மாறுவது, அடிப்படையில் மின் மாற்றத்தின் இயற்பியலால் இயக்கப்படுகிறது. எந்தவொரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட மின் மாற்றியிலும் மிகப்பெரிய கூறான மின்மாற்றியின் அளவைக் குறைக்க, நிலைமாற்று அதிர்வெண்ணை அதிகரிக்க வேண்டும். இருப்பினும், அதிர்வெண்ணை அதிகரிப்பது, வழக்கமான சிலிக்கான் (Si) MOSFETகள் மற்றும் IGBTகளில் பொதுவாக அதிக நிலைமாற்று இழப்புகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த இடத்தில்தான் அகன்ற பட்டை இடைவெளி (WBG) குறைக்கடத்திகள், குறிப்பாக சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) மற்றும் காலியம் நைட்ரைடு (GaN), இந்தத் துறையில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளன.

3.1 கையடக்க DC அமைப்புகளில் சிலிக்கான் கார்பைடின் (SiC) பங்கு

30kW முதல் 200kW வரையிலான மின் திறன் மட்டங்களில் இயங்கும் கையடக்க சார்ஜர்களுக்கு, SiC MOSFET-கள் ஒரு சிறந்த தரநிலையாக மாறியுள்ளன. சிலிக்கானுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​SiC ஆனது அதிக முறிவு மின்னழுத்தம், அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன் மற்றும் கணிசமாகக் குறைந்த நிலைமாற்ற இழப்புகளை வழங்குகிறது. ஒரு கையடக்க DC சார்ஜரில், குறைவான ஆற்றலே வெப்பமாக வீணாவதால், இது குளிரூட்டும் துடுப்புகள் மற்றும் விசிறிகளின் அளவைக் குறைக்க வழிவகுக்கிறது.

இந்த அலகுகளில் பயன்படுத்தப்படும் முதன்மை கட்டமைப்பு, கட்டம் மாற்றப்பட்ட முழுப் பாலம் (PSFB) அல்லது LLC ஒத்திசைவு மாற்றி ஆகும். LLC மாற்றியானது கையடக்கப் பயன்பாடுகளுக்கு குறிப்பாக விரும்பப்படுகிறது, ஏனெனில் அது பூஜ்ஜிய மின்னழுத்த நிலைமாற்றத்தை (ZVS) அனுமதிக்கிறது, இது இயக்கும்போது ஏற்படும் இழப்புகளை கிட்டத்தட்ட முழுமையாக நீக்கிவிடுகிறது. 100kHz மற்றும் 500kHz-க்கு இடைப்பட்ட அதிர்வெண்களில் இயங்குவதன் மூலம், பாரம்பரிய 20kHz வடிவமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது காந்தக் கூறுகளின் அளவை 60% வரை குறைக்க முடியும்.

3.2 உயர் அதிர்வெண் காந்த வடிவமைப்பு மற்றும் தள மின்மாற்றிகள்

ஒரு கையடக்க DC சார்ஜரில் உள்ள காந்தக் கூறுகளின் வடிவமைப்பு என்பது ஒரு தீவிரமான பொறியியல் பயிற்சியாகும். உயர் அதிர்வெண்களில், "மேற்பரப்பு விளைவு" மற்றும் "அண்மை விளைவு" ஆகியவற்றால் மின்னோட்டம் கடத்திகளின் மேற்பரப்பில் மட்டுமே பாய்கிறது, இது மின்தடையையும் வெப்பத்தையும் அதிகரிக்கிறது. இதைச் சமாளிக்க, கையடக்க சார்ஜர்கள், தனித்தனியாக காப்பிடப்பட்ட ஆயிரக்கணக்கான இழைகள் ஒன்றாக முறுக்கப்பட்டு உருவாக்கப்பட்ட லிட்ஸ் கம்பியையோ அல்லது தள மின்மாற்றிகளையோ பயன்படுத்துகின்றன.

பிளானர் டிரான்ஸ்ஃபார்மர்கள், அச்சிடப்பட்ட மின்சுற்றுப் பலகையில் (PCB) அடுக்கப்பட்ட செப்பு அடுக்குகளைக் கொண்ட பாரம்பரிய கம்பிச் சுருள்களுக்குப் பதிலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இது எளிதில் எடுத்துச் செல்வதற்குப் பல நன்மைகளை வழங்குகிறது:

• குறைந்த சுயவிவரம்:மின்மாற்றியின் உயரம் குறைக்கப்பட்டு, மெல்லிய சட்டகத்திற்கு வழிவகை செய்யப்பட்டுள்ளது.
• மேம்பட்ட வெப்ப மேலாண்மை:தட்டையான மேற்பரப்பானது, வெப்பத் தணிப்பான்கள் அல்லது திரவத்தால் குளிர்விக்கப்படும் தகடுகளுடன் நேரடித் தொடர்பை அனுமதிக்கிறது.
• மீண்டும் மீண்டும் நிகழ்தன்மை:பிசிபி உற்பத்தி முறையானது, ஒவ்வொரு மின்மாற்றியும் ஒரே மாதிரியான ஒட்டுண்ணி மின்தேக்கம் மற்றும் மின்தூண்டலைக் கொண்டிருப்பதை உறுதி செய்கிறது, இது எல்எல்சி ஒத்ததிர்வுச் சுற்றுகளின் நிலைத்தன்மைக்கு மிகவும் இன்றியமையாததாகும்.

3.3 அடர்த்தியான சூழல்களில் மின்காந்த குறுக்கீடு மற்றும் இரைச்சல் தணிப்பு

உயர் அதிர்வெண் நிலைமாற்றம் இயல்பாகவே மின்காந்தக் குறுக்கீட்டை (EMI) உருவாக்குகிறது. உயர்-சக்தி நிலைமாற்ற முனைகளிலிருந்து கட்டுப்பாட்டுத் தர்க்கம் சில மில்லிமீட்டர்கள் தொலைவில் அமைந்துள்ள ஒரு சிறிய கையடக்க அலகில், மின்காந்தக் குறுக்கீட்டைக் குறைப்பது மிகவும் இன்றியமையாதது. பொறியாளர்கள் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு ஆகிய இரண்டு நிலைகளிலும் பல-நிலை LC வடிப்பான்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர். மேலும், "மென்-நிலைமாற்ற" கட்டமைப்புகளின் பயன்பாடு $dv/dt$ மற்றும் $di/dt$ விகிதங்களைக் குறைக்க உதவுகிறது, இதன் மூலம் வாகனத்தின் BMS தொடர்பு அல்லது உள்ளூர் வானொலி சமிக்ஞைகளில் குறுக்கிடக்கூடிய உயர் அதிர்வெண் அதிர்வுகளைக் குறைக்கிறது.

அத்தியாயம் 4: ஆற்றல் அடர்த்தி உகப்பாக்கம்: வெப்ப மேலாண்மை மற்றும் கனஅளவுத் திறன்

ஒரு கையடக்க DC சார்ஜரின் ஆற்றல் அடர்த்தி, கிலோகிராமுக்கு கிலோவாட் (kW/kg) மற்றும் லிட்டருக்கு கிலோவாட் (kW/L) ஆகிய அலகுகளில் அளவிடப்படுகிறது. அதிக கனஅளவுத் திறனை அடைவதற்கு, ஒவ்வொரு பாகமும் பல நோக்கங்களுக்குப் பயன்படும் ஒரு முழுமையான அணுகுமுறை தேவைப்படுகிறது.

4.1 மேம்பட்ட குளிரூட்டும் உத்திகள்: எளிய விசிறிகளுக்கு அப்பால்

அதிக சக்தி வாய்ந்த கையடக்க சாதனங்களுக்கு, குறிப்பாக IP54 அல்லது IP65 (தூசி மற்றும் நீர் எதிர்ப்புத் திறன்) தரமதிப்பீடு பெற்றவற்றுக்கு, வழக்கமான கட்டாயக் காற்று குளிர்விப்பு முறை பெரும்பாலும் போதுமானதாக இருப்பதில்லை. 60kW-க்கும் அதிகமான செயல்திறனைக் கையாளும் அதே வேளையில், கச்சிதமான வடிவத்தைப் பராமரிப்பதற்காக, வடிவமைப்பாளர்கள் பின்வரும் முறைகளை அதிகளவில் நாடி வருகின்றனர்:

• நிலைமாற்றப் பொருட்கள் (PCM):அதிகபட்ச மின்னேற்றக் கட்டத்தின் போது வெப்பத்தை உறிஞ்சி, சாதனம் செயலற்ற நிலையில் இருக்கும்போது அதை மெதுவாக வெளியிடும் பொருட்களை ஒருங்கிணைத்தல்.
• வெப்பக் குழாய்கள்:குளிரூட்டி திரவம் நிரப்பப்பட்ட செப்புக் குழாய்களைப் பயன்படுத்தி, உள்ளக SiC தொகுதிகளிலிருந்து வெளிப்புற உறைக்கு வெப்பத்தை விரைவாகக் கடத்துதல்.
• திரவத்திலிருந்து காற்றுக்கு வெப்பப் பரிமாற்றிகள்:அதி உயர் சக்தி வாய்ந்த கையடக்க அலகுகளில் (150kW+), ஒரு சிறிய உள் திரவச் சுழற்சியானது ஆற்றல் தொகுதிகள் வழியாகக் குளிரூட்டியைச் சுற்றோட்டம் செய்யும், மேலும் ஒரு கச்சிதமான ரேடியேட்டர் மற்றும் உயர் நிலை அழுத்த விசிறிகள் இறுதி வெப்ப வெளியேற்றத்தை வழங்குகின்றன.

