قسمت یازدهم دوره آنلاین

ویدیو قسمت یازدهم دوره آنلاین

شارژر AC

 

در این ارائه به ۴ سوال زیر پاسخ خواهیم داد:

۱) قسمت‌های کلیدی یک شارژر AC چیست؟

۲) یک شارژر AC چگونه کار می‌­کند؟

۳) چه مدل اتصال دهنده­هایی برای شارژر AC به کار می‌­روند؟

۴) قدرت شارژ AC چگونه محاسبه می­‌شود؟

قسمت‌های شارژر AC

شارژر AC

ابتدا نگاهی به قسمت‌­های مختلف شارژر AC می­‌اندازیم. در ساده‌­ترین شکل شارژر AC از یک شارژر on-board استفاده می‌­کند تا الکتریسیته را از شکل AC برای شارژ باتری به قدرت DC تبدیل کند. خودروها دارای ورودی استاندارد برای شارژ  هستند و کابل شارژ، اتصال دهنده خودرو را به سوکت AC ایستگاه شارژ وصل می‌­کند. در مواردی کابل شارژ شبیه پمپ بنزین به طور دائم به ایستگاه شارژ متصل است. برای داشتن یک پروسه ایمن و قابل اعتماد شارژ ، باید چند جزء‌ ضروری در ایستگاه شارژ AC وجود داشته باشد. نگاهی می­‌اندازیم به جریان قدرت از شارژر به خودرو الکتریکی: زمانی که شارژر و خودروی الکتریکی برای اولین بار به هم متصل می­‌شوند، کنترل کننده شارژ در ایستگاه با خودرو الکتریکی ارتباط برقرار می­‌کند. در این ارتباط اطلاعاتی شامل اتصال، وضعیت عیوب و محدودیت­‌های جریان بین شارژر و خودرو الکتریکی رد و بدل می­‌شود. برای اطمینان از فرآیند شارژ ایمن از بندهای ایمنی برای متوقف کردن شارژ در صورت بروز خطا یا اتصال نامناسب بین خودرو الکتریکی و شارژر استفاده می‌­شود.

اساس اولیه شارژر AC

قسمت یازدهم دوره آنلاین

زمانی که جریان AC به خودرو الکتریکی می‌­رسد، شارژر on-board یکسو کننده­‌ای دارد که جریان AC را به جریان DC تبدیل می‌­کند. سپس واحد کنترل نیرو ولتاژ و جریان مبدل DC را تنظیم می‌­کند تا قدرتی که به باتری می‌­رسد را کنترل کند. واحد کنترل نیرو نیز برای کنترل شارژ باتری به نوبه خود از سیستم مدیریت باتری یا BMS ورودی دریافت می­‌کند. سیستم مدیریت باتری پارامترهای کلیدی باتری مثل ولتاژ،‌ جریان و دما را کنترل می‌­کند. سپس ورودی واحد کنترل نیرو که از مبدل DC/DC دریافت شده را برای کنترل قدرت شارژ فراهم می­‌کند. جدا از این یک مدار محافظتی درون شارژر on-board وجود دارد. اگر ولتاژ یا جریان باتری از محدوده مجاز فراتر روند، سیستم مدیریت باتری مدار محافظتی را فعال می‌­کند. بدین ترتیب باتری را در صورت نیاز برای عملکرد ایمن ایزوله می‌­کند.

شارژر AC

حال با درک اصول اولیه فرآیند شارژ AC ، نگاهی می­‌اندازیم به چهار نوع اصلی اتصال دهنده­‌های شارژر AC که در دنیا استفاده می‌­شود. متاسفانه صنعت خودرو الکتریکی در رابطه با یک اتصال دهنده AC مشخص به توافق نرسیده است و بسته به برند خودرو و کشور اتصال دهنده­‌ها در شکل، ابعاد و ساختار پین‌­ها متفاوت­‌اند. یکی از دلایل تفاوت در ولتاژ و فرکانس AC در نقاط مختلف دنیاست. به طور مثال در آمریکا قدرت با ۱۲۰ ولت و فرکانس ۶۰ هرتز در حالت تک فاز و ۲۴۰ فاز و فرکانس ۶۰ هرتز در حالت دو فاز تامین می‌­شود در حالیکه در اروپا این اعداد ۲۳۰ ولت و ۵۰ هرتز برای حالت AC تک فاز و ۴۰۰ ولت و ۵۰ هرتز برای حالت سه فاز استفاده می‌­شود. این تفاوت­‌ها در ولتاژ، تعداد فازها و فرکانس منجر به شارژرهای متفاوت در دو ناحیه می­شود. به طور کلی یک اتصال دهنده AC یک یا دو پین بزرگ برای انتقال قدرت و چند پین کوچک‌تر به خاطر برقراری ارتباط دارد. ۴ نوع اتصال دهنده AC در دنیا استفاده می‌­شوند که عبارتند از : نوع ۱ اتصال دهنده‌­ها که عمدتا در آمریکا و ژاپن استفاده می‌­شود. نوع دوم اتصال دهنده­‌ها که عمدتا در اروپا و همچنین خودروهای تسلا به کار گرفته می‌­شوند. نوع سوم اتصال دهنده‌­ها که در اروپا استفاده می‌­شوند که به طور فزاینده­‌ای جای خود را به اتصال دهنده­‌های نسل دوم می‌­دهند و در نهایت اتصال دهنده­‌های اختصاصی خودرو تسلا که برای خودروهای خود در آمریکا به کار گرفته می‌­شود. به علاوه کشور چین استانداردهای خاص خود برای اتصال دهنده دارد که شبیه به نوع دوم اتصال دهنده‌ها است. حال به بررسی تفاوت­‌های این اتصال دهنده‌­ها می‌­پردازیم.

اتصال دهنده نوع یک

قسمت یازدهم دوره آنلاین

اتصال دهنده نوع اول به طور ویژه برای شارژ با جریان AC تک­ فاز استفاده می‌­شود که دارای یک سطح گرد با ۵ پین است. دو پین L1 و L2 برای حریان تک فاز AC، یک پین اتصال به زمین برای حفاظت و دو پین مجزا برای برقراری ارتباط در این اتصال دهنده وجود دارد. پین‌­های برقرار کننده ارتباط تحت نام‌های Proximity pilot (PP) و Control pilot (CP) شناخته می­‌شوند. Proximity pilot برای اطمینان حاصل کردن از اتصال درست بین شارژر و خودرو الکتریکی و Control pilot برای کنترل جریان شارژ است. ماکزیمم ولتاژ و جریان شارژر نوع ۱، ۱۲۰ یا ۲۴۰ ولت تک فاز AC با ماکزیمم جریان ۸۰ امپر است.

اتصال دهنده نوع دو

شارژر AC

اتصال دهنده‌­های نوع دوم معمولا تحت عنوان اتصال دهنده­‌های Mennekes  نیز شناخته می‌­شوند. اتصال دهنده­‌های نوع ۲ که درسراسر اروپا استفاده می‌­شود دارای شکل دایره‌­ای و دارای لبه‌­ی بالایی صاف است. ردیف بالایی از دو پین کوچک برای برقراری ارتباط تشکیل شده است که در بالا با نام آنها آشنا شدیم. ردیف وسط و ردیف پایین از ۵ پین برای انتقال جریان AC تشکیل شده است که ۳ پین برای اتصال جریان AC سه فاز و دو پین وجود دارد که یکی برای اتصال خنثی و دیگری پین اتصال به زمین است. ماکزیمم ولتاژ و جریان شارژر برای حالت تک فاز ۲۳۰ ولت و تا ۸۰ آمپر جریان و برای حالت سه فاز ولتاژ می­تواند به  ۴۰۰ ولت وجریان به ۶۳ آمپر برسد.

شارژر تسلا

قسمت یازدهم دوره آنلاین | ACشارژر

حال به سراغ شارژرهای تسلا می‌­رویم. در مورد تسلا آنها از یک اتصال دهنده خاص در آمریکا استفاده می‌­کنند که در تصویر می­‌بینیم. در اروپا خودروهای تسلا از اتصال دهنده­‌های نوع ۲ برای شارژ خودروها استفاده می‌­کنند. بر خلاف سایر تولید کننده­‌های خودرو تسلا منحصر به فرد است چراکه از یک اتصال دهنده برای شارژ AC و DC استفاده می‌­کند. با این اتصال دهنده­‌های آمریکایی تسلا ماکزیمم قدرت KW ۱۷.۲ از یک خروجی AC ۲۴۰ ولت می‌­تواند به خودرو برسد.

همانطور که بیان شد اتصال دهنده­‌های نوع ۱و ۲ دو پین ارتباط دهنده دارند: Proximity pilot (PP) و Control pilot (CP) . می‌­خواهیم نگاهی عمیق­‌تر به عملکرد این پین­‌ها داشته باشیم. پین Proximity pilot (PP) بررسی می‌­کند که اتصال دهنده خودرو به درستی به ورودی خودرو وصل شده باشد و اتصال برقرار شود. اگر اتصال به درستی برقرار نباشد پین Proximity pilot آن را شناسایی می‌­کند و تمام فرآیند شارژ برای موارد امنیتی غیر فعال می‌­شود. پین Control pilot (CP) برای کنترل جریان شارژ استفاده می‌­شود. این پین به طور مداوم یک سیگنال پالس تعدیل شده یا سیگنال PWM به خودرو ارسال می‌­کند. بدین طریق ماکزیمم جریانی که می‌­تواند از ایستگاه شارژ دریافت کند (IMAX) را به خودرو می‌­گوید. سپس خودرو از این سیگنال PMW استفاده می‌‌کند و جریان مورد نظر را ترسیم می‌­کند (Iac) و تضمین می‌­کند که این مقدار از ماکزیمم جریان شارز کمتر باشد.

محاسبه قدرت شارژر

شارژر AC

حال باید دید چگونه می­توان قدرت شارژ AC را محاسبه کرد. محاسبه قدرت شارژر AC تک فاز محصول ولتاژ تک فاز AC یعنی Vac و جریان شبکه یعنی Iac  است. قدرت شارژ AC سه فاز حاصل جذر سه برابر ولتاژ سه فاز AC یعنی V3ac و Iac  است. برای محاسبات قدرت AC مهم است که بدانیم جذر به معنی مربع یا مقادیر RMS ولتاژ و جریان استفاده شده است. همچنین باید در ذهن داشت که به دلیل اتلاف در سیستم شارژ تمام قدرت AC به باتری نمی‌­رسد. به طور معمول شارژرهای on-board بازدهی ۹۰ تا ۹۵ درصد دارند و باقی آن در تبدیل تلف می‌­شود. بر اساس قدرت شارژ AC که معرفی شد می‌­خواهیم نگاهی به نمودار زمان شارژ-قدرت شارژ برای ابعاد مختلف باتری بیاندازیم فرض کنید اتلافی نداریم. زمان شارژ می‌­تواند با تقسیم ظرفیت باتری (Ebatt) بر قدرت شارژ (Pch) محاسبه شود. گرافی که در تصویر می‌­بینیم زمان­ مورد نیاز برای قدرت‌­های مختلف شارژ در مورد دو سایز باتری kWh ۳۰ و kWh ۱۰۰ نشان می‌­دهد. همانطور که می‌بینیم اگر باتری را با قدرت بالاتر شارژ کنیم به عنوان مثال kW ۲۲، دو ساعت برای شارژ کامل باتری زمان لازم داریم. این به خصوص برای باتری kWh ۱۰۰ صدق می­‌کند. فرض کنید محدودیت فضایی و وزنی برای شارژر on-board و برای قدرت محدوده بالایی برای ماکزیمم جریان AC که می‌تواند برسد وجود دارد. این دلیلی است که اگر ما نیاز داریم باتری خودرو را سریع­‌تر شارژ کنیم باید به سمت شارژ سریع باتری‌های kW ۵۰ و بالاتر با استفاده از شارژرهای off-board با استفاده از جریان DC برویم.  

برای دیدن قسمت‌های بعدی دوره اینجا کلیک کنید

برای دیدن قسمت‌های قبلی دوره اینجا کلیک کنید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *