Պոտենցիալի բացահայտում՝ օգտագործելով երկու ուղղությամբ աշխատող միացած հոսանքի արագ լիցքավորիչներ

Մեկ ուղղությամբ լիցքավորումից երկու ուղղությամբ էներգիայի հոսքի անցում

Էլեկտրամոբիլային ենթակառուցվածքի շուրջ վերջին մի քանի տարիների ընթացքում քննարկումները նկատելիորեն փոխվել են. այն նախկինում ամբողջությամբ կենտրոնացած էր շարժման շատ մեծ հեռավորության վրա և լիցքավորման արագության վրա. այժմ քննարկումները շարունակվում են ավելի հետաքրքիր թեմայով. ինչ է տեղի ունենում, երբ մեքենան պարզապես ցանցի բեռնվածություն չէ, այլ ակտիվ մասնակից է դրանում. Երկու ուղղությամբ մեծ հզորության միացված լիցքավորիչները այդ փոփոխության կենտրոնում են. այս համակարգերը ոչ միայն էներգիա են մատակարարում մեքենայի մեջ, այլև կարող են այն հետ վերցնել և ուղարկել այնտեղ, որտեղ այն օգտակար է:

Տեխնիկական տարբերակման նշանակությունը մեծ է: Ստանդարտ միացումային հաստատուն հոսանքի արագ լիցքավորիչը օգտագործում է միաուղղության հզորության հոսք՝ ցանցից դեպի մեքենա, այլ որևէ բան չկա: Երկու ուղղությամբ աշխատող սարքը, ընդհակառակը, ներառում է հզորության էլեկտրոնիկա, որը կարող է հոսքը հակադարձել պահանջի դեպքում: Այդ հակադարձումը բացում է կիրառությունների շարք, որոնք շատ ավելի լայն են, քան պարզապես մեքենայի մարտկոցի լիցքավորումը:

Ի՞նչն է առանձնացնում երկու ուղղությամբ աշխատող հաստատուն հոսանքի արագ լիցքավորումը

Բաղադրիչների մակարդակում տարբերությունը կապված է փոխակերպիչի տոպոլոգիայի հետ: Երկու ուղղությամբ աշխատող լիցքավորիչները սովորաբար օգտագործում են երկակի ակտիվ կամուրջ (DAB) փոխակերպիչներ կամ նմանատիպ մեկուսացված դիզայններ, որոնք թույլ են տալիս հզորության հոսքը շարժվել երկու ուղղությամբ՝ առանց մեկուսացման կամ անվտանգության կորցնելու: Սա որևէ երկրորդային ճարտարագիտական փոփոխություն չէ՝ այն պահանջում է հուսալի ջերմային կառավարում, տարբեր կառավարման ալգորիթմներ և ավելի բարդ կապի պրոտոկոլներ:

Հաղորդակցման տարրը արժանի է առանձին նշման։ Այն պահին, երբ լիցքավորիչը պետք է հասկանա, թե երբ է պետք վերադարձնել էներգիան, նրան անհրաժեշտ է հաղորդակցվել ցանցի օպերատորի, մեքենայի և երբեմն՝ շենքի էներգակառավարման համակարգի հետ։ Ինտերօպերաբելության այս տեսակը կարգավորելու համար մշակվել են ստանդարտներ, ինչպես օրինակ՝ ISO 15118-20 «Էլսևիեր» հրատարակչության 2025 թվականին հրատարակված «Էներգիայի պահեստավորման ամսագիր» ամսագրում ներկայացվել է առաջին անկախ վավերացումը ISO 15118-20 ստանդարտի համաձայն երկու ուղղությամբ աշխատող լիցքավորիչի, որը հաջողությամբ ինտեգրվել է ինչպես CCS2, այնպես էլ CHAdeMO պրոտոկոլների հետ ուսումնասիրությունը լիցքավորիչը փորձարկել է երկու էմուլյատորների և առևտրային Kia EV9 էլեկտրամեքենայի հետ, ինչը ցույց է տվել, որ ստանդարտը իրականում աշխատում է պրակտիկայում՝ ոչ միայն տեսականորեն .

Իրական կյանքում կիրառման հնարավորություններ ակնհայտից դուրս

Ամենաշատ քննարկվող կիրառման դեպքը մեքենայից ցանց (V2G) է, որտեղ էլեկտրամոբիլը լիցքը վերադարձնում է ցանցին գագաթնակետային պահանջարկի ժամանակ: Բայց սա իրականում միայն սկիզբն է: Մեքենայից տուն (V2H) հնարավորություն է տալիս մեքենային սնուցել տունը ավարիայի դեպքում կամ էլեկտրաէներգիայի բարձր գների ժամանակ: Մեքենայից բեռնավորում (V2L) նույն մեքենային թույլ է տալիս աշխատեցնել սարքավորումներ աշխատանքային վայրում կամ ապահովել ռեզերվային սնուցում մոբիլ սննդի վաճառքի մեքենայի համար:

Կա մի այլ՝ պակաս գրավիչ, սակայն հավասարապես կարևոր կիրառում բեռնատարների շահագործման մեջ: Դիտարկենք մի փոխադրամիջոցների բեռնատար շահագործման համակարգ, որը վերադառնում է բազային կետ՝ վերջին օրվա երեկոյան, հենց այն ժամանակ, երբ ցանցի գները սկսում են բարձրանալ: Երկու ուղղությամբ լիցքավորման հնարավորությամբ այդ մեքենաները կարող են լիցքը վերադարձնել երեկոյան գագաթնակետային պահին և վերալիցքավորվել գիշերը՝ երբ գները իջնում են: Տնտեսական հաշվարկները ոչ թե տեսական են: Patsnap Eureka-ի վերլուծությունը նշում է, որ այժմյան V2G համակարգերը սովորաբար ձեռք են բերում 88–92 % շրջանային արդյունավետություն, իսկ արդյունաբերության առաջատար ընկերությունները ձգտում են 95 %-ից ավելի ցուցանիշի՝ որպեսզի տնտեսական հաշվարկները աշխատեն մեծ մասշտաբով: այդ արդյունավետության տարբերությունը՝ մուտքի և ելքի միջև եղած տարբերությունը, է իրական ճարտարագիտական մարտահրավերը:

2025 թվականի IEEE-ի ուսումնասիրությունը GaN-MOSFET-ի վրա հիմնված երկու ուղղությամբ աշխատող DC/DC փոխակերպիչի վերաբերյալ հաղորդել է լիցքավորման ռեժիմում 97,22 %-ի և լիցքաթափման ռեժիմում 96,96 %-ի առավելագույն արդյունավետության մասին: Այդ թվերը համապատասխանաբար հիասքանչ են, սակայն դրանք ստացվել են վերահսկվող լաբորատորային պայմաններում: Իրական պայմաններում արդյունավետությունը սովորաբար մի փոքր ավելի փոփոխական է, ինչը արժե հիշել ցանկացած մատակարարի հայտարարությունները գնահատելիս:

Արդյունավետության հարցը. Իրականում ինչ ցույց են տալիս տվյալները

Ահա որտեղ բաները դառնում են հետաքրքիր՝ և որտեղ շատ մարքեթինգային հիպը հաճախ մասամբ թաքցնում է իրական պատկերը:

Էլեկտրական լիցքավորման և թափման էֆեկտիվության միջև եղած տարբերությունը ոչ միայն համառոտ նշում է, այլ սահմանում է սարքավորման հիմնարար բնութագիրը: Elsevier-ի հետազոտության արդյունքներով՝ փորձարկված լիցքավորիչը CCS2 և CHAdeMO ստանդարտների համար ցույց տվեց 80 %-ից 97 %-ի լիցքավորման էֆեկտիվություն՝ համապատասխանաբար 2 A-ից 32 A հոսանքի դեպքում, իսկ թափման էֆեկտիվությունը տատանվում էր 60 %-ից (ցածր հոսանքի դեպքում) մինչև 93 % (բարձր հոսանքի դեպքում) . Դա նշանակալի տարբերություն է: Սա նշանակում է, որ յուրաքանչյուր կիլովատ-ժամ, որը դուք վերադարձնում եք ցանցին, վերականգնվում է ավելի քիչ, քան այն, ինչը դուք ներդրել եք: Հետազոտությունը նաև նշեց նախորդ սերնդի CHAdeMO համակարգերի համեմատ 7–15 %-ի բարելավում, որը կայուն քայլ է առաջ .