4.2 இடஞ்சார்ந்த பேக்கேஜிங் மற்றும் 3D கூறு அடுக்கமைப்பு

பாரம்பரிய மின்னணு சாதனங்கள் இரு பரிமாணத் தளத்தில் அமைக்கப்பட்டுள்ளன. கையடக்க சார்ஜர்கள் முப்பரிமாண அடுக்கமைப்பைப் பயன்படுத்துகின்றன, இதில் ஆற்றல் தொகுதிகள், மின்தேக்கிகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டுப் பலகைகள் அடுக்கப்படுகின்றன. ஒரு சூடான பாகம் மற்றொன்றிற்கான காற்றோட்டத்தைத் தடுக்கும் "வெப்ப நிழலாக்கம்" குறித்து கவனமாகப் பரிசீலிக்க வேண்டியது அவசியம். வடிவமைப்பு கட்டத்தின் போது, ​​PFC தூண்டிகள் மற்றும் முதன்மைப் பக்க MOSFET-கள் போன்ற சூடான இடங்களுக்குக் காற்று துல்லியமாகச் செலுத்தப்படுவதை உறுதிசெய்ய, அதிநவீன கணக்கீட்டு திரவ இயக்கவியல் (CFD) உருவகப்படுத்துதல்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

4.3 மின்தேக்கி தேர்வு மற்றும் DC இணைப்பு அடர்த்தி

DC இணைப்பு மின்தேக்கிகள் உள்ளகக் கொள்ளளவில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க பகுதியை ஆக்கிரமிக்கின்றன. எலக்ட்ரோலைடிக் மின்தேக்கிகள் அதிக மின்தேக்குத்திறனை வழங்கினாலும், அவை பருமனானவை மற்றும் அதிக சிற்றலை நிலைகளில் வரையறுக்கப்பட்ட ஆயுட்காலத்தைக் கொண்டுள்ளன. கையடக்க சார்ஜர்கள் பெரும்பாலும் DC இணைப்புக்காக ஃபிலிம் மின்தேக்கிகள் அல்லது உயர் அடர்த்தி செராமிக் மின்தேக்கிகளை (MLCCs) பயன்படுத்துகின்றன. ஃபிலிம் மின்தேக்கிகள் உயர் அதிர்வெண்களில் அதிக நம்பகத்தன்மையையும் சிறந்த செயல்திறனையும் வழங்குகின்றன, மேலும் DC-DC கட்டத்திற்குத் தேவையான மின்னழுத்த நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், ஒட்டுமொத்த இடத்தையும் சிறியதாக வைத்திருக்க அனுமதிக்கின்றன.

SiC ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் வெப்பப் பொறியியலின் எல்லைகளை விரிவுபடுத்துவதன் மூலம், நவீன கையடக்க DC சார்ஜர்களால் இப்போது 25 கிலோகிராமுக்கும் குறைவான எடையுள்ள ஒரு சாதனத்தில் 30kW ஆற்றலை வழங்க முடிகிறது—இது பத்து ஆண்டுகளுக்கு முன்பு நினைத்துக்கூடப் பார்க்க முடியாத ஒரு சாதனையாகும். இந்த முன்னேற்றத்தின் அடிப்படையில்தான், இராணுவம் மற்றும் அவசரகாலப் பயன்பாடு போன்ற மிகவும் சிறப்பு வாய்ந்த பயன்பாடுகள் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளன.

அத்தியாயம் 5: நம்பகத்தன்மைப் பொறியியல்: கடுமையான சூழல்களுக்கான அதிர்வு, அதிர்ச்சி மற்றும் வீழ்ச்சித் தடுப்புத்திறன்

கான்கிரீட் தளங்களில் பொருத்தப்பட்ட நிலையான சார்ஜர்களைப் போலல்லாமல், கையடக்க DC சார்ஜர்கள் இடம் பெயரக்கூடிய மற்றும் பெரும்பாலும் கடினமான ஒரு சூழலை எதிர்கொள்கின்றன. அவை சேவை டிரக்குகளின் பின்புறத்தில் கொண்டு செல்லப்படுகின்றன, சமமற்ற சரளைக் கற்கள் மீது உருட்டப்படுகின்றன, மேலும் தளவாடப் பணியாளர்களின் கடினமான கையாளுதலுக்கும் உள்ளாகின்றன. இதன் விளைவாக, இந்த அலகுகளுக்கான நம்பகத்தன்மைப் பொறியியல், பாரம்பரிய தொழில்துறை மின்வழங்கிகளை விட, விண்வெளி அல்லது இராணுவத் தரநிலைகளைப் போன்றே உள்ளது.

5.1 அதிர்வு மற்றும் சோர்வின் இயற்பியல்

அதிர்வு என்பது ஆற்றல் மின்னணுவியலின் ஒரு அமைதியான கொலையாளியாகும். தொடர்ச்சியான இயந்திர அலைவு, பற்றவைப்பு இணைப்புகளில் சோர்வு, செப்பு மின்கம்பிகளில் கடினமாதல் மற்றும் இயந்திரப் பிணைப்பான்கள் தளர்வது போன்றவற்றுக்கு வழிவகுக்கும். இதைக் குறைப்பதற்காக, கையடக்க மின்னேற்றிகள் "தணிப்புச் சட்டகம்" என்ற தத்துவத்துடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

• தொட்டிச் செடிகளுக்கான கலவைகள்:மின்தூண்டிகள் மற்றும் மின்மாற்றிகள் போன்ற முக்கியக் கூறுகள், பெரும்பாலும் வெப்பத்தைக் கடத்தும் சிலிக்கான் உறையில் மூடப்படுகின்றன. இது வெப்பத்தை வெளியேற்ற உதவுவது மட்டுமின்றி, உள்ளக அதிர்வுகளால் பாதிக்கப்படாத ஓர் ஒற்றைக்கல் கட்டமைப்பையும் உருவாக்குகிறது.
• நைலாக் ஃபாஸ்டெனெர்கள் மற்றும் லாக்டைட்:பல வருடப் போக்குவரத்தின் போதும் அதன் உறையின் உறுதித்தன்மை பராமரிக்கப்படுவதை உறுதி செய்வதற்காக, ஒரு கையடக்க சாதனத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு திருகாணியும் பொதுவாகத் திரிப்புப் பூட்டுத் திரவம் அல்லது தானாகப் பூட்டிக்கொள்ளும் நட்டுகள் கொண்டு இறுக்கப்படும்.
• பற்றவைப்பு இணைப்பின் நம்பகத்தன்மை:அதிக வெள்ளி உள்ளடக்கம் கொண்ட பற்றாசு மற்றும் குறிப்பிட்ட PCB பூச்சுகளின் (ENIG – எலக்ட்ரோலெஸ் நிக்கல் இமர்ஷன் கோல்ட் போன்றவை) பயன்பாடு, அதிக G-அதிர்ச்சி நிகழ்வுகளின் போது செயலிழக்கக்கூடிய உடையக்கூடிய உலோகக்கலவை அடுக்குகளின் உருவாக்கத்தைத் தடுக்க உதவுகிறது.

5.2 வீழ்ச்சிச் சோதனை: 1-மீட்டர் சவாலை வெல்வது

ஒரு கையடக்க DC சார்ஜர், ஒரு சாதாரண சரக்கு இறக்கும் தளம் அல்லது டிரக்கின் பின்பக்கக் கதவிலிருந்து விழும்போது ஏற்படும் அதிர்வைத் தாங்க வேண்டும்—பொதுவாக இது 1 முதல் 1.5 மீட்டர் தூரம் வரை விழும். இதற்கு ஒரு நுட்பமான ஆற்றல்-உறிஞ்சும் உத்தி தேவைப்படுகிறது. இதன் வெளிப்புற உறை பெரும்பாலும் மூலைகளில் "நசுங்கும் பகுதிகள்" அல்லது எலாஸ்டோமர் பம்பர்களுடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. உள்ளே, கனமான பாகங்கள் (பிரதான மின்மாற்றி போன்றவை) அதிர்வுகளைத் தனிமைப்படுத்தும் தாங்கிகளில் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. கீழே விழும் நிகழ்வில், இயக்க ஆற்றலானது எளிதில் உடையக்கூடிய SiC குறைக்கடத்தி அச்சுகளுக்கோ அல்லது கட்டுப்பாட்டுப் பலகையின் செராமிக் அடுக்குகளுக்கோ நேரடியாகச் செலுத்தப்படுவதற்குப் பதிலாக, இந்தத் தாங்கிகளின் உருக்குலைவின் மூலம் சிதறடிக்கப்பட வேண்டும். பொறியியல் குழுக்கள் இந்தத் தாக்கங்களை உருவகப்படுத்த ஃபைனைட் எலிமென்ட் அனாலிசிஸ் (FEA) முறையைப் பயன்படுத்துகின்றன; இதன் மூலம், சேசிஸ் வளைந்து அல்லது விரிசல் ஏற்படக்கூடிய சாத்தியமான அழுத்தச் செறிவுகளை அடையாளம் காண்கின்றன.

