Mối quan tâm ngày càng tăng về lượng khí thải carbon dioxide, hiệu ứng nhà kính và sự cạn kiệt nhanh chóng của nhiên liệu hóa thạch làm tăng nhu cầu sản xuất và áp dụng các giải pháp thay thế bền vững thân thiện với môi trường mới cho các phương tiện chạy bằng động cơ đốt trong (ICE). Vì lý do này, trong thập kỷ qua, EVs đã trở nên phổ biến theo một cách nào đó, chủ yếu là do lượng khí thải nhiên liệu không đáng kể của chúng và sự phụ thuộc ít hơn vào dầu.
Nói về sự tăng trưởng, xe điện (EV) đã có những bước phát triển vượt bậc trong suốt 20 năm qua, cả về mặt phát triển pin công nghệ và giảm chi phí pin. Cho đến gần đây, xe điện thường đắt hơn xe chạy bằng xăng. Để tạo điều kiện thuận lợi cho sự thành công thương mại của xe điện, pin tiên tiến và cơ sở hạ tầng hỗ trợ sạc pin phải được phát triển và lắp đặt, điều này sẽ giúp xe điện có giá cả phải chăng hơn, dễ tiếp cận hơn và dễ sử dụng hơn. Sạc xe điện là loại hình đi đầu về mặt đổi mới.
Về cơ bản, có ba cách sạc pin EV. Quá trình sạc được thực hiện bằng cách sạc dẫn điện hoặc cảm ứng và thứ ba là thay pin. Hệ thống sạc EV bao gồm bộ điều khiển bộ sạc, cáp sạc và bộ điều khiển xe. Bộ sạc có thể được phân thành hai nhóm chính, cảm ứng và dẫn điện. Bộ sạc cảm ứng không có bề mặt tiếp xúc và một nam châm được sử dụng để truyền điện. Mặc dù khớp nối này mang lại sự tiện lợi cho người lái xe nhưng nó vẫn chưa đạt được mức hiệu quả cao. Bộ sạc dẫn điện là một thiết bị thông thường tạo ra nguồn điện thông qua tiếp xúc.
Hệ thống sạc dẫn điện tự động cho xe điện
Sạc dẫn điện sử dụng tiếp xúc trực tiếp giữa đầu nối EV và đầu vào sạc. Cáp có thể được cấp từ ổ cắm điện tiêu chuẩn hoặc trạm sạc. Bộ sạc dẫn điện cho xe điện có những ưu điểm về sự trưởng thành, đơn giản và chi phí thấp vì nó chỉ sử dụng phích cắm và ổ cắm để dẫn năng lượng điện thông qua các tiếp điểm kim loại vật lý. Có hai phương pháp được sử dụng trong các trạm sạc EV sử dụng phương pháp dẫn điện viz. Bộ sạc AC hoặc bộ sạc trên bo mạch và bộ sạc DC hoặc bộ sạc rời.
Truyền tải điện dẫn sử dụng một dây dẫn để kết nối hai thiết bị điện tử nhằm truyền năng lượng. Có ba thành phần cơ bản khi nói đến sạc cáp, đầu nối và pin của xe điện, và trên cơ sở sạc dẫn điện giống nhau được chia thành ngoài khơi và sạc trên bo mạch.
Hệ thống sạc DC dẫn điện cho xe điện
Sạc DC được thực hiện ngoài bo mạch bằng bộ sạc DC. Nó sử dụng thiết bị cung cấp DC EV chuyên dụng để cung cấp năng lượng từ bộ sạc thích hợp ngoài bo mạch cho EV ở các địa điểm công cộng. Nó được gọi là sạc nhanh DC. Có mức năng lượng linh hoạt, không giống như bộ sạc tích hợp. Nó có thể được sử dụng lên đến 50KW tức là pin có thể được sạc trong 20 phút từ khi cạn đến khi đầy 80%. Nhưng đôi khi con số này thay đổi tùy thuộc vào tình trạng pin và chất lượng của xe.
