800V सिस्टम की चुनौती: चार्जिंग सिस्टम के लिए चार्जिंग पाइल

800V चार्जिंग पाइल “चार्जिंग की मूल बातें”

यह लेख मुख्य रूप से 800V के लिए कुछ प्रारंभिक आवश्यकताओं के बारे में बात करता है।चार्जिंग ढेरसबसे पहले, आइए चार्जिंग के सिद्धांत को समझते हैं: जब चार्जिंग टिप को वाहन के सिरे से जोड़ा जाता है, तो चार्जिंग पाइल (1) वाहन के सिरे को कम वोल्टेज वाली सहायक डीसी पावर प्रदान करती है, जिससे इलेक्ट्रिक वाहन का बिल्ट-इन बीएमएस (बैटरी प्रबंधन प्रणाली) सक्रिय हो जाता है। सक्रिय होने के बाद, (2) कार के सिरे को पाइल के सिरे से जोड़ें, और वाहन के सिरे की अधिकतम चार्जिंग मांग पावर और पाइल के सिरे की अधिकतम आउटपुट पावर जैसे बुनियादी चार्जिंग मापदंडों का आदान-प्रदान करें। दोनों सिरों के सही मिलान के बाद, वाहन के सिरे का बीएमएस (बैटरी प्रबंधन प्रणाली) पावर मांग की जानकारी वाहन को भेजता है।ईवी चार्जिंग स्टेशन, और यहइलेक्ट्रिक कार चार्जिंग पाइलयह इस जानकारी के अनुसार अपने आउटपुट वोल्टेज और करंट को समायोजित करेगा, और आधिकारिक तौर पर वाहन को चार्ज करना शुरू कर देगा, जो कि मूल सिद्धांत है।चार्जिंग कनेक्शनऔर हमें पहले इससे परिचित होना होगा।

800V चार्जिंग: “वोल्टेज या करंट बढ़ाना”

सैद्धांतिक रूप से, यदि हम चार्जिंग समय को कम करने के लिए चार्जिंग पावर प्रदान करना चाहते हैं, तो आमतौर पर दो तरीके होते हैं: या तो बैटरी का आकार बढ़ाएं या वोल्टेज बढ़ाएं; W=Pt के अनुसार, यदि चार्जिंग पावर दोगुनी कर दी जाए, तो चार्जिंग समय स्वाभाविक रूप से आधा हो जाएगा; P=UI के अनुसार, यदि वोल्टेज या करंट दोगुना कर दिया जाए, तो चार्जिंग पावर दोगुनी हो सकती है, जिसका बार-बार उल्लेख किया गया है और जिसे सामान्य ज्ञान माना जाता है।

यदि धारा अधिक है, तो दो समस्याएं उत्पन्न होंगी: धारा जितनी अधिक होगी, उतनी ही बड़ी और भारी केबल की आवश्यकता होगी, जिससे तार का व्यास और वजन बढ़ेगा, लागत बढ़ेगी और कर्मचारियों के लिए संचालन करना असुविधाजनक होगा। इसके अतिरिक्त, Q=I²Rt के अनुसार, धारा अधिक होने पर बिजली की हानि भी अधिक होती है, और यह हानि ऊष्मा के रूप में प्रकट होती है, जिससे तापीय प्रबंधन का दबाव भी बढ़ जाता है। इसलिए, चाहे चार्जिंग हो या कार का ड्राइव सिस्टम, धारा को लगातार बढ़ाकर चार्जिंग पावर को बढ़ाना उचित नहीं है।

उच्च-धारा फास्ट चार्जिंग की तुलना में,उच्च वोल्टेज फास्ट चार्जिंगइससे कम गर्मी उत्पन्न होती है और नुकसान भी कम होता है, और लगभग सभी मुख्यधारा की कार कंपनियों ने वोल्टेज बढ़ाने का रास्ता अपना लिया है। हाई-वोल्टेज फास्ट चार्जिंग के मामले में, सैद्धांतिक रूप से चार्जिंग समय को 50% तक कम किया जा सकता है, और वोल्टेज में वृद्धि से चार्जिंग पावर को भी आसानी से 120 किलोवाट से 480 किलोवाट तक बढ़ाया जा सकता है।

800V चार्जिंग: "वोल्टेज और करंट के अनुरूप तापीय प्रभाव"

लेकिन चाहे वोल्टेज बढ़ाया जाए या करंट, सबसे पहले तो चार्जिंग पावर बढ़ने के साथ ही गर्मी उत्पन्न होगी, हालांकि वोल्टेज और करंट बढ़ाने पर होने वाली तापीय प्रतिक्रिया अलग-अलग होती है। फिर भी, वोल्टेज बढ़ाना तुलनात्मक रूप से बेहतर है।

चालक से गुजरते समय धारा द्वारा सामना किए जाने वाले कम प्रतिरोध के कारण, वोल्टेज वृद्धि विधि आवश्यक केबल के आकार को कम करती है, और उत्सर्जित होने वाली ऊष्मा भी कम होती है। हालांकि, धारा बढ़ाने पर, धारा वहन करने वाले अनुप्रस्थ काट के क्षेत्रफल में वृद्धि के कारण बाहरी व्यास और केबल का वजन बढ़ जाता है, और चार्जिंग समय बढ़ने के साथ ऊष्मा धीरे-धीरे बढ़ती जाती है, जो अधिक छिपी हुई होती है, जिससे बैटरी के लिए खतरा बढ़ जाता है।

800V चार्जिंग: "चार्जिंग पाइल्स के साथ कुछ तात्कालिक चुनौतियाँ"

800V फास्ट चार्जिंग के लिए बैटरी के सिरे पर कुछ अलग आवश्यकताएं भी होती हैं:

भौतिक दृष्टिकोण से देखें तो, वोल्टेज बढ़ने के साथ संबंधित उपकरणों का डिज़ाइन आकार भी बढ़ना तय है। उदाहरण के लिए, यदि IEC60664 का प्रदूषण स्तर 2 है और इन्सुलेशन सामग्री समूह की दूरी 1 है, तो उच्च-वोल्टेज उपकरणों की दूरी 2 मिमी से 4 मिमी तक होनी चाहिए। इसी के अनुरूप इन्सुलेशन प्रतिरोध की आवश्यकताएं भी बढ़ेंगी, जिससे लगभग रिसाव दूरी और इन्सुलेशन आवश्यकताएं दोगुनी हो जाएंगी। इसके लिए पिछले वोल्टेज सिस्टम डिज़ाइन की तुलना में डिज़ाइन में बदलाव करना होगा, जिसमें कनेक्टर, कॉपर बार, आदि शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, वोल्टेज बढ़ने से आर्क बुझाने की आवश्यकताएं भी बढ़ जाएंगी, और फ्यूज, स्विच बॉक्स, कनेक्टर आदि जैसे कुछ उपकरणों के लिए आवश्यकताओं को बढ़ाना आवश्यक हो जाएगा। ये आवश्यकताएं कार के डिज़ाइन पर भी लागू होती हैं, जिनका उल्लेख आगे के लेखों में किया जाएगा।

जैसा कि ऊपर बताया गया है, उच्च वोल्टेज 800V चार्जिंग सिस्टम में एक बाहरी सक्रिय तरल शीतलन प्रणाली को जोड़ना आवश्यक है, और पारंपरिक वायु शीतलन, चाहे वह सक्रिय हो या निष्क्रिय शीतलन, आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है, और थर्मल प्रबंधनइलेक्ट्रिक कार चार्जिंग स्टेशनवाहन के अंत तक गन लाइन का तापमान भी पहले से अधिक है, और डिवाइस स्तर और सिस्टम स्तर से सिस्टम के इस हिस्से के तापमान को कैसे कम और नियंत्रित किया जाए, यह भविष्य में प्रत्येक कंपनी द्वारा सुधार और समाधान किए जाने वाला बिंदु है; इसके अलावा, इस हिस्से में उत्पन्न होने वाली ऊष्मा केवल ओवरचार्जिंग से ही नहीं, बल्कि उच्च-आवृत्ति वाले पावर उपकरणों से भी उत्पन्न होती है, इसलिए वास्तविक समय में निगरानी करना और स्थिर, प्रभावी और सुरक्षित तरीके से ऊष्मा को दूर करना बहुत महत्वपूर्ण है, जो न केवल सामग्रियों में एक महत्वपूर्ण उपलब्धि है, बल्कि चार्जिंग तापमान की वास्तविक समय और प्रभावी निगरानी जैसे व्यवस्थित पहचान के लिए भी आवश्यक है।

वर्तमान में, आउटपुट वोल्टेजडीसी चार्जिंग पाइल्सबाजार में उपलब्ध मॉड्यूल मूल रूप से 400V के होते हैं, जो 800V की बैटरी को सीधे चार्ज नहीं कर सकते। इसलिए, 400V वोल्टेज को 800V तक बढ़ाने के लिए एक अतिरिक्त DC-DC बूस्ट उत्पाद की आवश्यकता होती है, और फिर बैटरी को चार्ज किया जाता है, जिसके लिए उच्च शक्ति और उच्च-आवृत्ति स्विचिंग की आवश्यकता होती है। सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग करके पारंपरिक IGBT को प्रतिस्थापित करने वाला मॉड्यूल वर्तमान में मुख्यधारा का विकल्प है। हालांकि सिलिकॉन कार्बाइड मॉड्यूल चार्जिंग पाइल्स की आउटपुट पावर को बढ़ा सकते हैं और नुकसान को कम कर सकते हैं, लेकिन इसकी लागत भी बहुत अधिक है, और EMC की आवश्यकताएं भी अधिक हैं।

संक्षेप में कहें तो, मूल रूप से, वोल्टेज में वृद्धि सिस्टम स्तर और डिवाइस स्तर पर करनी होगी, जिसमें थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम, चार्जिंग प्रोटेक्शन सिस्टम आदि शामिल हैं, और डिवाइस स्तर में कुछ चुंबकीय उपकरणों और विद्युत उपकरणों में सुधार शामिल है।