5.3 சுற்றுச்சூழல் மூடல் மற்றும் உட்புகல் பாதுகாப்பு (IP)

கையடக்கத்தன்மை என்பது பெரும்பாலும் மழை, பனி அல்லது தூசி நிறைந்த சூழல்களில் வெளிப்புறப் பயன்பாட்டைக் குறிக்கிறது. காற்றோட்டத்தின் தேவை காரணமாக, அதிக சக்தி வாய்ந்த சாதனத்தில் IP54 அல்லது IP65 மதிப்பீட்டை அடைவது இயல்பாகவே கடினமானது.

• சிக்கலான பாதை காற்றோட்டம்:வடிவமைப்பாளர்கள், காற்றைச் செல்ல அனுமதிக்கும் அதே வேளையில், நீர்த்துளிகள் மற்றும் தூசித் துகள்களைத் தடுப்புகளில் மோதி வெளியேறச் செய்யும் சிக்கலான “சிக்கலான பாதை” போன்ற காற்றுக் குழாய்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.
• இணக்கப் பூச்சு:குளிர்ச்சியான சேவை வாகனத்திலிருந்து, வெப்பமான மற்றும் ஈரப்பதமான தொழிற்சாலை வளாகத்திற்கு ஒரு சாதனம் நகர்த்தப்படும்போது ஏற்படும் பொதுவான பிரச்சனையான, ஆவி சுருங்குதலால் உண்டாகும் குறுக்குச் சுற்றுகளைத் தடுப்பதற்காக, அனைத்து உள் PCB-களும் நீர் விலக்கும் இணக்கப் பூச்சு கொண்டு பூசப்பட்டுள்ளன.

அத்தியாயம் 6: நெறிமுறை இடைசெயல்தன்மை: பன்முகத் தரநிலை தகவமைப்பு ஏரணம் (NACS, CCS1/2, GBT, CHAdeMO)

கையடக்க DC சார்ஜிங்கின் மிக முக்கியமான இலக்கு என்பது உலகளாவிய இணக்கத்தன்மை ஆகும். உலகமயமாக்கப்பட்ட சந்தையில், ஐரோப்பாவில் உள்ள ஒரு சேவை வழங்குநர் டெஸ்லா (NACS/CCS2), ID.4 (CCS2) மற்றும் நிசான் லீஃப் (CHAdeMO) ஆகியவற்றை சார்ஜ் செய்ய வேண்டியிருக்கலாம், அதே நேரத்தில் ஆசியாவில் உள்ள ஒரு வாகனக் குழு மேலாளர் BYD டிரக்குகளை (GB/T) கையாள வேண்டியிருக்கலாம்.

6.1 தகவல் தொடர்பு நுழைவாயில் சவால்

ஒவ்வொரு மின்னேற்றத் தரநிலையும் ஒரு தனித்துவமான இடைமாற்ற நெறிமுறையைக் கொண்டுள்ளது.

• CCS (ஒருங்கிணைந்த மின்னேற்ற அமைப்பு):ISO 15118 அல்லது DIN 70121 தரநிலைகளைப் பின்பற்றி, கண்ட்ரோல் பைலட் (CP) பின் வழியாக பவர் லைன் கம்யூனிகேஷனை (PLC) இது பயன்படுத்துகிறது. இதில் சார்ஜருக்கும் காருக்கும் இடையே சிக்கலான IPv6 அடிப்படையிலான வலையமைப்பு அடங்கும்.
• GB/T (சீனா):தகவல்தொடர்புக்காக ஒரு பிரத்யேக CAN (கட்டுப்படுத்தி பகுதி வலையமைப்பு) பஸ்ஸை இது சார்ந்துள்ளது. இந்த இணைப்புப் பரிமாற்றம், தொடர்ச்சியான தனித்தனி மின்னழுத்த நிலைகள் மற்றும் CAN செய்திகள் மூலம் துல்லியமாக வரையறுக்கப்படுகிறது.
• NACS (டெஸ்லா):வரலாற்று ரீதியாக ஒரு தனியுரிம நெறிமுறையைப் பயன்படுத்தி வந்தது, ஆனால் இப்போது வேறுபட்ட பௌதீக இணைப்பியுடன் இருந்தாலும், CCS-ஐப் போன்ற அதே PLC-அடிப்படையிலான தகவல்தொடர்புக்கு மாறி வருகிறது.

ஒரு யுனிவர்சல் போர்ட்டபிள் சார்ஜரில் மல்டி-புரோட்டோகால் கேட்வே இடம்பெற்றிருக்க வேண்டும். இது பொதுவாக, PLC மோடம்களுக்கும் CAN டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கும் இடையில் நிகழ்நேரத்தில் மாறக்கூடிய அதிவேக ARM Cortex-M7 அல்லது அதுபோன்ற மைக்ரோகண்ட்ரோலரில் செயல்படுத்தப்படுகிறது.

6.2 தகவமைப்பு வன்பொருள்: பரிமாற்றக்கூடிய கேபிள் அமைப்பு

இயங்குதன்மைக்கு, பௌதீக இடைமுகமே மிகவும் வெளிப்படையான தடையாக உள்ளது. உயர்தர கையடக்க சார்ஜர்கள், மாற்றக்கூடிய கேபிள் அமைப்பைப் பயன்படுத்துகின்றன. அந்த சாதனம், எந்தக் கேபிள் இணைக்கப்பட்டுள்ளது என்பதை (இணைப்பியில் உள்ள ID மின்தடை அல்லது RFID குறிச்சொல் வழியாக) கண்டறிந்து, அதன் உள்ளக தர்க்கத்தை தானாகவே மறுசீரமைக்கிறது.

• டைனமிக் மின்னழுத்த அளவீடு:சார்ஜரானது, வன்பொருள் மாற்றங்கள் ஏதுமின்றி, 200V (பழைய ஹைப்ரிட் கார்களுக்கு) முதல் 1000V (போர்ஷே டைகான் அல்லது லூசிட் ஏர் போன்ற நவீன 800V கட்டமைப்புகளுக்கு) வரையிலான மின்னழுத்தத்தை வழங்கக்கூடியதாக இருக்க வேண்டும்.
• பிளக்கில் வெப்பக் கண்காணிப்பு:கையடக்க சார்ஜர்கள் எடையைக் குறைப்பதற்காக கேபிளின் மின்னோட்டத் தாங்கும் திறனின் வரம்புகளை அடிக்கடி மீறுவதால், நீண்ட நேரம் அதிக மின்னோட்டம் பாயும்போது ஏற்படும் அதிக வெப்பத்தைத் தடுக்க, இந்த அமைப்பு NACS அல்லது CCS பிளக்கில் பதிக்கப்பட்டுள்ள வெப்பநிலை உணரிகளின் தகவல்களைக் கண்டறிய வேண்டும்.

6.3 மென்பொருள் வரையறுக்கப்பட்ட மின்னேற்றம்

கையடக்கத்தன்மையின் எதிர்காலம் “மென்பொருள்-வரையறுக்கப்பட்ட மின்னேற்றத்தில்” அடங்கியுள்ளது. மென்பொருளைப் புதுப்பிப்பதன் மூலம், ஒரு கையடக்க சாதனம் வன்பொருளில் பெரிய மாற்றங்கள் தேவைப்படாமல், புதிய வாகன மாடல்களையோ அல்லது மாறிவரும் தரநிலைகளையோ ஆதரிக்க முடியும். இது குறிப்பாக பிளக் & சார்ஜ் (ISO 15118-20) அம்சத்திற்கு மிகவும் முக்கியமானது. ஏனெனில், இது அட்டை அல்லது செயலி இல்லாமல் தானியங்கி அங்கீகாரம் மற்றும் கட்டண வசூலை அனுமதிக்கிறது. இந்த அம்சத்திற்கு சிக்கலான சான்றிதழ் கையாளுதல் மற்றும் மறைகுறியாக்கப்பட்ட தகவல் தொடர்பு தேவைப்படுகிறது. ஒரு கையடக்க மின்னேற்றியைப் பொறுத்தவரை, இந்த மென்பொருள் வலிமை என்பது வெறும் ஒரு அம்சம் மட்டுமல்ல; இன்றைய தரநிலை நாளையே காலாவதியாகிவிடக்கூடிய, வேகமாக மாறிவரும் சந்தையில் நீண்ட ஆயுளுக்கு இது ஒரு அவசியமான தேவையாகும்.

அத்தியாயம் 7: மின்கட்டமைப்புச் சார்பின்மை: தொடக்க ஆற்றல் திறன்கள் மற்றும் மின்கட்டமைப்புக்கு அப்பாற்பட்ட ஆற்றல் மேலாண்மை

நவீன கையடக்க DC சார்ஜரின் மிக முக்கியமான திறன்களில் ஒன்று, மின்சாரக் கட்டமைப்பு பாதிக்கப்பட்டிருக்கும் அல்லது முற்றிலும் இல்லாத சூழல்களில் செயல்படும் அதன் திறனாகும். "கட்டமைப்பைப் பின்பற்றும்" சாதனத்திலிருந்து "கட்டமைப்பை உருவாக்கும்" அல்லது "கட்டமைப்பைச் சாராத" ஒரு சாதனமாக மாறும் இந்த மாற்றத்திற்கு, அதன் உள்ளக ஆற்றல் மின்னணுவியல் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பின் ஒருங்கிணைப்பு ஆகியவற்றில் ஒரு நுட்பமான மறுசிந்தனை தேவைப்படுகிறது.

7.1 “பிளாக் ஸ்டார்ட்” தர்க்கத்தின் பொறியியல்

பாரம்பரிய மின் அமைப்புகளில், "பிளாக் ஸ்டார்ட்" என்பது வெளிப்புற மின் பரிமாற்ற வலையமைப்பைச் சார்ந்திருக்காமல், ஒரு மின் நிலையத்தையோ அல்லது மின் கட்டமைப்பின் ஒரு பகுதியையோ மீண்டும் செயல்பாட்டிற்குக் கொண்டுவரும் செயல்முறையைக் குறிக்கிறது. ஒரு கையடக்க DC சார்ஜரைப் பொறுத்தவரை, பிளாக் ஸ்டார்ட் திறன் என்பது, பிரதான மின் இணைப்பு துண்டிக்கப்பட்டிருக்கும்போதும் கூட, அந்த சாதனம் தனது உள்ளக மின்கலன்களை அல்லது அதனுடன் இணைக்கப்பட்ட ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பை (ESS) மட்டும் பயன்படுத்தி மின்னேற்றும் அமர்வைத் தொடங்க முடியும் என்பதாகும்.

தொழில்நுட்பச் சவாலானது “முன் மின்னேற்றம்” மற்றும் “துவக்க” கட்டங்களில் அடங்கியுள்ளது.

• உள்ளக பராமரிப்பு அதிகாரம்:கட்டுப்பாட்டுப் பலகைகள், தகவல் தொடர்பு மோடம்கள் மற்றும் குளிரூட்டும் விசிறிகளுக்கு நிலையான 12V அல்லது 24V மின்சாரம் தேவைப்படுகிறது. மின் கட்டத்தைச் சாராத ஒரு கையடக்க சார்ஜரில், அமைப்பைச் செயல்பட வைப்பதற்காக உயர் மின்னழுத்த ஆற்றல் சேமிப்பகத்திலிருந்து மின்சாரத்தைப் பெறக்கூடிய ஒரு சிறிய துணை மின்கலம் அல்லது ஒரு DC-DC மாற்றி இருக்க வேண்டும்.
• திடீர் வருகை தற்போதைய மேலாண்மை:ஒரு வாகன பேட்டரி அல்லது ESS உடன் இணைக்கும்போது, ​​ஏற்படக்கூடிய பெரும் உள்ளீட்டு மின்னோட்டங்கள் குறைக்கடத்திகளை அழித்துவிடும். பிரதான காண்டாக்டர்கள் மூடுவதற்கு முன்பு, DC இணைப்பின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்தத்தைப் படிப்படியாகச் சமன் செய்வதற்காக, உயர்-சக்தி மின்தடையங்களைப் பயன்படுத்தும் ஒரு துல்லியமான முன்-மின்னேற்றச் சுற்றை பிளாக் ஸ்டார்ட் லாஜிக் கொண்டிருக்க வேண்டும்.
• செயற்கை கட்டம் உருவாக்கம்:கையடக்க சாதனம் ஏசி மின்சாரத்தையும் (V2L – வாகனத்திலிருந்து சுமைக்கு) வழங்க வடிவமைக்கப்பட்டிருந்தால், அது சாதாரண சர்க்யூட் பிரேக்கர்களை ட்ரிப் செய்வதற்குத் தேவையான ஃபால்ட்-கரண்ட் திறனுடன், ஒரு தூய்மையான 50Hz/60Hz சைன் அலையை உருவாக்கும் திறன் கொண்ட ஒரு இன்வெர்ட்டர் ஸ்டேஜைக் கொண்டிருக்க வேண்டும் — இந்தப் பணிக்கு உயர் செயல்திறன் கொண்ட டிஎஸ்பி (டிஜிட்டல் சிக்னல் பிராசஸிங்) கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது.

7.2 நகரும் ஆற்றல் சேமிப்பு (ESS) உடன் ஒருங்கிணைப்பு

ஒரு கையடக்க DC சார்ஜர் பெரும்பாலும் டிரெய்லரில் பொருத்தப்பட்ட அல்லது வேனுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புடன் இணைக்கப்படுகிறது. இது, ஒரு பாலைவனத்தின் நடுவிலோ அல்லது பேரிடர் மண்டலத்திலோ நூற்றுக்கணக்கான கிலோவாட்களை வழங்கக்கூடிய ஒரு "நகரும் ஆற்றல் வங்கியை" உருவாக்குகிறது.

• DC-இணைப்பு மற்றும் AC-இணைப்பு கட்டமைப்புகள்:ஏசி-கப்பிள்டு அமைப்பில், பேட்டரியானது ஒரு இன்வெர்ட்டர் வழியாக மின்னிறக்கம் அடைந்து ஏசி சக்தியை உருவாக்குகிறது, அதை சார்ஜர் வாகனத்திற்காக மீண்டும் டிசியாக மாற்றுகிறது. இதில் பல மாற்றும் படிநிலைகளும் கணிசமான ஆற்றல் இழப்பும் அடங்கும். நவீன கையடக்க அமைப்புகள் "டிசி-கப்பிள்டு" கட்டமைப்புகளை விரும்புகின்றன, இதில் சேமிப்பு பேட்டரியும் சார்ஜரும் ஒரு பொதுவான உயர்-மின்னழுத்த டிசி பஸ்ஸைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன. இது செயல்திறனை 5-10% அதிகரிப்பதோடு, தேவையற்ற டிரான்ஸ்ஃபார்மர் நிலைகளை நீக்குவதன் மூலம் அமைப்பின் ஒட்டுமொத்த எடையையும் குறைக்கிறது.
• டைனமிக் லோட் பேலன்சிங்:மின்சாரக் கட்டமைப்புடன் தொடர்பில்லாமல் இயங்கும்போது, ​​ஆதாரம் (சேமிப்பு மின்கலம்) வரையறுக்கப்பட்டதாகும். சார்ஜரின் மென்பொருளானது, சேமிப்பு மின்கலத்தின் மின்னேற்ற நிலை (SoC), வெப்பநிலை மற்றும் பயணத்தின் எதிர்பார்க்கப்படும் கால அளவு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் மின்னேற்றும் வீதத்தை மாறும் தன்மையுடன் சரிசெய்ய வேண்டும்.

7.3 சூரிய ஆற்றல் மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஒருங்கிணைப்பு

தொலைதூர ஆராய்ச்சி நிலையங்கள் அல்லது இராணுவ முகாம்கள் போன்ற நீண்ட கால மின்சார இணைப்பு இல்லாத பயன்பாடுகளுக்காக, கையடக்க DC சார்ஜர்களில் அதிகபட்ச மின்புள்ளி கண்காணிப்பு (MPPT) உள்ளீடுகள் பொருத்தப்படுகின்றன. இது சூரிய மின் தகடுகளை நேரடியாக DC பஸ்ஸில் செலுத்த அனுமதிக்கிறது, இதன் மூலம் உள்ளக சேமிப்பகத்தை மெதுவாக சார்ஜ் செய்கிறது அல்லது வாகனத்தின் சார்ஜிங் அமர்வுக்கு ஒரு "ஊக்கத்தை" வழங்குகிறது. இந்த பல-மூல ஆற்றல் மேலாண்மைக்கு, சார்ஜிங் வேகம் மற்றும் அமைப்பின் நீண்ட ஆயுளை மேம்படுத்துவதற்காக, சூரிய ஆற்றல், பேட்டரி மற்றும் (கிடைத்தால்) ஜெனரேட்டர் உள்ளீடுகளுக்கு இடையில் சமநிலைப்படுத்தக்கூடிய ஒரு அதிநவீன மையக் கட்டுப்படுத்தி தேவைப்படுகிறது.

அத்தியாயம் 8: வியூக ரீதியான நிலைநிறுத்தம்: இராணுவ நடவடிக்கைகள் மற்றும் அவசரகாலப் பேரிடர் மீட்பு ஆகியவற்றில் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஆய்வு வழக்குகள்

DC சார்ஜிங் தொழில்நுட்பத்தின் எளிதில் எடுத்துச்செல்லும் தன்மையும், விரைவாகப் பயன்படுத்தும் திறனும், அதனை ஒரு வணிக ஆடம்பரப் பொருள் என்ற நிலையிலிருந்து ஒரு மூலோபாயத் தேவை என்ற நிலைக்கு உயர்த்தியுள்ளன. அதிக முக்கியத்துவம் வாய்ந்த சூழல்களில், ஆற்றலை உருவாக்கும் திறனைப் போலவே, அதை நகர்த்தும் திறனும் முக்கியமானதாகும்.