Bộ sạc được sử dụng cho đến nay để kết nối xe với trạm phát điện bên ngoài là:
- CCS Hoa Kỳ
- CCS Châu Âu
- chademo
- Tesla US / Eu
- Tiêu chuẩn GB / T của Trung Quốc
Tất cả đều có số lượng chân cắm, pha và nguồn điện áp khác nhau và được sử dụng tùy theo nguồn điện đầu vào của xe. Mặc dù là chế độ nhanh nhất và không có giới hạn về nguồn điện, hệ thống sạc DC vẫn có một số hạn chế.
Các hạn chế được liệt kê dưới đây: -
- Tổn thất cao hơn trong bộ sạc và pin
- Pin: - Thời lượng pin ngắn hơn, chỉ có thể sạc 70-80% SOC với sạc nhanh
- Cáp: Dòng điện tối đa giới hạn cho cáp có thể dễ dàng nâng lên
- Đầu tư cao
- Tác động bất lợi đến lưới điện
- Chỉ có tại các trạm sạc công cộng
- Quản lý nhiệt
Hệ thống sạc AC dẫn điện cho xe điện
Sạc AC là cách mà các ổ cắm điện phổ biến nhất sử dụng cho quá trình sạc của chúng. Để sạc, chiếc xe chỉ cần được kết nối với ổ cắm điện thông thường hoặc ổ cắm điện cao hơn được thiết kế đặc biệt cho xe điện. Như bạn có thể thấy, không gian và vật liệu cần thiết cho loại trạm sạc này là khá nhỏ. Tuy nhiên, việc sạc pin mất nhiều thời gian hơn và để thực hiện quá trình này, xe phải được trang bị một bộ sạc trên xe, điều này làm tăng thêm trọng lượng của xe. Bộ sạc tích hợp có ngoại lệ này là chúng bị hạn chế với nguồn điện. Mặc dù tính linh hoạt về nguồn điện là phương châm chính của việc sạc một chiếc xe điện.
Toàn bộ quá trình sạc trong hệ thống sạc AC có một chút khác biệt. Có các hoa tiêu gần (luôn kiểm tra việc thiết lập kết nối giữa EV và Hạ tầng cắm), Hoa tiêu điều khiển (Điều khiển dòng điện tối đa có thể được rút ra) khi đầu vào sạc được lắp trong xe. Vì vậy, việc kiểm tra dòng điện tối đa được cung cấp trở thành điều bắt buộc trong những tình huống như vậy. Ba loại thiết bị chính được sử dụng là lưới xe, cáp sạc và phích cắm hạ tầng.
Các loại bộ sạc được sử dụng trong hệ thống sạc AC là
- US / Japan SAE
- Europe Mannekes / Tesla
- Liên minh phích cắm EV
- Tesla Hoa Kỳ
Hệ thống sạc AC có lợi ích chính là bạn có thể sạc ở bất kỳ đâu với ổ cắm điện tiêu chuẩn và nó có Hệ thống giám sát pin (BMS) với khả năng giao tiếp dễ dàng. Mặc dù nó có một số nhược điểm lớn như công suất đầu ra, thời gian sạc tương đối lâu hơn và trọng lượng xe nhiều hơn do bộ phận đầu vào được lắp đặt.
Sạc không dây cho xe điện (EV)
Trong một thế giới nơi sạc ô tô điện là điểm mấu chốt trong việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng, các giải pháp khác có thể đi kèm với các trạm sạc điện. Một trong những giải pháp đó là sạc không dây. Sạc xe hơi không dây là một phiên bản nâng cao của sạc điện thoại thông minh với một số điểm khác biệt. “Sạc cảm ứng không dây cho phép xe điện tự động sạc mà không cần dây cáp.
Nó được chứng minh qua nhiều thời kỳ, mọi thứ đều có thể mở rộng về mặt kỹ thuật; tuy nhiên, khi tốc độ truyền tải điện tăng lên, độ phức tạp và kích thước của thiết bị điện tử quản lý điện năng phải tăng lên. Quan trọng hơn, khi công suất tăng lên, một số yếu tố bổ sung cần được xem xét, chẳng hạn như tổn thất nhiệt và quản lý nhiệt. Độ kém hiệu quả càng cao và công suất càng cao thì tổn thất nhiệt càng cao và phải làm nhiều việc hơn nữa để quản lý nhiệt đó.
Sạc cảm ứng sử dụng trường điện từ (EM) để truyền năng lượng giữa hai cuộn dây. Cộng hưởng từ được tạo ra giữa cuộn dây của trạm sạc và cuộn dây của lưới điện trên xe. Các cuộn dây được điều chỉnh theo cùng một tần số và sự truyền năng lượng diễn ra giữa chúng. Nó đơn giản như năng lượng được truyền từ một người mẹ sang một đứa trẻ ngồi trên xích đu. Năng lượng được truyền qua một khớp nối cảm ứng đến các thiết bị điện. Năng lượng này được sử dụng để sạc pin. Bộ sạc cảm ứng được sử dụng với một cuộn dây cảm ứng để tạo ra trường EM xoay chiều từ đế sạc. Một thiết bị di động như ô tô hoặc xe tải sử dụng cuộn dây cảm ứng thứ hai để nhận trường EM. Các trường EM này được chuyển đổi trở lại thành dòng điện để sạc pin của EV.
Quản lý tất cả các yếu tố bổ sung và thách thức kỹ thuật, chúng tôi có tính năng sạc cảm ứng giúp việc sạc pin trở nên dễ dàng như chỉ cần đỗ xe của bạn. Thực tế thú vị là sạc không dây có hiệu suất 93%, gần như là cuối cùng nếu so sánh với các phương pháp tiếp nhiên liệu truyền thống. Mọi thứ đi kèm với một số khó khăn và lợi ích, mọi người đang chấp nhận công nghệ này nhưng đồng thời lo sợ về sự cố xảy ra. Nhưng các chuyên gia đã thảo luận về tính bảo mật của sạc không dây và họ rất tự tin rằng nó đơn giản như nấu ăn trong nhà bếp. Trong nhà bếp cũng vậy, chúng ta phải lưu ý một số biện pháp an toàn và tương tự là trường hợp sạc không dây.
Ngay cả những thương hiệu ô tô lớn như BMW cũng đang tin dùng công nghệ này. Vào năm 2018, BMW đã ra mắt mẫu xe mới của họ với tính năng sạc không dây và trích dẫn rằng “BMW giúp sạc dễ hơn đổ xăng.
Sạc xe điện động: Tất cả những gì chúng ta nói đến bây giờ là về sạc không dây tĩnh. Điều tốt nhất mới tiếp theo mà các nhà đổi mới xe điện đang làm là Sạc xe điện năng động (DEVC), cho phép EV sạc không dây khi đang lái xe trên đường. Hệ thống có khả năng sạc động EV với công suất lên tới 20 kW ở tốc độ đường cao tốc (100 km / h).
Thách thức và cơ hội
Hiện tại, xe điện là tất cả những thách thức về cơ sở hạ tầng, chi phí phương tiện, thời gian sạc, loại thiết bị, v.v. Nhà sáng tạo tin rằng sự đổi mới của xe điện sẽ là sự đổi mới tốt nhất để cắt giảm lượng khí thải carbon và dọn đường cho tiến bộ khí hậu đáng kể.
Dưới đây là một số thách thức đang đến với cơ sở hạ tầng hiện tại-
Thời gian sạc: Có ba “cấp độ” bộ sạc chính dành cho xe điện. Phích cắm 120 volt tiêu chuẩn, thường được sử dụng cho các thiết bị gia dụng, sạc chậm nhưng có thể làm đầy pin gần đầy dung lượng với một lần sạc trong vài đêm, hoặc khoảng 20 đến 40 giờ. Các bộ sạc 240 volt "cấp hai" thường cung cấp 20 đến 25 dặm sạc trong một giờ, giúp rút ngắn thời gian sạc xuống còn tám giờ hoặc ít hơn. Cuối cùng, bộ sạc nhanh dòng điện một chiều (DC) “cấp 3” có thể sạc pin lên đến 80 phần trăm trong 30 phút. Hiện tại, bộ sạc cấp hai được cung cấp rộng rãi nhất — Bộ Năng lượng liệt kê 22,816 trạm công cộng ở Hoa Kỳ.
Tính khả dụng của cơ sở hạ tầng tính phí: Thay vì được đổ xăng tại một trạm xăng thông thường, xe điện (EV) phải được sạc tại các ổ cắm điện để chạy. Nhiều chủ sở hữu EV sạc ô tô của họ tại nhà trong ga ra của họ bằng cách sử dụng bộ sạc gắn trên tường đặc biệt. Sự sắp xếp này phù hợp với hầu hết mọi người vì một người trung bình lái xe 29 dặm mỗi ngày. Khoảng cách này nằm trong phạm vi hoạt động của các loại xe điện hiện nay, hầu hết chúng có thể đi được từ 150 đến 250 dặm một lần sạc, tùy thuộc vào từng kiểu xe. Tuy nhiên, có hai khó khăn lớn nảy sinh. Thứ nhất, đối với những người lái xe sống trong các căn hộ, nhà để xe hiếm khi được trang bị cơ sở hạ tầng thu phí và việc lắp đặt cơ sở hạ tầng như vậy có thể gây tốn kém chi phí cho các nhà quản lý tòa nhà.
Giá cả: Không giống như các trạm xăng, nơi giá nhiên liệu được quy định trên mỗi gallon, việc sạc EV hiện có thể tuân theo một số phương án định giá khác nhau, điều này có thể dẫn đến việc định giá không nhất quán và đôi khi chi phí sạc cao. Giá sạc tại nhà là mức giá nhất quán trên mỗi kilowatt-giờ (kWh) do các cơ quan quản lý tiện ích đặt ra. Định giá trạm sạc công cộng đã sử dụng các chương trình bao gồm phí theo phiên, phí theo phút và định giá theo từng cấp dựa trên tốc độ sạc tối đa của xe. Phí tính phí thường không được hiển thị tại các trạm thu phí. Sự không nhất quán và thiếu minh bạch này là những rào cản đối với việc áp dụng EV vì chúng có thể dẫn đến sự thất vọng và trải nghiệm tiêu cực của khách hàng.
Cơ hội
- Cơ hội sản xuất: Nhiều câu chuyện đã được đưa ra trong khi nói về các cơ hội; ngay cả những công ty hàng đầu của Ấn Độ như NTPC, Bharat Heavy Electricals Ltd (Bhel) và Power Grid Corp. of India Ltd đều muốn trở thành một phần của chiếc bánh này. Mọi người có thể thấy đây sẽ là tương lai của ngành công nghiệp ô tô. Sự trỗi dậy của ngành công nghiệp xe điện rõ ràng đang mang lại rất nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp sản xuất. Ngay cả những gã khổng lồ thương mại điện tử lớn như Flipkart hay Amazon cũng đang chuyển đội xe hiện có của họ sang chạy bằng điện. Amazon do Jeff Bezos lãnh đạo cho biết họ sẽ giới thiệu 10,000 chiếc xe điện trong đội vận chuyển hàng hóa của mình ở Ấn Độ vào năm 2025. Flipkart thuộc sở hữu của Walmart có kế hoạch giới thiệu 25,000 chiếc xe điện trong đội xe của mình để cắt giảm lượng khí thải từ phương tiện giao thông. Tất cả những điều này chắc chắn sẽ tạo ra một cơ hội sản xuất rộng lớn để đáp ứng nhu cầu khổng lồ này.
- Cơ hội B2B tăng vọt: Không chỉ các doanh nghiệp mà người tiêu dùng đang thể hiện sự quan tâm ngày càng tăng đối với phương tiện di chuyển bằng điện, sự chú ý ngày càng tăng của các phương tiện truyền thông trên toàn cầu đã tạo ra một không gian rộng rãi cho nhiều cơ hội trên thị trường giữa doanh nghiệp với doanh nghiệp. Các công ty chủ chốt đang tạo ra sự khuấy động trong lĩnh vực sản xuất tiện ích để phát triển bền vững lĩnh vực xe điện. Trong một sự kiện hội nghị ở Berlin, Giám đốc điều hành của Volkswagen Matthias Muller thông báo rằng họ đã có được các đối tác cung cấp pin ở châu Âu và Trung Quốc.
- Công nghệ pin: Công nghệ pin là một phần không thể thiếu của hệ sinh thái Xe điện ở Ấn Độ. Công nghệ trên thị trường pin xe điện đã có những thay đổi đáng kể trong những năm gần đây, với công nghệ pin phát triển từ mật độ năng lượng thấp sang mật độ năng lượng cao. Nhiều nghiên cứu thị trường đã chỉ ra rằng công nghệ pin xe điện được dự báo sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR 38% từ năm 2020 đến năm 2025, tạo ra không gian rộng rãi cho các cơ hội kinh doanh trong lĩnh vực Công nghệ pin. Để thúc đẩy thị trường phát triển hơn nữa, Chính phủ Ấn Độ đã thành lập Sứ mệnh Quốc gia về Di động Chuyển đổi và Lưu trữ Pin dưới sự Chủ tịch của Niti Aayog. Với sự chú trọng đáng kể vào nội địa hóa, các biện pháp đang được thực hiện để giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu và sản xuất pin và các linh kiện khác trong nước.
- Phá băng: Với sự quan tâm ngày càng nhiều hơn đến Electric Mobility, rõ ràng là sự quan tâm đến ICE giảm dần sẽ là một thương vong tự động. Và với tư cách là Nội bộ sự cháy Động cơ Phương tiện giao thông trở nên lỗi thời, cơ hội kinh doanh để loại bỏ chúng sẽ phát triển nhiều hơn trong tương lai. Rất nhiều phương tiện ô nhiễm này sẽ bị cấm lưu thông trên đường và cuối cùng sẽ đến các trung tâm phế liệu, kim loại và các vật liệu sẽ được tái chế để sản xuất và đổi mới các sản phẩm phù hợp với môi trường.
Sheeba Chauhan | Trình chỉnh sửa phụ | ELE Times
Sheeba Chauhan
-
Sheeba Chauhanhttps://www.eletimes.com/author/sheeba“Mặc dù có sự tăng trưởng ấn tượng của điện tử Sản xuất ở Ấn Độ, Giá trị ròng tăng thêm của các đơn vị sản xuất thấp vì hầu hết các linh kiện vẫn được nhập khẩu và không có nguồn gốc trong nước” – S Ramakrishnan
-
Sheeba Chauhanhttps://www.eletimes.com/author/sheebaXu hướng mới nổi trong Công nghệ bán dẫn khoảng cách băng rộng (SiC và GaN) cho các ứng dụng ô tô và tiết kiệm năng lượng
-
Sheeba Chauhanhttps://www.eletimes.com/author/sheebaKế hoạch phát triển của chúng tôi bao gồm các sản phẩm công nghiệp & ô tô để mở rộng cung cấp SiC mosfet và Điốt, STMicroelectronics: FRANCESCO MUGGERI
-
Sheeba Chauhanhttps://www.eletimes.com/author/sheebaHình dáng Nhà máy của chúng tôi: Sản xuất trong Kỷ nguyên Hậu Đại dịch