इलेक्ट्रिक वाहनों के डीसी सिस्टम के लिए उच्च चार्जिंग क्षमता का क्या अर्थ है?

इलेक्ट्रिक वाहनों की चार्जिंग अब उच्च-शक्ति वाले चरण में प्रवेश कर रही है।

सार्वजनिक चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर का विस्तार हो रहा है, और नए इंस्टॉलेशन में फास्ट और अल्ट्रा-फास्ट चार्जर्स की हिस्सेदारी बढ़ रही है। नए इलेक्ट्रिक वाहन प्लेटफॉर्म भी उच्च बैटरी वोल्टेज की ओर बढ़ रहे हैं, और 800V और यहां तक ​​कि 1000V आर्किटेक्चर भी बाजार में आ रहे हैं।

चार्जिंग उपकरणों के लिए, यह विकास एक अपेक्षाकृत सरल प्रश्न को जन्म देता है: चार्जिंग क्षमता बढ़ने पर क्या परिवर्तन होते हैं?

इसका समाधान केवल एक बड़ा पावर कनवर्टर नहीं है।

वोल्टेज और करंट एक साथ प्रवाहित हो रहे हैं।

चार्जिंग पावर वोल्टेज और करंट दोनों पर निर्भर करती है। सिस्टम वोल्टेज बढ़ाने से कम करंट पर समान मात्रा में पावर प्रदान करना संभव हो जाता है।

उदाहरण के लिए, 400 वोल्ट पर 350 किलोवाट शक्ति प्रदान करने के लिए सैद्धांतिक रूप से लगभग 875 ए. की धारा की आवश्यकता होती है। 800 वोल्ट पर, धारा घटकर लगभग 438 ए. हो जाती है।

यह महत्वपूर्ण है क्योंकि करंट का कंडक्टर लॉस और हीट जनरेशन पर सीधा प्रभाव पड़ता है। समान पावर लेवल के लिए, उच्च वोल्टेज चार्जिंग पथ में होने वाले लॉस को कम करने में सहायक हो सकता है।

लेकिन करंट कम करने से विद्युत संबंधी चुनौतियाँ दूर नहीं होतीं। चार्जिंग सिस्टम को अभी भी अपने पावर पाथ में उच्च डीसी वोल्टेज को संभालना पड़ता है, जिसमें स्विचिंग डिवाइस, सुरक्षा घटक, बसबार, कनेक्टर और इन्सुलेशन सिस्टम शामिल हैं।

डीसी पावर पाथ का महत्व और भी बढ़ जाता है।

एक हाई-पावर चार्जर में पावर रूपांतरण चरण और वाहन के बीच कई घटक होते हैं।

वर्तमान विद्युत प्रवाह में बसबार, केबल, कनेक्टर, कॉन्टैक्टर, फ्यूज और अन्य सुरक्षा या स्विचिंग उपकरण शामिल हो सकते हैं। इनकी रेटिंग को स्वतंत्र रूप से नहीं माना जा सकता क्योंकि सिस्टम के एक भाग की परिचालन स्थिति दूसरे भाग की आवश्यकताओं को प्रभावित कर सकती है।

उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले डीसी कॉन्टैक्टर को आवश्यक वोल्टेज और करंट पर काम करने के साथ-साथ एप्लिकेशन की वास्तविक स्विचिंग स्थितियों को भी संभालना होता है।

यही बात डीसी फ्यूज पर भी लागू होती है। रेटेड करंट महत्वपूर्ण है, लेकिन यह चयन प्रक्रिया का केवल एक हिस्सा है। सिस्टम वोल्टेज, उपलब्ध फॉल्ट करंट, ब्रेकिंग क्षमता, तापमान और इंस्टॉलेशन की स्थितियां भी ध्यान में रखनी आवश्यक हैं।

चार्जिंग उपकरण जैसे-जैसे उच्च शक्ति स्तरों की ओर बढ़ते हैं, यह और भी महत्वपूर्ण हो जाता है।

थर्मल मैनेजमेंट अभी भी महत्वपूर्ण है

किसी दिए गए पावर लेवल के लिए उच्च सिस्टम वोल्टेज करंट को कम करने में मदद कर सकता है, लेकिन गर्मी एक महत्वपूर्ण कारक बनी रहती है।

चार्जिंग सिस्टम में कनेक्शन, कंडक्टर, स्विचिंग कंपोनेंट और पावर कन्वर्जन स्टेज सहित सभी चरणों में पावर लॉस होता है। लगातार उच्च-शक्ति संचालन से ये लॉस और भी अधिक हो सकते हैं, खासकर कॉम्पैक्ट चार्जिंग उपकरणों के अंदर।