Այսօրվա տեխնոլոգիայի վիճակը

Շուկան արձագանքում է այս հնարավորությանը: Աշխարհային երկու ուղղությամբ էլեկտրամոբիլային լիցքավորիչների շուկան 2025 թվականին գնահատվել է մոտավորապես 1,4 միլիարդ ԱՄՆ դոլար, և կանխատեսվում է, որ այն կաճի մոտավորապես 16 % տարեկան բարդ տոկոսադրույքով մինչև 2034 թվականը: Այլ վերլուծաբաններ 2034 թվականի ցուցանիշը գնահատում են մոտ 5 միլիարդ ԱՄՆ դոլար, իսկ տարեկան բարդ տոկոսադրույքը՝ 25 %-ից ավելի, կախված սեգմենտների սահմանման ձևից: Այսպես կամ այնպես, միտումը հստակ է. սա այլևս ոչ մի նիշային տեխնոլոգիա չէ:

Հիմնական մասնակիցները մտնում են այս ոլորտ: Siemens-ի Heliox ապրանքային նշանը 2025 թվականի վերջին մեկնարկեց 44 կՎտ հզորությամբ V2G-ունակ DC լիցքավորիչ, որն ունի NEMA 3R վարագույրով կապսուլ, OCPP 2.0.1 համատեղելիություն և աջակցում է ISO 15118-20 և SAE J2847 ստանդարտներին: starCharge-ը Ավստրալիայի շուկայում թողարկեց իր Halo V2G երկու ուղղությամբ DC պատի լիցքավորիչը՝ մինչև 96 % էֆեկտիվությամբ և ամբողջական OCPP 2.0.1/2.1 աջակցությամբ: .

Ծրագրավորման համար գործնական հաշվի առնելիք հարցեր

Երկու ուղղությամբ լիցքավորումը չի կարելի համարել «միացրու և օգտագործիր» լուծում։ Այն պահանջում է ավելի բարդ ենթակառուցվածք, քան մեկ ուղղությամբ համակարգերը։ Պետք է լինեն ցանցի միացման համաձայնագրեր։ Էլեկտրամատակարարման կազմակերպությունը պետք է հաստատի տեղադրումը։ Ավտոմեքենան պետք է աջակցի երկու ուղղությամբ հոսանքի հոսքը՝ ոչ բոլոր էլեկտրամոբիլներն են այդպիսի աջակցություն ցուցաբերում, նույնիսկ այսօր։ Բացի այդ, լիցքավորիչը պետք է տեղադրվի այնպիսի վայրում, որտեղ կարող է դիմանալ երկու ուղղությամբ երկարատև գործառնավարման ջերմային բեռնվածությանը։

Կա նաև մարտկոցի մաշվածության հարցը։ Կրկնվող խորը լիցքաթափումները, նույնիսկ եթե դրանք հազվադեպ են լինում, լրացուցիչ ցիկլեր են ավելացնում մարտկոցի փաթեթին։ Արդյունաբերությունը դեռևս հավաքում է երկարաժամկետ տվյալներ այն մասին, թե ինչպես են ազդում V2G-ի շահագործման ցիկլերը էլեկտրամոբիլների մարտկոցների աշխատանքային ժամանակի վրա իրական պայմաններում։ Վաղ փորձարկումները ցույց են տալիս, որ ազդեցությունը կարելի է կառավարել ճիշտ լիցքավորման կառավարման միջոցով, սակայն այն զրոյական չէ։

Շենժեն Վենգաո Էլեկտրոնիկս Ընկերությունը, ՍՊԸ-ն այս ոլորտում ակտիվ է գործում՝ արտադրելով երկու ուղղությամբ գործող DC-DC փոխակերպիչների և ջրամերժ լիցքավորման լուծումների տարբերակներ, որոնք ծառայում են ինչպես ծովային, այնպես էլ ցամաքային տրանսպորտային միջոցների շուկային: Նրանց արտադրանքի շարքը ներառում է մեկուսացված և անմեկուսացված երկու ուղղությամբ գործող սարքեր՝ տարբեր լարման միջակայքերում, ինչը արտացոլում է երկու ուղղությամբ լիցքավորման հիմա ծառայող կիրառման տարատեսակությունը: