電動車両（EV）の導電性充電-課題と機会

二酸化炭素排出、温室効果、および化石燃料の急速な枯渇に対する懸念の高まりにより、内燃機関（ICE）駆動車両に代わる新しい環境に優しい持続可能な代替品を製造および採用する必要性が高まっています。 このため、過去XNUMX年間で、EVは、主に燃料ガスの排出量がごくわずかであり、石油への依存度が低いために、何らかの形で普及してきました。

成長について言えば、電気自動車 (EV) は過去 20 年間でバッテリーの進歩の点でも大きく進歩しました。 テクノロジー そしてバッテリーコストの削減。 最近まで、EV はガソリン燃料車よりも高価であるのが一般的でした。 EV の商業的成功を促進するには、最先端のバッテリーとバッテリー充電をサポートするインフラストラクチャを開発して設置する必要があります。これにより、EV がより手頃な価格で、よりアクセスしやすく、使いやすくなります。 EVの充電は、イノベーションという点では先頭に立っているようなものです。

EVバッテリーの充電には基本的にXNUMXつの方法があります。 充電は、伝導充電または誘導充電のいずれかによって行われ、XNUMX番目にバッテリーを交換することによって行われます。 EV充電システムは、充電器制御ユニット、充電ケーブル、車両制御ユニットで構成されています。 充電器は、誘導性と導電性のXNUMXつの主要なグループに分類できます。 誘導充電器には接触面がなく、磁石を使用して電力を伝達します。 このカップリングはドライバーに利便性をもたらしますが、まだ高効率レベルを達成していません。 導電性充電器は、接触によって電力を誘導する従来のデバイスです。

電気自動車の自動導電性充電システム

導電性充電は、EVコネクタと充電インレット間の直接接触を使用します。 ケーブルは、標準のコンセントまたは充電ステーションから給電できます。 EV用の導電性充電器は、プラグとソケットを使用して物理的な金属接点を介して電気エネルギーを伝導するだけなので、成熟度、単純さ、および低コストという利点があります。 導電性の方法を使用するEV充電ステーションで採用されているXNUMXつの方法があります。 AC充電器またはオンボード充電器およびDC充電器またはオフボード充電器。

導電性電力伝達は、エネルギーを伝達するために、導体を使用してXNUMXつの電子デバイスを接続します。 電気自動車のケーブル、コネクタ、バッテリーの充電に関しては、XNUMXつの基本的なコンポーネントがあり、同じ導電性充電に基づいて、次のように分岐します。 オフボード & オンボード充電。

電気自動車の導電性DC充電システム

DC充電は、DC充電器を使用してオフボードで実行されます。 専用のDCEV供給装置を利用して、適切なオフボード充電器から公共の場所のEVにエネルギーを供給します。 これは、高速DC充電として知られています。 オンボード充電器とは異なり、電力レベルの柔軟性があります。 最大50KWまで使用できます。つまり、バッテリーは空から20％まで80分で充電できます。 ただし、バッテリーの状態や車両の品質によって、この数値が異なる場合があります。

車両を外部発電所に接続するためにこれまで使用されてきた充電器は次のとおりです。

1. CCS米国
2. CCSヨーロッパ
3. チャデモ
4. テスラUS / Eu
5. 中国GB / T標準

これらはすべて、ピン、フェーズ、および電圧電力の数が異なり、車両の入力電力に応じて使用されます。 最速モードであり、電源に制限がないにもかかわらず、DC充電システムにはまだいくつかの制限があります。

制限事項は以下のとおりです。-

• 充電器とバッテリーの損失が大きい
• バッテリー：-バッテリー寿命が短く、急速充電で充電できるのは70〜80％のSOCのみ
• ケーブル：簡単に持ち上げることができるケーブルの制限された最大電流
• 高額の投資
• グリッドへの悪影響
• 公共の充電ステーションでのみ利用可能
• 熱管理

電気自動車の導電性AC充電システム

AC充電は、最も一般的な電源コンセントが充電プロセスに使用するものです。 充電するには、車両を通常の電気ソケットまたはEV用に特別に設計された高電力コンセントに接続するだけです。 ご覧のとおり、このタイプの充電ステーションに必要なスペースと材料は非常に小さいです。 ただし、充電には時間がかかり、このプロセスでは、車にオンボード充電ユニットを装備する必要があり、これにより車の重量が増加します。 オンボード充電器には、電源が制限されているという例外があります。 電力の柔軟性は電気自動車を充電する主なモットーですが。

AC充電システムでの充電プロセス全体は少し異なります。 車両内に充電入力が取り付けられているため、近接パイロット（EVとインフラストラクチャプラグ間の接続の確立をチェックし続ける）、制御パイロット（引き出すことができる最大電流を制御する）があります。 そのため、このような状況では、供給される最大電流をチェックする必要があります。 使用される機器のXNUMXつの主要なタイプは、車両ネット、充電ケーブル、およびインフラストラクチャプラグです。

AC充電システムで使用される充電器の種類は次のとおりです。

1. 日米SAE
2. ヨーロッパマネケス/テスラ
3. EVプラグアライアンス
4. テスラUS

AC充電システムには、標準のコンセントでどこでも充電できるという大きな利点があり、通信が簡単なバッテリー監視システム（BMS）があります。 パワー出力、比較的長い充電時間、取り付けられた入力ユニットによる車両重量の増加など、いくつかの大きな欠点がありますが。

電気自動車（EV）のワイヤレス充電

電気自動車の充電がエネルギー転換を促進するための重要なポイントである世界では、他のソリューションが充電ステーションと並んで来る可能性があります。 そのようなソリューションのXNUMXつは、ワイヤレス充電です。 ワイヤレスカー充電は、スマートフォン充電の拡張バージョンですが、いくつかの違いがあります。 「ワイヤレス誘導充電により、電気自動車はケーブルを必要とせずに自動的に充電できます。

それは長年にわたって証明されており、すべてが技術的にスケーラブルです。 ただし、電力伝送速度が上がると、電力管理電子機器の複雑さとサイズも上がる必要があります。 さらに重要なことに、電力が増加するにつれて、熱損失や熱管理など、いくつかの追加の要因を考慮する必要があります。 非効率性が高く、電力が高いほど、熱損失が大きくなり、その熱を管理するために多くのことを行う必要があります。

誘導充電は、電磁（EM）フィールドを使用して、XNUMXつのコイル間でエネルギーを転送します。 充電ステーションのコイルと車両グリッドのコイルの間に磁気共振が発生します。 コイルは同じ周波数に調整されており、コイル間でエネルギー伝達が行われます。 それは、エネルギーが母親からブランコに座っている子供に移されるのと同じくらい簡単です。 エネルギーは、誘導結合を介して電気機器に伝達されます。 このエネルギーは、バッテリーの充電に使用されます。 誘導充電器は、誘導コイルとともに使用され、充電ベースから交流電磁界を生成します。 車やトラックなどのポータブルデバイスは、XNUMX番目の誘導コイルを使用して電磁界を受信します。 これらのEMフィールドは、EVのバッテリーを充電するために電流に変換されます。

すべての追加要素と技術的課題を管理し、車両を駐車するのと同じくらい簡単に充電できる誘導充電を備えています。 興味深い事実は、ワイヤレス充電が93％効率的であり、従来の給油方法と比較した場合、ほぼエンドツーエンドであるということです。 すべてがいくらかの悩みと恩恵を思い付きます、人々はこの技術を受け入れていますが、同時に不幸を恐れています。 しかし、専門家はワイヤレス充電のセキュリティについて議論しており、キッチンで調理するのと同じくらい簡単であると確信しています。 キッチンでも、いくつかの安全対策に留意する必要があります。ワイヤレス充電の場合も同様です。

BMWのような自動車の大手ブランドでさえ、このテクノロジーを信頼しています。 2018年、BMWはワイヤレス充電を備えた新しいモデルを発売し、次のように述べています。BMWは、給油よりも充電が簡単です。

動的電気自動車充電： これまでお話ししたのは、静的ワイヤレス充電だけです。 EVイノベーターが取り組んでいる新しい次善の策は 動的電気自動車充電 （DEVC）、EVが道路を走行しているときにワイヤレスで充電できるようにします。 このシステムは、高速道路の速度（20 km / h）で最大100kWのEVを動的に充電することができます。

課題と機会

現在、EVはインフラストラクチャ、車両コスト、充電時間、機器の種類などの面ですべての課題に取り組んでいます。イノベーターは、EVのイノベーションが、二酸化炭素排出量を削減し、気候の大幅な進歩への道を切り開くための最良のイノベーションになると信じています。