यही कारण है कि कूलिंग हाई-पावर चार्जिंग डिजाइन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन गया है।

कुछ अनुप्रयोगों में, चार्जिंग केबल को अत्यधिक भारी या उपयोग में मुश्किल बनाए बिना बहुत अधिक करंट को संभालने के लिए सक्रिय शीतलन की आवश्यकता होती है। चार्जर के अंदर, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य ऊष्मा उत्पन्न करने वाले घटकों को भी उनके निर्धारित तापमान सीमा के भीतर कार्य करना आवश्यक होता है।

इसलिए, घटकों का चयन करते समय केवल नाममात्र वोल्टेज और वर्तमान रेटिंग को देखने के बजाय वास्तविक तापीय वातावरण को ध्यान में रखना आवश्यक है।

सिस्टम के साथ सुरक्षा संबंधी आवश्यकताएं बदलती रहती हैं।

उच्च-शक्ति वाले डीसी सिस्टमों के लिए फॉल्ट प्रोटेक्शन पर भी सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता होती है।

चार्जिंग सिस्टम को शॉर्ट-सर्किट और अन्य असामान्य स्थितियों में उचित प्रतिक्रिया देनी चाहिए और प्रभावित सर्किट को अलग करना चाहिए। फ्यूज, कॉन्टैक्टर और अन्य सुरक्षा उपकरणों को सिस्टम के वोल्टेज और फॉल्ट की स्थितियों के अनुरूप कार्य करना चाहिए।

यह विशेष रूप से उच्च-वोल्टेज आर्किटेक्चर के लिए प्रासंगिक है क्योंकि सिस्टम वोल्टेज बढ़ने के साथ डीसी फॉल्ट इंटरप्शन अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाता है।

इसलिए सुरक्षा डिजाइन को विद्युत संरचना के साथ मिलकर विचार करने की आवश्यकता है, न कि इसे एक अलग घटक-चयन चरण के रूप में माना जाना चाहिए।

800V से परे

800V उच्च-प्रदर्शन वाली इलेक्ट्रिक वाहन प्लेटफार्मों के लिए एक महत्वपूर्ण संदर्भ बिंदु बन गया है, लेकिन उद्योग पहले ही इससे आगे बढ़ रहा है।

1000V यात्री इलेक्ट्रिक वाहन प्लेटफॉर्म बाजार में प्रवेश कर रहे हैं, जबकि उन अनुप्रयोगों के लिए अल्ट्रा-फास्ट और मेगावाट-स्केल चार्जिंग भी विकसित की जा रही है जहां चार्जिंग समय को कम करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

यात्री वाहनों के लिए, चार्जिंग का प्रदर्शन तेजी से इस बात पर निर्भर करेगा कि वाहन और चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर एक साथ कितनी अच्छी तरह काम करते हैं।

वाणिज्यिक वाहनों और इलेक्ट्रिक ट्रकों के लिए, आवश्यकताएँ और भी अधिक कठिन हो सकती हैं। भारी-भरकम उपयोग के लिए मेगावाट-स्तरीय चार्जिंग प्रणाली विकसित की जा रही है, जहाँ कम चार्जिंग समय का सीधा प्रभाव वाहन के उपयोग पर पड़ सकता है।

जैसे-जैसे ये सिस्टम विकसित होते जाएंगे, डीसी पावर पाथ को उच्च वोल्टेज, उच्च निरंतर धारा, अधिक चुनौतीपूर्ण थर्मल स्थितियों और तेजी से परिष्कृत सुरक्षा आवश्यकताओं को समायोजित करने की आवश्यकता होगी।

डीसी प्रणाली को समग्र रूप से डिजाइन करना

इलेक्ट्रिक वाहनों को तेजी से चार्ज करने की दिशा में हो रहे इस बदलाव से चार्जर की पावर रेटिंग से कहीं अधिक चीजें बदल रही हैं।

वोल्टेज स्तर, धारा, तापीय स्थितियाँ, स्विचिंग प्रदर्शन और दोष सुरक्षा आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं। डीसी कॉन्टैक्टर और फ्यूज जैसे घटकों का चयन केवल रेटिंग के आधार पर नहीं, बल्कि चार्जिंग सिस्टम की वास्तविक परिचालन स्थितियों के अनुसार किया जाना चाहिए।

इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग निर्माताओं के लिए, चार्जिंग क्षमता में लगातार वृद्धि होने के साथ-साथ यह सिस्टम-स्तरीय दृष्टिकोण तेजी से महत्वपूर्ण होता जाएगा।