8.1 இராணுவப் பயன்பாடுகள்: மௌன தளவாடப் புரட்சி

நவீன போர்க்களம் அதிகளவில் மின்மயமாகி வருகிறது. உளவு ட்ரோன்கள் மற்றும் ரோபோ தரை வாகனங்கள் (UGVகள்) முதல் கலப்பின-மின்சார தந்திரோபாய டிரக்குகள் வரை, "தந்திரோபாய முனையில்" உயர்-சக்தி நேர் மின்னோட்ட ஆற்றலுக்கான தேவை விண்ணை முட்டும் அளவுக்கு உயர்ந்து வருகிறது.

• மறைவுத்தன்மை மற்றும் வெப்ப அடையாளங்கள்:பாரம்பரிய டீசல் ஜெனரேட்டர்கள் அதிக சத்தம் எழுப்புவதோடு, மிகப்பெரிய வெப்ப அடையாளத்தையும் உருவாக்குகின்றன. இதனால், அவை அகச்சிவப்பு உணரிகளுக்கு எளிதான இலக்காகின்றன. ஒரு கையடக்க DC சார்ஜரை, சத்தம் இல்லாத பேட்டரி சேமிப்பு அலகுடன் இணைப்பது, மின்சார சாதனங்களுக்கு "மௌனக் கண்காணிப்பு" மற்றும் இரகசிய மின்னேற்றத்தை சாத்தியமாக்குகிறது.
• வணிகத் தரநிலைகளுக்கு அப்பாற்பட்ட உறுதியாக்கல்:இராணுவத் தரத்திலான கையடக்க சார்ஜர்கள் MIL-STD-810H தரத்தை பூர்த்தி செய்ய வேண்டும். இத்தரம், உப்புப் புகை, அதீத உயரம் மற்றும் அணு நிகழ்வுகளால் உருவாகும் மின்காந்தத் துடிப்பு (EMP) ஆகியவற்றை எதிர்க்கும் திறனை உள்ளடக்கியுள்ளது. இதன் உறை பொதுவாக ஒரு ஃபாரடே கூண்டாக இருக்கும், இது உள்ளே இருக்கும் SiC மின்னணு பாகங்களை வெளிப்புறத் தலையீடுகளிலிருந்து பாதுகாக்கிறது.
• மைக்ரோகிரிட் ஒருங்கிணைப்பு:ஒரு முன்னணி செயல்பாட்டுத் தளத்தில் (FOB), கையடக்க DC சார்ஜர்களின் தொகுப்பை வலையமைத்து ஒரு நுண்மின்கட்டமைப்பை உருவாக்க முடியும். இது, தளபதிக்கு உயிர் காக்கும் அமைப்புகள் அல்லது தகவல் தொடர்பு வரிசைகளுக்கு ஆற்றலுக்கு முன்னுரிமை அளிக்கவும், பணி அளவுருக்கள் அனுமதிக்கும்போது மட்டுமே உபரி ஆற்றலை வாகனங்களை மின்னேற்றம் செய்யத் திருப்பிவிடவும் வழிவகுக்கிறது.

8.2 பேரிடர் மீட்பு மற்றும் மனிதாபிமான உதவி

சூறாவளி, நிலநடுக்கம் அல்லது காட்டுத்தீ போன்றவற்றால் உள்ளூர் மின் கட்டமைப்பு செயலிழக்கும்போது, ​​மருந்துகள், உணவு மற்றும் மீட்புப் பணியாளர்களைக் கொண்டு செல்வது ஒரு சவாலாகிறது. மீட்புக் குழுக்கள் மின்சார வாகனங்களுக்கு மாறும்போது, ​​“அவசரகால நடமாடும் மின்னேற்றி”யின் தேவை இன்றியமையாததாகிறது.

• விரைவான வரிசைப்படுத்தல் தர்க்கம்:ஒரு கையடக்க DC சார்ஜரை ஹெலிகாப்டர் மூலம் பேரிடர் பகுதிக்குள் இறக்கி, தரையிறங்கிய சில நிமிடங்களிலேயே அதைச் செயல்பட வைக்க முடியும். பல்வேறு உள்ளீட்டு மின்னழுத்தங்களில் (சேதமடைந்த உள்ளூர் மின்கட்டமைப்புகள் அல்லது பழைய ஜெனரேட்டர்களில் இருந்து வரும் தரம் குறைந்த மின்சாரம் உட்பட) செயல்படும் அதன் திறன், அரசு சாரா நிறுவனங்கள் மற்றும் அவசரகால சேவைகளுக்கு இதனை ஒரு விலைமதிப்பற்ற கருவியாக ஆக்குகிறது.
• வாகனத்திலிருந்து எல்லாவற்றுக்குமான இணைப்பு (V2X) ஒரு உயிர்நாடியாக:பேரிடர் சூழ்நிலையில், ஒரு கையடக்க DC சார்ஜர் தலைகீழாகச் செயல்பட முடியும். அது ஒரு பெரிய மின்சார வாகனத்திலிருந்து (போக்குவரத்துப் பேருந்து அல்லது மின்சார டிரக் போன்றவை) ஆற்றலைப் பெற்று, ஒரு கள மருத்துவமனை அல்லது நடமாடும் தகவல் தொடர்பு மையத்தை இயக்குவதற்குத் தேவையான உயர்-சக்தி AC வெளியீட்டை வழங்க முடியும். இது பேரிடர் மண்டலத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு மின்சார வாகனத்தையும் திறம்பட ஒரு நடமாடும் மின் நிலையமாக மாற்றுகிறது.

8.3 வாகன மீட்பு மற்றும் சாலையோர உதவி

வணிகத் துறையைப் பொறுத்தவரை, இதன் முதன்மைப் பயன்பாடு “மீட்பு மின்னேற்றம்” ஆகும். பரபரப்பான நெடுஞ்சாலையில் ஒரு மின்சார வாகனத்தின் மின்சக்தி தீர்ந்துவிடும்போது, ​​அதை மீண்டும் விரைவாக இயக்குவதற்கு ஒரு கையடக்க DC சார்ஜர் மட்டுமே ஒரே வழியாகும்.

• “ஒரு கேலன் எலக்ட்ரான்கள்” கருத்துரு:சாலையோர உதவி வாகனங்கள் இப்போது 20kW-50kW திறன் கொண்ட கையடக்க அலகுகளைக் கொண்டுள்ளன. 10 நிமிடங்களுக்குள் வெறும் 5-10kWh ஆற்றலை (ஒரு கேலன் பெட்ரோலுக்குச் சமமானது) வழங்குவது, வாகனத்தை அருகிலுள்ள நிரந்தர அதிவேக சார்ஜருக்குக் கொண்டு செல்லப் போதுமானது. இதற்கு, ஒருவரால் கையாளக்கூடிய அளவுக்குச் சிறியதாகவும், வாகனத்தின் பேட்டரி மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும்போதும் அதிக மின்னோட்டத்தைத் தக்கவைக்கும் அளவுக்குச் சக்திவாய்ந்ததாகவும் உள்ள ஒரு அலகு தேவைப்படுகிறது.
• தரவுப் பதிவு மற்றும் கட்டண வசூல்:ஒரு சேவைச் சூழலில், கையடக்க சார்ஜர் ஒவ்வொரு அமர்வையும் பதிவுசெய்து, கட்டணம் மற்றும் சாதன மேலாண்மைக்காக அந்தத் தரவை LTE/5G வழியாக மத்திய அலுவலகத்திற்கு அனுப்ப வேண்டும். இதற்கு, சார்ஜரின் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட, பாதுகாப்பான, “எப்போதும் இயங்கும்” இணைப்புத் தொகுதி ஒன்று தேவைப்படுகிறது.

அத்தியாயம் 9: பொருளாதார ஒருங்கிணைப்பு: நகரும் மெய்நிகர் மின் உற்பத்தி நிலைய (VPP) அலகுகளாக கையடக்க சார்ஜர்கள்

கையடக்க DC சார்ஜர்களின் எண்ணிக்கை அதிகரித்து வருவதால், அவை எளிய ஆற்றல் நுகர்வோர் என்ற நிலையிலிருந்து அதிநவீன மின்கட்டமைப்பு விளிம்புச் சொத்துக்களாக பரிணமித்து வருகின்றன. கிளவுட் அடிப்படையிலான தளங்கள் மூலம் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு கட்டுப்படுத்தப்படும்போது, ​​கையடக்க சார்ஜர்களின் ஒரு தொகுப்பு, பயன்பாட்டு மின்கட்டமைப்பிற்கு முக்கிய சேவைகளை வழங்குவதோடு, அதன் உரிமையாளருக்குக் கூடுதல் வருவாயையும் ஈட்டித் தரும் ஒரு "மெய்நிகர் மின் உற்பத்தி நிலையமாக" (VPP) மாறுகிறது.

9.1 இருவழிப் புரட்சி: மொபைல் சூழலில் V2G மற்றும் V2H

VPP ஒருங்கிணைப்பின் மையக்கருத்து இருவழி மின்சாரப் பாய்வு ஆகும். பெரும்பாலான கையடக்க சார்ஜர்கள் G2V (மின்கட்டமைப்பிலிருந்து வாகனத்திற்கு) என்ற அடிப்படையில் வடிவமைக்கப்பட்டிருந்தாலும், அடுத்த தலைமுறை உயர் ரக சாதனங்கள் “நான்கு-பகுதி” மாற்றிகளுடன் உருவாக்கப்படுகின்றன. இது, வாகனத்தின் மின்கலத்திலிருந்து மின்சாரத்தை மீண்டும் மின்கட்டமைப்பிற்கு (V2G) அல்லது ஒரு குறிப்பிட்ட கட்டிடத்திற்கு (V2H/V2B) பாய அனுமதிக்கிறது.

• மொபைல் உச்சபட்ச குறைப்பு:அதிகபட்ச தேவை நிலவும் காலங்களில், மின்சார விலைகள் உச்சத்தில் இருக்கும்போது, ​​நிறுத்தப்பட்ட மின்சார வாகனங்களுடன் இணைக்கப்பட்ட கையடக்க சார்ஜர்களின் தொகுப்பு, அந்த ஆலையின் மைக்ரோகிரிட்டிற்கு ஆற்றலை மீண்டும் செலுத்த முடியும். இது, தொழிற்சாலைகள் பயன்பாட்டு நிறுவனங்களுக்குச் செலுத்தும் "தேவைக் கட்டணங்களைக்" குறைத்து, முதலீட்டின் மீதான குறிப்பிடத்தக்க வருவாயை (ROI) வழங்குகிறது.
• அதிர்வெண் ஒழுங்குமுறை:மின் கட்டமைப்பின் நிலைத்தன்மை, ஒரு துல்லியமான அதிர்வெண்ணை (50/60Hz) பராமரிப்பதைப் பொறுத்தது. ஒரு மில்லி விநாடிக்கும் குறைவான நேரத்தில் செயல்படும் கையடக்க DC சார்ஜர்கள், "முதன்மை அதிர்வெண் கட்டுப்பாட்டிற்கு" மிகவும் ஏற்றவை. மின் கட்டமைப்பு சமிக்ஞைகளுக்கு ஏற்ப அவற்றின் மின்னேற்றம் அல்லது மின்னிறக்க விகிதத்தை சிறிதளவு சரிசெய்வதன் மூலம், பாரம்பரிய அனல் மின் நிலையங்களை விட இவை மின் கட்டமைப்பை மிகவும் திறம்பட நிலைப்படுத்த உதவுகின்றன.

9.2 ஒரு மொபைல் VPP-யின் மென்பொருள் அடுக்கு

ஒரு வன்பொருளை VPP முனையாக மாற்றுவதற்கு ஒரு சிக்கலான மென்பொருள் கட்டமைப்பு தேவைப்படுகிறது:

• ஒருங்கிணைப்பாளர் இடைமுகம்:சார்ஜரானது OCPP 2.0.1 அல்லது IEEE 2030.5 போன்ற நெறிமுறைகளைப் பயன்படுத்தி ஒரு மைய ஒருங்கிணைப்பாளருடன் தொடர்பு கொள்ள வேண்டும். இது, பயன்பாட்டு நிறுவனம் கையடக்கச் சாதனங்களின் தொகுப்பின் “கிடைக்கக்கூடிய திறனை” நிகழ்நேரத்தில் காண அனுமதிக்கிறது.
• சுகாதார நிலை (SoH) பாதுகாப்பு:மின் கட்டமைப்பு சேவைகளுக்காக ஒரு வாகனத்தின் மின்கலத்தை முழுமையாகப் பயன்படுத்துவது, அதன் சிதைவை விரைவுபடுத்தக்கூடும். மின் கட்டமைப்பு சேவைகள் ஒருபோதும் வாகனத்தின் முதன்மைப் பணியையோ அல்லது அதன் மின்கலங்களின் நீண்டகால ஆரோக்கியத்தையோ பாதிக்காது என்பதை உறுதிசெய்யும் “பேட்டரி கார்டு” வழிமுறைகளை VPP தர்க்கம் கொண்டிருக்க வேண்டும்.
• எட்ஜில் இணையப் பாதுகாப்பு:VPP முனைகள் முக்கிய உள்கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளதால், அவை இணையவழித் தாக்குதல்களுக்கு அதிக மதிப்புள்ள இலக்குகளாக உள்ளன. மின்கட்டமைப்பு கட்டுப்பாட்டு சமிக்ஞைகளுக்கு அங்கீகரிக்கப்படாத அணுகலைத் தடுக்க, கையடக்க DC சார்ஜர்கள் வன்பொருள் அடிப்படையிலான ரூட் ஆஃப் டிரஸ்ட் (RoT), மறைகுறியாக்கப்பட்ட பூட்லோடர்கள் மற்றும் பாதுகாப்பான தகவல் தொடர்பு வழிகளைச் செயல்படுத்த வேண்டும்.

9.3 இயங்குதிறனைப் பணமாக்குதல்: “சேவையாகக் கட்டணம் வசூலித்தல்” (CaaS) மாதிரி

VPP திறன், கையடக்க மின்னேற்றியின் பொருளாதாரத்தையே மாற்றுகிறது. ஒரு வாகனக் குழுமத்தை இயக்குபவர் இப்போது "சேவையாக மின்னேற்றம்" (Charging-as-a-Service) என்ற சேவையை வழங்க முடியும். இதில், மின்கட்டமைப்புச் சேவைகளிலிருந்து கிடைக்கும் வருவாயைக் கொண்டு மின்னேற்றத்திற்கான செலவு மானியமாக வழங்கப்படுகிறது. இது, கையடக்க நேரடி மின்னோட்ட (DC) உள்கட்டமைப்பை ஒரு செயல்பாட்டுத் தேவையாக மட்டுமல்லாமல், இலாபகரமான ஒரு நிதிச் சொத்தாகவும் ஆக்குகிறது.

அத்தியாயம் 10: எதிர்கால எல்லைகள்: திட நிலை சேமிப்பக ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு வழி சுமை சமநிலைப்படுத்தல்

கையடக்க DC மின்னேற்றத்தின் போக்கு, இன்னும் அதிக ஆற்றல் அடர்த்திகள் மற்றும் மேலும் தன்னாட்சி செயல்பாட்டை நோக்கியே செல்கிறது. நாம் “திறன்மிகு கையடக்க ஆற்றல்” சகாப்தத்தில் நுழைகிறோம்.

10.1 திட நிலை பேட்டரி ஒருங்கிணைப்பு

தற்போதைய கையடக்க சார்ஜர்கள், தங்களின் உள்ளக சேமிப்பிற்காக லித்தியம்-அயன் அல்லது LiFePO4 (LFP) பேட்டரிகளைச் சார்ந்துள்ளன. அடுத்தகட்ட முன்னேற்றம் என்பது திடநிலை பேட்டரிகளின் (SSB) ஒருங்கிணைப்பாக இருக்கும்.

• அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி:SSB-களால், பாரம்பரிய திரவ-மின்பகுளி மின்கலன்களை விட இரண்டு மடங்கு ஆற்றல் அடர்த்தியை வழங்க முடியும். இது, தற்போதைய அலகுகளின் அளவில் பாதியாக இருக்கும் 100kW+ திறன் கொண்ட கையடக்க சார்ஜர்களை உருவாக்க வழிவகுக்கும்.
• மேம்படுத்தப்பட்ட பாதுகாப்பு:திடநிலை மின்பகுளிகள் தீப்பற்றாதவை என்பதால், நிலத்தடிச் சுரங்கங்கள் அல்லது சரக்கு விமானங்கள் போன்ற உணர்திறன் மிக்க சூழல்களில் கொண்டு செல்வதற்கு அவை மிகவும் பாதுகாப்பானவை.
• தீவிர வெப்பநிலை செயல்திறன்:SSB-கள் கடும் குளிர் மற்றும் வெப்பத்தில் மிகவும் திறம்படச் செயல்படுவதால், கையடக்க அலகுகளின் பயன்பாட்டு வரம்பை ஆர்க்டிக் மற்றும் சஹாரா சூழல்கள் வரை விரிவுபடுத்துகின்றன.

10.2 ஆற்றல் மேலாண்மையில் செயற்கை நுண்ணறிவு மற்றும் இயந்திர கற்றல்

கையடக்க சார்ஜர்கள் பெரிய சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளின் ஒரு அங்கமாக மாறும்போது, ​​ஆற்றல் ஓட்டத்தை நிர்வகிப்பதில் செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) ஒரு முக்கியப் பங்கை வகிக்கும்.

• முன்கணிப்பு பராமரிப்பு:இயந்திர கற்றல் வழிமுறைகள், SiC தொகுதிகளிலிருந்து வரும் உயர் அதிர்வெண் நிலைமாற்றத் தரவுகளைப் பகுப்பாய்வு செய்து, பழுதுகள் ஏற்படுவதற்கு முன்பே அவற்றைக் கணிக்கும். உதாரணமாக, LLC மாற்றியின் ஒத்ததிர்வு அதிர்வெண்ணில் ஏற்படும் ஒரு சிறிய மாற்றம், தரம் குறைந்து வரும் மின்தேக்கியைக் குறிக்கக்கூடும், இது ஒரு பராமரிப்பு எச்சரிக்கையைத் தூண்டும்.
• தன்னியக்க சுமை முன்னறிவிப்பு:சாதனத்தின் உள்ளக மின்கலத்தை மின்னேற்றம் செய்வதற்கான சிறந்த நேரத்தைத் தீர்மானிக்க, செயற்கை நுண்ணறிவால் முந்தைய மின்னேற்ற முறைகளையும் உள்ளூர் மின் கட்டமைப்பு நிலைமைகளையும் பகுப்பாய்வு செய்ய முடியும். ஒரு பெரிய புயல் கணிக்கப்பட்டால், மின்சார விலைகள் அதிகமாக இருந்தாலும், அவசரகாலப் பயன்பாட்டிற்காக சேமிப்பகத்தை 100% செயல்பாட்டில் (SoC) வைத்திருப்பதற்கு அந்தச் செயற்கை நுண்ணறிவு முன்னுரிமை அளிக்கக்கூடும்.
• டைனமிக் நெறிமுறை உகப்பாக்கம்:சார்ஜர் உற்பத்தியாளரால் அதிகாரப்பூர்வமாகச் சோதிக்கப்படாத வாகனங்களுக்குக் கூட, செயற்கை நுண்ணறிவால் இயங்கும் தகவல் தொடர்பு நுழைவாயில்கள் புதிய வாகன மாடல்களைக் கண்டறிந்து, பேட்டரிக்கு ஏற்படும் அழுத்தத்தைக் குறைக்கும் அதே வேளையில் வேகத்தை அதிகரிக்க, சார்ஜிங் வளைவைத் தானாகவே சரிசெய்யும்.

10.3 ரோபோ மற்றும் தன்னாட்சி வரிசைப்படுத்தல்

"தன்னாட்சி மின்னேற்ற ரோபோக்களின்" முதல் முன்மாதிரிகளை நாம் ஏற்கனவே காண்கிறோம்—இவை அடிப்படையில் ஒரு AGV (தானியங்கி வழிகாட்டு வாகனம்) சேசிஸில் பொருத்தப்பட்ட, எடுத்துச் செல்லக்கூடிய DC மின்னேற்றிகள் ஆகும். இந்த அலகுகள் ஒரு வாகன நிறுத்துமிடம் அல்லது ஒரு தொழிற்சாலைத் தளத்தில் வழிசெலுத்தி, மின்னேற்றம் தேவைப்படும் வாகனத்தைக் கண்டறிந்து, ஒரு ரோபோ கையைப் பயன்படுத்தித் தங்களைத் தாங்களே மின்னேற்றிக் கொள்ளும். இது மனிதத் தலையீட்டின் தேவையை நீக்கி, மின்னேற்ற வசதியின் பயன்பாட்டை அதிகபட்சமாக்குகிறது.

அத்தியாயம் 11: முடிவுரை: நிகர-பூஜ்ஜிய மாற்றத்தில் கையடக்க DC மின்சக்தியின் மூலோபாயப் பங்கு

நீடித்த, மின்மயமாக்கப்பட்ட எதிர்காலத்திற்கான மாற்றம் என்பது முன்னெப்போதும் இல்லாத அளவிலான ஒரு தளவாடச் சவாலாகும். நிலையான உள்கட்டமைப்பு எப்போதும் அடித்தளமாக இருக்கும் என்றாலும், மின் கட்டமைப்பின் உள்ளார்ந்த விறைப்புத்தன்மைக்கு ஒரு நெகிழ்வான, நகரும் மாற்று தேவைப்படுகிறது. கையடக்க DC சார்ஜர் அந்த மாற்று ஆகும்.

SiC குறைக்கடத்திகள் அவற்றின் உச்ச வரம்பிற்குச் சோதிக்கப்படும் பொறியியல் ஆய்வகங்கள் முதல், நடமாடும் அலகுகள் ஆற்றல் உயிர்நாடியாக விளங்கும் பேரிடர் பகுதிகள் வரை, கையடக்க மின்னூக்கி ஒரு இன்றியமையாத கருவியாகத் தன்னை நிரூபித்து வருகிறது. இது உயர் சக்தி மின்னணுவியல், மேம்பட்ட இயந்திரப் பொறியியல் மற்றும் நுட்பமான மென்பொருள் தர்க்கம் ஆகியவற்றின் சங்கமத்தைப் பிரதிபலிக்கிறது.

நாம் எதிர்காலத்தை நோக்கும்போது, ​​இந்த அலகுகளின் பங்கு மேலும் விரிவடையும். அவை ஒரு நகரும் ஆற்றல் கட்டமைப்பின் "நரம்பு மண்டலமாக" மாறும்; மிகவும் தேவைப்படும் இடங்களுக்கு மின்சாரத்தைக் கொண்டு செல்வது, பயன்பாட்டு வலையமைப்பை நிலைப்படுத்துவது, மற்றும் எந்தவொரு வாகனம், ட்ரோன் அல்லது ரோபோ அமைப்பும் அதன் பணியை முடிக்கத் தேவையான ஆற்றல் இல்லாமல் ஒருபோதும் விடப்படாமல் இருப்பதை உறுதி செய்வது ஆகியவை இதன் பணிகளாகும். கச்சிதமான மின்னேற்றத் தீர்வு என்பது இனி வரைபடத்தில் ஒரு நிலையான புள்ளி அல்ல; அது பூமியில் எங்கும் நிலைநிறுத்தத் தயாராக இருக்கும் ஒரு நகரும், அறிவார்ந்த மற்றும் மீள்திறன் கொண்ட சொத்தாகும்.

ஒரு அதிநவீன கையடக்க DC சார்ஜருக்கான தொழில்நுட்ப விவரக்குறிப்புகளின் சுருக்கம்

இந்தக் கடுமையான தரநிலைகளைக் கடைப்பிடிப்பதன் மூலமும், ஆற்றல் மின்னணுவியலில் சாத்தியமானவற்றின் எல்லைகளை விரிவுபடுத்துவதன் மூலமும், இத்துறை “மின்சாரப் புரட்சி” என்பது தூய்மையானதாக மட்டுமல்லாமல், உண்மையாகவே எளிதில் எடுத்துச் செல்லக்கூடியதாகவும் இருப்பதை உறுதி செய்கிறது.

அத்தியாயம் 12: வெப்ப உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் வாழ்க்கைச் சுழற்சி பகுப்பாய்வு: உயர்-பணி சுழற்சிகளில் நீண்ட ஆயுளை உறுதி செய்தல்

ஒரு கையடக்க DC சார்ஜரின் உறுதித்தன்மையை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ள, அதன் உச்சபட்ச செயல்திறனையும் தாண்டி, ஆயிரக்கணக்கான வெப்பச் சுழற்சிகளின்போது அதன் செயல்பாட்டை ஆராய வேண்டும். ஒரு கையடக்க சாதனத்தில், வெப்ப அழுத்தங்கள் என்பவை சுற்றுப்புற வெப்பநிலை, சுமை சுழற்சி, இணைப்பான் பொருத்தும் அதிர்வெண் மற்றும் இறுதிப் பயனரால் விதிக்கப்படும் நிஜ உலகப் பயன்பாட்டு விவரம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்து அமைகின்றன. மொஜாவே பாலைவனத்தின் வழியாக ஒரு சேவை வாகனத்தில் பயணிக்கும் ஒரு கையடக்க சார்ஜர், குளிரூட்டப்பட்ட கிடங்கில் பயன்படுத்தப்படும் சார்ஜரை விட முற்றிலும் மாறுபட்ட வெப்ப எல்லை நிலைமைகளை எதிர்கொள்கிறது. இதன் விளைவாக, நவீன வெப்ப வடிவமைப்பு என்பது ஒரு மோசமான சூழ்நிலையின் ஒற்றை மதிப்பிலிருந்து தொடங்காமல், ஒரு "பணி விவரக்குறிப்பிலிருந்து" தொடங்குகிறது: அதாவது, அந்தச் சாதனம் அதன் சேவைக்காலத்தில் யதார்த்தமாக எதிர்கொள்ளும் சுற்றுப்புற வெப்பநிலைகள், மின்னூட்டத் திறன்கள் மற்றும் செயலற்ற காலங்கள் ஆகியவற்றின் புள்ளிவிவரப் பரவலாகும்.

வரையறுக்கப்பட்ட உறுப்பு பகுப்பாய்வு மற்றும் CFD-சார்ந்த வடிவமைப்பு

கூறு மட்டத்தில், ஃபைனைட் எலிமென்ட் அனாலிசிஸ் (FEA) ஆனது, SiC டையிலிருந்து நேரடியாகப் பிணைக்கப்பட்ட தாமிர அடிமூலக்கூறு, வெப்ப இடைமுகப் பொருள் மற்றும் குளிர் தட்டு வழியாக குளிரூட்டிச் சுழற்சிக்குள் செல்லும் கடத்தல் பாதையை மாதிரியாக்குகிறது. ஒவ்வொரு அடுக்கின் வெப்ப எதிர்ப்புத்திறன் மற்றும் வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம் (CTE) ஆகியவை வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் ஒரு சிலிக்கான் கார்பைடு தொகுதிக்கும் ஒரு அலுமினிய வெப்பத் தணிப்பானுக்கும் இடையே பொருந்தாத CTE ஆனது, தொடர்ச்சியான வெப்பச் சுழற்சிக்குப் பிறகு பற்றவைப்புச் சோர்வு மற்றும் அடுக்குப்பிரிவு ஏற்படுவதற்கான ஒரு முதன்மைக் காரணியாகும்.

கணக்கீட்டு திரவ இயக்கவியல் (CFD), காற்று மற்றும் திரவ ஓட்டப் பாதைகளை மாதிரியாக்குவதன் மூலம் FEA-விற்குத் துணைபுரிகிறது. பொறியாளர்கள், அதிக சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் விசைகாற்றுப் பிரிவுகள் வழியே செல்லும் காற்றோட்டத்தை உருவகப்படுத்துகின்றனர்; திரவக் குளிரூட்டும் சுழற்சியானது, குளிரூட்டியை அதன் பரிந்துரைக்கப்பட்ட வரம்பிற்குள் வைத்திருப்பதைச் சரிபார்க்கின்றனர்; மேலும், தேங்கி நிற்கும் காற்றுப் பைகள் பாகங்களின் ஆயுளைப் பாதிக்கக்கூடிய "வெப்பப் புள்ளிகளை"த் தேடுகின்றனர். இதன் விளைவாக, ஒவ்வொரு வாட் இழப்புக்கும் சுற்றுச்சூழலுக்குச் செல்ல ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட பாதை உள்ள ஒரு குளிரூட்டும் கட்டமைப்பு உருவாகிறது.

வெப்ப சுழற்சி மற்றும் கூறு குறைப்பு

வெப்ப சுழற்சி என்பது ஆற்றல் மின்னணுவியலின் ஒரு அமைதியான கொலையாளியாகும். ஒவ்வொரு முறையும் சார்ஜர் காத்திருப்பு நிலையிலிருந்து முழு சக்திக்கு உயரும்போது, ​​குறைக்கடத்தி சந்திப்பின் வெப்பநிலை பல பத்து டிகிரி செல்சியஸ் அளவுக்கு ஏற்ற இறக்கமடைகிறது. ஒரு தசாப்த கால செயல்பாட்டில், இது பல்லாயிரக்கணக்கான சுழற்சிகளைக் குறிக்கிறது. இதற்கான தொழில்துறை தரநிலையான தீர்வு, திறனைக் குறைப்பதாகும்: பாகங்கள் அவற்றின் தரவுத்தாள் அதிகபட்ச மதிப்புகளில் குறிப்பிடப்படாமல், மதிப்பிடப்பட்ட அழுத்தத்தில் 70-80% அளவில் குறிப்பிடப்படுகின்றன. இது கணிக்கப்பட்ட ஆயுட்காலத்தை பத்து மடங்கு அளவுக்கு நீட்டிக்கிறது.

மின்தேக்கிகளுக்குச் சிறப்புக் கவனம் தேவை. திரவ மின்பகுளியைக் கொண்ட மின்பகுளி மின்தேக்கிகள், இயக்க வெப்பநிலையில் ஏற்படும் ஒவ்வொரு 10°C அதிகரிப்பிற்கும் ஏறக்குறைய இரு மடங்கு வேகமாகப் பழுதடைகின்றன. எனவே, முன்னணி வடிவமைப்புகள் நேர்மின்னோட்ட இணைப்பில் படல மின்தேக்கிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் தவிர்க்க முடியாத இடங்களில் மட்டுமே மின்பகுளி மின்தேக்கிகளை ஒதுக்கி வைக்கின்றன. அதே நேரத்தில், மின்னூக்கியின் தொலை அளவியல் மூலம் உள் வெப்பநிலைகளைக் கண்காணித்து, OCPP தரவு மாதிரி வழியாகக் கூறுகளின் நிலையைத் தெரிவிக்கின்றன. இதனால், பழுதடைதல் ஒரு முழுமையான தோல்வியாக மாறுவதற்கு நீண்ட காலத்திற்கு முன்பே, அதை இயக்குபவர் முன்கூட்டியே அறிந்துகொள்கிறார்.

விரைவுபடுத்தப்பட்ட ஆயுள் சோதனை மற்றும் சரிபார்ப்பு

ஒரு உருவகப்படுத்துதலின் தரம், அதன் சரிபார்ப்பைப் பொறுத்தே அமைகிறது. உயர்தர உற்பத்தியாளர்கள், கையடக்க அலகுகளை முடுக்கிவிடப்பட்ட ஆயுள் சோதனைக்கு உட்படுத்துகின்றனர்: -40°C முதல் +85°C வரையிலான வெப்பநிலை சுழற்சி, MIL-STD-810G தரத்தின்படி சைனசாய்டல் மற்றும் சீரற்ற அதிர்வு, மற்றும் கடலோரப் பயன்பாடுகளுக்கான உப்புத் தெளிப்புச் சோதனை ஆகியவை இதில் அடங்கும். மறைந்திருக்கும் செயலிழப்பு முறைகளை வெளிக்கொணர உதவும் HALT (Highly Accelerated Life Testing) முறையுடன் இணைக்கப்படும்போது, ​​இந்த செயல்முறையானது முதல் அலகு அனுப்பப்படுவதற்கு முன்பே, செயலிழப்புகளுக்கு இடையிலான சராசரி நேரத்தை (MTBF) புள்ளிவிவர நம்பிக்கையுடன் கணிக்க பொறியாளர்களுக்கு உதவுகிறது.

வாழ்க்கைச் சுழற்சி பலன்

பொருளாதார வாதம் நேரடியானது. குறைந்தபட்ச சிதைவுடன் 5,000 முதல் 10,000 மின்னேற்றச் சுழற்சிகளை வழங்கும் ஒரு கையடக்க DC மின்னேற்றியானது, உபகரண வாடகை, அவசரகாலப் பதிலளிப்பு ஒப்பந்தங்கள் மற்றும் வாகனக் குழு ஆதரவுக் கட்டணங்கள் மூலம் அதன் மூலதனச் செலவைப் பன்மடங்கு ஈட்டித் தருகிறது. வெப்பப் பொறியியல் என்பது அந்தச் சுழற்சிகளை உறுதிசெய்யும் ஒரு துறையாகும் — இது ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய முன்மாதிரியை, பூமியில் எங்கும் நம்பிக்கையுடன் பயன்படுத்தக்கூடிய, நீடித்து உழைக்கும் மற்றும் முதலீடு செய்யத்தக்க ஒரு சொத்தாக மாற்றுகிறது.

முக்கியக் குறிப்புகள்

• வெப்ப வடிவமைப்பு என்பது தரவுத்தாள் சார்ந்த மோசமான சூழ்நிலையிலிருந்து அல்ல, யதார்த்தமான பணி விவரக்குறிப்பிலிருந்து தொடங்குகிறது.
• அதிக திறன் தேவைப்படும் கையடக்கப் பயன்பாடுகளில் ஆயுட்காலத்தைக் கணிப்பதற்கு, விரைவுபடுத்தப்பட்ட ஆயுள் சோதனை மூலம் சரிபார்க்கப்பட்ட FEA மற்றும் CFD உருவகப்படுத்துதல்கள் இன்றியமையாதவை.
• கூறுகளின் திறனைக் குறைப்பதும், மின்தேக்கிகள் மற்றும் ஆற்றல் தொகுதிகளைக் கவனமாகத் தேர்ந்தெடுப்பதும், ஒரு கையடக்க சார்ஜர் ஐந்து ஆண்டுகள் நீடிக்குமா அல்லது பதினைந்து ஆண்டுகள் நீடிக்குமா என்பதைத் தீர்மானிக்கின்றன.
• கலப்பின திரவ/விசைக்காற்று குளிரூட்டல், <0.8 kg/kW ஆற்றல் அடர்த்தியை வழங்குகிறது, இது கையடக்க உயர்-சக்தி மின்னேற்றத்தை நடைமுறைக்கு சாத்தியமாக்குகிறது.

MIDA பவரைத் தொடர்பு கொள்ளவும்

MIDA Power-இன் கையடக்க DC சார்ஜர் தளங்கள், SiC பவர் ஸ்டேஜ்கள் முதல் ஹைப்ரிட் லிக்விட் கூலிங் வரை, MIL-STD-810G தரத்திற்கு எதிராகச் சரிபார்க்கப்பட்ட, இந்த அளவிலான வெப்பத் துல்லியத்துடன் துல்லியமாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. முழுமையான தொழில்நுட்ப விவரக்குறிப்புகள், வெப்ப உருவகப்படுத்துதல் அறிக்கைகள் அல்லது உங்கள் பயன்பாட்டிற்கான பிரத்யேக விலைப்புள்ளியைப் பெற, இன்றே எங்கள் பொறியியல் விற்பனைக் குழுவைத் தொடர்பு கொள்ளுங்கள். உங்கள் மின் கட்டமைப்பு, வாகனக் குழு அல்லது பேரிடர் மீட்புத் தேவைகளுக்கு ஏற்ற சரியான கையடக்க அல்லது டிரெய்லரில் பொருத்தக்கூடிய தீர்வைத் தேர்ந்தெடுக்க எங்கள் வல்லுநர்கள் உங்களுக்கு உதவுவார்கள்.