以下にリストされているのは、現在のインフラストラクチャに伴ういくつかの課題です-

充電時間： EVで利用できる充電器には120つの主要な「レベル」があります。 家電製品によく使用される標準の20ボルトのプラグは、ゆっくりと充電されますが、数晩の充電、つまり約40〜240時間で、バッテリーをほぼフル容量まで充電できます。 20ボルトの「レベル25」充電器は、通常、3時間に80〜30マイルの充電を提供します。これにより、充電時間が22,816時間以下に短縮されます。 最後に、「レベルXNUMX」の直流（DC）高速充電器は、XNUMX分で最大XNUMXパーセントのバッテリーを充電できます。 現在、レベルXNUMXの充電器が最も広く利用可能です。エネルギー省は、米国のXNUMXの公共ステーションをリストしています。

充電インフラストラクチャの可用性： 電気自動車（EV）は、通常のガソリンスタンドで給油するのではなく、コンセントで充電する必要があります。 多くのEV所有者は、壁に取り付けられた特別な充電器を使用して、自宅のガレージで車を充電します。 平均的な人が29日あたり150マイルを運転するため、この配置はほとんどの人に有効です。 この距離は、モデルにもよりますが、今日の電気自動車の範囲内にあり、そのほとんどは250回の充電でXNUMX〜XNUMXマイル走行できます。 ただし、XNUMXつの大きな問題が発生します。 まず、アパートに住むドライバーにとって、駐車場に充電インフラストラクチャが装備されていることはめったになく、そのようなインフラストラクチャを設置することは、ビル管理者にとって法外な費用がかかる可能性があります。

価格： 燃料の価格がXNUMXガロンあたりに設定されているガソリンスタンドとは異なり、EV充電は現在、さまざまな価格設定スキームに従う可能性があり、一貫性のない価格設定や、場合によっては高い充電コストにつながる可能性があります。 住宅の充電価格は、公益事業規制当局によって設定されたキロワット時（kWh）あたりの一貫した料金です。 公共の充電ステーションの価格設定では、セッションごとの料金、分ごとの料金、車両の最大充電速度に基づく段階的な価格設定などのスキームが使用されています。 充電ステーションでは、充電料金が表示されないことがよくあります。 この不一致と透明性の欠如は、フラストレーションと顧客体験の低下につながる可能性があるため、EV採用の障壁となっています。

機会

• 製造の機会：機会について話しているときに、複数の物語が出てきました。 NTPC、Bharat Heavy Electricals Ltd（Bhel）、Power Grid Corp. of India Ltdなどのインドのトップ企業でさえ、このパイの一部になりたいと考えていました。 これが自動車産業の未来になることは誰もが理解できます。 EV産業の台頭は、明らかに製造業に多くの機会を提供しています。 FlipkartやAmazonのような大手eコマースの巨人でさえ、既存の車両を電気にシフトしています。 ジェフ・ベゾス率いるアマゾンは、10,000年までにインドの商品配送車両に2025台の電気自動車を導入すると発表しました。ウォルマートが所有するフリップカートは、車両の排出量を削減するために25,000台の電気自動車を車両に導入する予定です。 これらすべてが、この巨大な需要を満たすための製造機会の膨大なプールを確実に生み出します。
• B2Bの機会の急増：企業だけでなく消費者も電気自動車への関心を高めており、世界中でメディアの注目が高まっていることで、企業間市場に十分な機会が生まれています。 主要な主要企業は、EVセクターの持続的な繁栄のために、すでに製造業の活気をかき立てています。 ベルリンでの会議イベントで、フォルクスワーゲンマティアスミュラーのCEOは、ヨーロッパと中国でバッテリー供給パートナーを確保したと発表しました。
• バッテリーテクノロジー： バッテリー技術は、インドの電気自動車エコシステムの不可欠な部分です。 電気自動車のバッテリー市場の技術は、近年大きな変化を遂げており、バッテリー技術は低エネルギー密度から高エネルギー密度へと進化しています。 多くの市場調査によると、電気自動車のバッテリー技術は38年から2020年にかけて2025％のCAGRで成長すると予測されており、バッテリー技術のビジネスチャンスに十分なスペースが生まれます。 市場をさらに推進するために、インド政府は、Niti Aayogの議長の下で、変革的モビリティとバッテリーストレージに関する国家ミッションを設立しました。 ローカリゼーションに重点を置いて、バッテリーやその他のコンポーネントの輸入と製造への依存を減らすための対策が講じられています。
• ICEスクラップ：エレクトリックモビリティへの関心が高まるにつれ、ICEへの関心の低下が自動的に犠牲になることは明らかです。 そして内部として 燃焼 エンジン車は時代遅れになり、それらを廃棄するためのビジネスチャンスは将来さらに成長するでしょう。 これらの汚染車両の多くは道路上で禁止され、最終的にはスクラップセンター、金属、および材料がリサイクルされて、環境に配慮した製品を製造および革新します。

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