Blog

Бортовий зарядний пристрій електромобіля

Інтегрований бортовий зарядний пристрій (iOBC). це інноваційна технологія проектування бортової зарядної системи, в якій котушка двигуна і тяговий інвертор використовуються під час зарядки як мережевий фільтр і активний блок корекції коефіцієнта потужності відповідно. Ця технологія допомагає збільшити щільність потужності зарядки, зменшити розмір і вагу транспортного засобу.

Імена зареєстрованих користувачів MDPI будуть пов’язані з їхніми сторінками SciProfiles. Щоб зареєструватися у нас, будь ласка, перейдіть за посиланням https://encyclopedia.pub/register :

Вступ

Електромобілі (EV) є найбільш конкурентоспроможним і перспективним транспортним рішенням у порівнянні з автомобілями з двигуном внутрішнього згоряння (ДВЗ) завдяки їх впливу на вуглецеву нейтральність та ефективність використання ресурсів [1]. Щоб досягти амбітних цілей Зеленої угоди ЄС, виробники автомобільного оригінального обладнання (OEM) прагнуть продавати 100% автомобілів з нульовим рівнем викидів з 2030 року [2] [3]. Згідно з Глобальним прогнозом розвитку електромобілів на 2021 рік, світовий ринок електромобілів для всіх типів продажів автомобілів суттєво постраждав від економічних наслідків пандемії COVID-19. У першій половині 2020 року кількість реєстрацій нових автомобілів скоротилася на третину порівняно з попереднім роком [4]. Незважаючи на те, що загальна реєстрація нових автомобілів падала, глобальні продажі електромобілів зросли на 70%, оскільки у 2020 році було зареєстровано 3 мільйони нових електромобілів, що стало рекордним показником за останні 4 роки.6% річне зростання. Вперше Європа стала лідером з показником 1.4 мільйони нових реєстрацій. Китай слідує за ними з показником 1.2 млн реєстрацій, при цьому кількість нових реєстрацій у США склала 295 000 [4]. як показано на рисунку 1. Для підтримки експоненціального зростання електромобілів і попиту на них необхідні два аспекти. По-перше, необхідно підтвердити розробку зарядних пристроїв та наявність варіантів швидкої зарядки. По-друге, двонаправленість, продуктивність і термін служби існуючих топологій зарядних пристроїв повинні покращитися, щоб зарядка електромобілів стала більш доступною і надійною [5].

Продажі електромобілів (у тисячах) у 2015-2020 роках (синій колір використовується для BEV, помаранчевий. для PEV) [4].

Для зарядки електромобілів широко використовуються два типи зарядних пристроїв.e., бортові зарядні пристрої (БЗП) та зовнішні зарядні пристрої. Виробники електромобілів все ще стикаються з проблемами у сфері БЗП, оскільки вони все ще дорогі, громіздкі та пропонують лише односпрямований потік енергії (наприклад, у.g., від мережі до автомобіля (G2V)) [6] [7]. Щоб отримати більш високу щільність потужності, OEM-виробники рухаються в напрямку інтегрованих двонаправлених OBC, які можуть запропонувати більш ефективне і щільне за потужністю рішення. Таким чином, завдяки двонаправленим характеристикам OBC можна досягти функціональності “транспортний засіб-мережа” (V2G), яка може передавати електричну енергію назад в мережу під час пікового попиту [8].

Крім того, двонаправлені функції забезпечують більше функціональних можливостей в OBC, таких як транспортний засіб-додому (V2H), транспортний засіб-пристрій (V2D) або транспортний засіб-транспортний засіб (V2V), що призводить до збільшення можливостей передачі електроенергії [9]. Однак, можливість передачі енергії, як правило, обмежена через низку обмежень/компромісів, таких як вартість, об’єм та вага транспортного засобу [10]. iOBC можуть допомогти подолати ці обмеження, оскільки в них реалізована більш тісна інтеграція компонентів двигуна та силової електроніки (електродвигуна та тягового інвертора).e., електродвигун та тяговий інвертор) для заряджання замість використання окремих каскадів силової електроніки (e.g., AC/DC і DC/DC) і громіздкі індуктори, як показано на рисунку 2.

Топології інтегрованих бортових зарядних пристроїв (iOBC)

iOBC можна класифікувати на ізольовані та неізольовані, як показано на рисунку 3. Більшість неізольованих iOBC використовують лінію змінного струму як вхід, використовуючи обмотку двигуна. Кожна ніжка тягового інвертора підключена до кожної фази обмотки двигуна. Таким чином, інвертор може бути використаний як активний передній випрямляч (AFE) під час заряджання. Неізольований iOBC також може бути побудований з використанням трифазної та багатофазної машини. В роботах [11] [12] [13] досліджувалися iOBC на основі одного трифазного двигуна. У цих роботах були протестовані дві операції (зарядка і тяга).

У цих топологіях використовується контакторний перемикач, як показано на рисунку 4, для підключення живлення мережі до нейтральної точки обмотки машини [14]. Обмотка статора може бути використана як мережевий фільтр. У двигуні використовуються символи R і Lf як опір і індуктивність статора відповідно. Основним недоліком такої топології є струмова напруга на одній нозі, яка втричі вища, ніж на інших ногах перетворювача. Інше рішення однофазної зарядки з двома ІМ та двома комплектами спеціальних перетворювачів описано в [15] (див. рис. 5). Енергія від акумулятора передається на обидва двигуни, отже, рушійний момент ділиться між ними. Вдосконалений інтегрований зарядний пристрій на базі двомоторного приводу, що працює за принципом імпульсної комутації, був представлений в [16]. Два діоди з повільним відновленням, D1 і D2, додаються для зменшення шумів КМ. Оскільки кожен діод забезпечує низькочастотний шлях для вхідного струму, заземлення системи підключено до вхідної клеми. Для компенсації малої індуктивності СМ використовуються додаткові підвищувальні котушки індуктивності L1 і L2. Ця методика ефективно покращує ефективність та форму струму одночасно. Чотири двигуни iOBC також підходять для однофазного живлення, як описано в [17] [18]. Для того, щоб режим відбувся, необхідно від’єднати позитивну клему батареї від шини постійного струму і підключити її до двох ізольованих нейтральних точок двох машин, як показано на рисунку 6.

Малюнок 4. Інтегрований бортовий зарядний пристрій з одним двигуном, запропонований Gupta et al. [14] у 2020 році (iOBC1).

Малюнок 5. Інтегрований бортовий зарядний пристрій з подвійним приводом, запропонований Woo et al. [15] у 2015 році (iOBC2).

Інтегрований бортовий зарядний пристрій з чотирма двигунами, запропонований Subotic et al. [17] у 2014 році (iOBC3).

Однофазний тяговий інвертор з інтегрованим OBC запропоновано в [19] (див. рис. 7). Для режиму заряджання від однофазної мережі тяговий інвертор конфігурується як повний мостовий випрямляч та інверторний підвищувальний перетворювач, використовуючи конфігурацію перемикачів S1. S5 для підключення батареї. Ця топологія має дуже просту структуру та управління, функції V2G та невеликі розміри.

Інтегрований бортовий зарядний пристрій з асинхронним приводом з реконфігурацією обмотки двигуна, запропонований Khan et al. [19] у 2012 році (iOBC4).

Інтегрована система зарядки з приводом PMSM представлена в [20] для застосування в електромотоциклах. Випрямляч та мережевий фільтр, що використовується як додатковий компонент в цій системі, зображені на рисунку 8. У системі iOBC, описаній в [21], використовується чотирифазна обмотка синхронного асинхронного двигуна (SRM). як показано на рисунку 9. У цій топології один міст інвертора використовується як підвищувальний перетворювач, а два інших моста. як випрямляч. Функції V2G та G2V приводу SRM iOBC пояснюються в [22]. Спочатку дві фази перетворювача використовуються як випрямляч, а машинні обмотки. як вхідні фільтри. Потім, коли напруга мережі випрямлена, третя фаза працює як dc-dc buck-boost перетворювач для регулювання напруги до значення, необхідного для акумулятора. Четверта фаза не використовується під час процесу заряджання. Для зменшення втрат на комутацію перемикач S4 встановлюється постійно. У цій топології немає окремого DC-DC перетворювача для зарядки акумулятора, що забезпечує просту гнучкість реконструкції. Таким чином, зменшується вартість і габарити зарядної системи.

Малюнок 8. Вбудований бортовий зарядний пристрій для приводу PMSM з доступом до нейтральної точки, запропонований Туаном та ін. [20] у 2021 році (iOBC5).

Малюнок 9. Інтегрований бортовий зарядний пристрій для приводу SRM, запропонований Хаямом Хусейні та ін. [21] у 2015 році. (iOBC6). Конфігурація режиму заряджання виділена червоним кольором.

Економічно ефективна трифазна бортова система зарядки з інтеейсним перетворювачем описана в [23] і показана на рисунку 10. Специфічна роль інтеейсного перетворювача в цій топології полягає в конфігуруванні системи в робочому режимі. Завдяки своїй простоті, вона дозволяє заряджати з високою потужністю при порівняно менших розмірах і вазі. Додатковий трифазний інтеейсний перетворювач використовується, щоб уникнути переналаштування обладнання. Швидка трифазна система зарядки на основі трифазної машини описана в [24] [25] [26] [27] [28] і показана на рисунку 11. Середня точка трифазної обмотки підключена до мережі через ЕМІ-фільтр і Н-мостовий передній перетворювач з акумулятором, підключеним до машини. Основними недоліками цієї топології є індуктивність витоку статора через використання розподіленої обмотки, а також складність в управлінні. Інтегрований бортовий зарядний пристрій з розімкненою обмоткою статора (OEW) конфігурацією трифазного ІМ описано в [29] [30].

Малюнок 10. Трифазний вбудований бортовий зарядний пристрій з перетворювачем інтеейсу, запропонований Shi et al. [23] у 2018 році. (iOBC7).

Трифазний інтегрований бортовий зарядний пристрій з трифазним двигуном, запропонований Хагбіном та ін. [27] у 2014 році (iOBC8).

Реконфігурація обмотки статора цих топологій може здійснюватися за допомогою перемикача, як показано на рисунку 12. Нещодавно компанія Hyundai опублікувала патент на багатозарядну систему, яка використовується в моделі Hyundai IONIQ 5, на основі машини OEW [31]. Інший подібний підхід з асиметричним гібридним багаторівневим перетворювачем, описаний в [32]. Машина OEW також була використана для реалізації інтегрованого зарядного пристрою з двома приводами в [33] [34].

Малюнок 12. Інтегрований бортовий зарядний пристрій на основі намотувальної машини з відкритим кінцем, запропонований Brull et al. [29] у 2016 році (iOBC9).

Останнім часом увагу дослідників привернули трифазні асинхронні машини з сегментованою обмоткою. Цей тип багатообмоткових машин походить від традиційної трифазної машини, використовуючи однакову кількість пазів статора та полюсів ротора. У літературі описані різні сегментовані трифазні машини, в тому числі трифазна машина з шістьма обмотками, як показано на рисунку 13, описана в [35] [36]. і трифазна дев’ятиобмоткова машина, зображена на рисунку 14 і описана в [37] [38]. Багатофазні машини мають більше трьох фаз; зазвичай п’ять, шість і дев’ять. Вони поділяються на два типи: симетричні та несиметричні машини на основі просторового кута двох послідовних фаз машини. Вони можуть мати одну або кілька ізольованих нейтральних точок. Дев’ятифазні машини мають вищий крутний момент і менші втрати міді, ніж шестифазні машини. Дев’ятифазні топології iOBC на основі машин досліджуються в [39] [40].

Інтегрований бортовий зарядний пристрій на основі 3-фазної 6-сегментної намотувальної машини, запропонований Han et al. [36] у 2018 році. (iOBC10).

Інтегрований бортовий зарядний пристрій на основі 3-фазної 9-сегментної обмотки, запропонований Raherimihaja et al. [37] у 2018 році (iOBC11).

Оскільки ці топології мають вищий фазоінвертор, як показано на рисунку 15, суттєвим недоліком цих перетворювачів є відносно більша кількість напівпровідникових перемикачів та складність відповідної схеми керування. Вражаюче рішення було представлено в [41] для зменшення кількості перемикачів.

Малюнок 15. Інтегрований бортовий зарядний пристрій на основі дев’ятифазної намотувальної машини, запропонований Abdel-Khalik et al. [38] у 2017 році (iOBC12).

Дев’ятикомутаторний перетворювач використовувався з шестифазними машинами, як показано на рисунку 16, де котушки статора діють як фільтр під час заряджання. Перевагами цієї топології є нульовий крутний момент під час заряджання, коефіцієнт потужності на стороні мережі дорівнює одиниці та відсутність необхідності у фазовій транспозиції. Крім того, для зміни режиму потрібні лише три додаткові перемикачі. Найбільш складним недоліком є використання низької ємності ланки постійного струму.

Малюнок 16. Інтегрований бортовий зарядний пристрій на основі дев’ятифазної шестифазної намотувальної машини, запропонований Diab et al. [41] у 2016 році. (iOBC13).

П’ятифазний машинний підхід (неізольований метод), як показано на рисунку 17, описаний в [42] [43] [44]. Аналіз ефективності різних топологій інтегрованих зарядних пристроїв показує, що дев’ятифазний зарядний пристрій відповідає найвищій ефективності (досягаючи 86% під час режиму заряджання). Під час заряджання ефективність варіюється від 79% до 86% залежно від застосованої топології, в той час як в режимі V2G ефективність дещо вища. від 81% до 89%. З іншого боку, ізольовані iOBC можуть бути реалізовані двома методами. Один з методів може забезпечити гальванічну розв’язку за допомогою додаткового трансформатора, розміщеного на стороні низькочастотного змінного струму, як у [45]. В іншому випадку електрична ізоляція може бути виконана шляхом реконфігурації з’єднань електричної машини, щоб змусити її діяти як трансформатор, що запропоновано в [46] [47] [48] [49]. з шестифазними та дев’ятифазними машинами відповідно. У [48]. шестифазна машина використовується як трансформатор, як показано на рисунку 17, і забезпечує гальванічну розв’язку як при трифазному, так і при однофазному вході, з особливістю досягнення безмоментної зарядки в однофазній конфігурації.

Малюнок 17. Інтегрований бортовий зарядний пристрій на основі п’ятифазної намотувальної машини, запропонований Sabotic et al. [42] у 2016 році (iOBC14).

Ізольований інтегрований бортовий зарядний пристрій на основі реконфігурації шестифазної машини, запропонований Pascetto et al. [48] у 2020 році (iOBC15).

Підводячи підсумок, дослідники побачили різні аспекти раніше згаданих топологій, демонструючи такі технічні особливості, як V2G, проблеми пульсацій крутного моменту та генерація крутного моменту під час заряджання. Таким чином, всі топології порівнюються за середнім виробленим крутним моментом під час процесу заряджання, апаратною реконфігурацією між режимами тяги та заряджання, функцією V2G, проблемами пульсацій крутного моменту та потужністю заряджання як співвідношенням до тягової потужності.

Список використаних джерел

• Element Energy Limited. Електромобілі: Розрахунок загальної вартості володіння для споживачів; Element Energy Limited: Кембридж, Великобританія, 2021; p. 44.
• Habib, S.Khan, M. ; Khan, M.M.; Аббас, Ф.Sang, L.; Shahid, M.U.; Tang, H. Комплексне дослідження впроваджених міжнародних стандартів, технічних викликів, наслідків та перспектив для електромобілів. IEEE Access 2018, 6, 13866-13890.
• Ахмад, А.; Alam, M.S.; Chabaan, R. Комплексний огляд технологій бездротової зарядки для електромобілів. IEEE Trans. Transp. Electrif. 2017, 4, 38-63.
• Тенденції та розвиток ринків електромобілів. Глобальний прогноз розвитку електромобілів до 2021 року. Аналіз МЕА. Доступно онлайн: https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2021/trends-and-developments-in-electric-vehicle-markets (дата звернення: 25 вересня 2021 р.).
• Чакраборті, С.Vu, H.N.; Hasan, M.M.; Tran, D.D.Ель-Багдаді, M.; Hegazy, O. Топології DC-DC перетворювачів для електромобілів, плагін-гібридних електромобілів та станцій швидкої зарядки: Сучасний стан та майбутні тенденції. Energies 2019, 12, 1569.
• Schmenger, J.Ендрес, С.; Zeltner, S.; März, M. Бортовий зарядний пристрій потужністю 22 кВт для автомобільних застосувань на основі модульної конструкції. У матеріалах конференції IEEE 2014 року з перетворення енергії (CENCON), Джохор-Бару, Малайзія, 13-14 жовтня 2014 р.; сс. 1-6.
• Yang, G.; Lindseth, R.; Sorsdahl, T. Проектування високоефективних високих густин потужності 10.Трифазний бортовий зарядний пристрій на 5 кВт для електричних/гібридних транспортних засобів. У матеріалах PCIM Europe 2016; Міжнародна виставка та конференція з силової електроніки, інтелектуального руху, відновлюваних джерел енергії та енергоменеджменту, Нюрнберг, Німеччина, 10-12 травня 2016 року; стор. 10-12.
• Semsar, S.; Soong, T.; Lehn, P.W. Бортовий однофазний інтегрований зарядний пристрій для електромобілів з функцією V2G. IEEE Trans. Power Electron. 2020, 35, 12072-12084.
• Tran, V.T.; Rabiul Islam, M.; Muttaqi, K.M.; Sutanto, D. Нова універсальна магнітна вилка для полегшення підключення V2V/V2G/G2V/V2H для майбутньої електромережевої інфраструктури. У збірнику матеріалів конференції Щорічних зборів Товариства промислових застосувань IEEE (IAS), Детройт, штат Мічиган, США, 10-16 жовтня 2020 р.
• Yilmaz, M.; Krein, P.T. Огляд топологій зарядних пристроїв, рівнів зарядної потужності та інфраструктури для електричних та гібридних транспортних засобів, що підзаряджаються. IEEE Trans. Силовий електрон. 2013, 28, 2151-2169.
• Hegazy, O.ван Мієрло, Я.Латар, П., Латар, П., Латар, П. Контроль і аналіз інтегрованих двонаправлених DC/AC і DC/DC перетворювачів для гібридних електромобілів, що підзаряджаються. J. Силовий електрон. 2011, 11, 408-417.
• Song, H.S.; Yoo, I.P.Jang, K.Y.; Shin, S.; Joo, J.H. Система для підзарядки електромобіля та метод керування нею. U.S. Патент США 8441229 B2, 2 травня 2013 р.
• Sarrazin, B. Оптимізація тягового ланцюга для електричного транспортного засобу. Energie Électrique; ⟨NNT: 2012GRENT117⟩. ⟨tel-00808946v2⟩; Університет Гренобля: Сен-Мартен-д’Ер, Франція, 2012; (In Français).
• Gupta, J.; Maurya, R.; Arya, S.R. Вбудований зарядний пристрій з покращеною якістю живлення та зменшеною напругою перемикання. IEEE Trans. Power Electron. 2020, 35, 10810-10820.
• Woo, D.G.; Joo, D.M.Lee, B.K. Про доцільність інтегрованого зарядного пристрою з тяговим двигуном та інвертором для гібридних електромобілів, що підключаються до електромережі. IEEE Trans. Power Electron. 2015, 30, 7270-7281.
• Tang, L.; Su, G.J. Оптимізація схеми керування для недорогого зарядного пристрою з цифровим керуванням для гібридних електромобілів. У матеріалах 2009 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, Сан-Хосе, Каліфорнія, США, 20-24 вересня 2009 р.; сс. 3604-3610.
• Subotic, I.; Jones, M.; Леві, Е. Швидкий вбудований бортовий зарядний пристрій для чотиримоторних електромобілів. У матеріалах Міжнародної конференції з електричних машин (ICEM) 2014 року, Берлін, Німеччина, 2-5 вересня 2014 р.; сс. 2066-2072.
• Sul, S.K.Lee, S.J. Інтегральний зарядний пристрій для повнопривідного електромобіля. IEEE Trans. Інд. Appl. 1995, 31, 1096-1099.
• Khan, M.A.; Husain, I.; Sozer, Y. Інтегрований привід електродвигуна та силова електроніка для двонаправленого потоку енергії між електромобілем та мережею постійного або змінного струму. У матеріалах Конгресу та виставки IEEE з перетворення енергії, ECCE, Ролі, штат Північна Кароліна, США, 15-20 вересня 2012 р.; стор. 3403-3410.
• Tuan, V.T.; Phattanasak, M.; Kreuawan, S. Інтегрований зарядний пристрій-інвертор для високопродуктивних електричних мотоциклів. World Electr. Вех. J. 2021, 12, 19.
• Khayam Huseini, S.R.; Farjah, E.; Tashakor, N.; Ghanbari, T. Розробка інтегрованого вентильно-індукторного електроприводу з можливістю заряджання акумуляторної батареї для силової установки електромобіля. У матеріалах 6-ї конференції з силової електроніки, технологій приводних систем (PEDSTC2015), Тегеран, Іран, 3-4 лютого 2015 р.; стор. 579-584.
• Hu, K.W.; Yi, P.H.Liaw, C.M. Привід EV SRM з живленням від батареї/суперконденсатора з можливостями G2V та V2H/V2G. IEEE Trans. Ind. Electron. 2015, 62, 4714-4727.
• Ши, С.Tang, Y., Tang, Y., Tang, Y.; Khaligh, A. Трифазний інтегрований бортовий зарядний пристрій для електромобілів, що підключаються. IEEE Trans. Сила електрона. 2018, 33, 4716-4725.
• De Sousa, L.; Silvestre, B.; Bouchez, B. Комбінований багатофазний електропривод і швидкий зарядний пристрій для електромобілів: Топологія та аналіз ефективності електричної тяги. У матеріалах конференції IEEE 2010 Vehicle Power and Propulsion Conference, Лілль, Франція, 1-3 вересня 2010 р.
• Сандулеску, А.P.; Meinguet, F.; Kestelyn, X.; Semail, E.; Bruyere, A. Послаблення потокозчеплення приводу з відкритою обмоткою, інтегрованого з економічно ефективним потужним зарядним пристроєм. IET Electr. Syst. Transp. 2013, 3, 10-21.
• Lacroix, S.; Laboure, E.; Hilairet, M. Інтегрований швидкий зарядний пристрій для електромобіля. У матеріалах конференції 2010 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Лілль, Франція, 1-3 вересня 2010 р.; стор. 1-6.
• Haghbin, S.; Карлсон, О. Інтегрований моторний привід і неізольований зарядний пристрій на основі двофазних двигунів PM для електромобілів, що підключаються до мережі. J. Eng. 2014, 2014, 275-283.
• Bruyère, A.De Sousa, L.Буше, Б.; Sandulescu, P.; Kestelyn, X.; Semail, E. Багатофазний тяговий привід/привід швидкого заряджання акумуляторів для електричних або гібридних транспортних засобів з можливістю підзарядки: Рішення для керування в режимі тяги. У матеріалах конференції IEEE 2010 Vehicle Power and Propulsion Conference, Лілль, Франція, 1-3 вересня 2010 р.; стор. 1-7.
• Bruell, M.; Brockerhoff, P.; Pfeilschifter, F.; Feustel, H.P.; Хакманн, В. Двонаправлена система заряду і тяги. World Electr. Вех. J. 2016, 8, 237-248.
• Sharma, S.; Aware, M.V.; Bhowate, A. Інтегрований зарядний пристрій для електромобіля з використанням обмотки статора трифазного асинхронного двигуна в якості фільтра. IEEE Trans. Transp. Electrif. 2020, 6, 83-94.
• Chon, C.Дак, К.; Jung, H.; Tae, H.; Нох, С.H. Система та метод заряджання з декількома входами з використанням системи моторного приводу 2020. Доступно онлайн: https://www.freepatentsonline.com/y2020/0361323.html (дата звернення: 1 жовтня 2021 р.).
• Scelba, G.; Scarcella, G.; Foti, S.Де Каро, С.; Testa, A. Самокероване керування розімкненою обмоткою ПМSMS, що живиться від несиметричного гібридного багаторівневого інвертора. У матеріалах Міжнародного симпозіуму IEEE 2017 року з бездатчикового керування електроприводами (SLED), Катанія, Італія, 18-19 вересня 2017 року; стор. 165-172.
• Hoevenaars, E.; Illg, T.; Hiller, M. Нова концепція інтегрованого зарядного пристрою з використанням асинхронної машини в якості трансформатора при зупинці. У матеріалах конференції IEEE 2020 Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), Хіхон, Іспанія, 18 листопада. 16 грудня 2020 р.
• Асиметричний, T.I.; Pmsm, S. Усунення синфазної напруги для подвійного. IEEE Trans. Силовий електрон. 2020, 35, 3828-3840.
• Su, G.J.; Tang, L. Інтегрований бортовий зарядний пристрій та перетворювач живлення аксесуарів з використанням пристроїв WBG. У матеріалах 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Монреаль, Квебек, Канада, 20-24 вересня 2015 р.; стор. 6306-6313.
• Хань, X.; Jiang, D.; Zou, T.; Qu, R.Yang, K. ; Yang, K. Двосегментний трифазний PMSM-привод з ШІМ з фазовим зсувом несучої для зменшення пульсацій крутного моменту та вібрації. IEEE Trans. Power Electron. 2018, 34, 588-599.
• Рахеріміхаджа, H.J.; Zhang, F.; Na, T.; Zhang, Q. Інтегрований зарядний пристрій з використанням сегментованих обмоток внутрішнього двигуна з постійними магнітами на основі 3-фазного з 9 обмотками. У матеріалах 2018 13-ї конференції IEEE з промислової електроніки та застосувань (ICIEA), Ухань, Китай, 31 травня-2 червня 2018 р.; стор. 565-570.
• Szenasy, I.; Varga, Z. Особливості сегментної обмотки ПМСМ для низьковольтної системи живлення. У матеріалах 2017 3-ї Міжнародної конференції з управління, автоматизації та робототехніки (ICCAR), Нагоя, Японія, 24-26 квітня 2017 р.; стор. 523-528.
• Абдель-Халік, А.S.; Ahmed, S.; Масуд, А.M. Дев’ятифазна шестиконтактна концентрована одношарова схема обмотки для потужних асинхронних машин середньої напруги. IEEE Trans. Інд. Електрон. 2017, 64, 1796-1806.
• Bodo, N.Леві, Е.Суботик, І.; Espina, J.; Empringham, L.; Johnson, C.M. Оцінка ефективності повністю інтегрованих бортових зарядних пристроїв для електромобілів з дев’ятифазними машинами. IEEE Trans. Перетворення енергії. 2017, 32, 257-266.
• Diab, M.S.; Elserougi, A.A.; Abdel-Khalik, A.S.Масуд, А.; Масуд, А.M.; Ahmed, S. Інтегрований електропривод та система заряджання акумуляторів для електромобілів на основі дев’ятикомутаційного перетворювача з використанням симетричних шестифазних машин. IEEE Trans. Інд. Електрон. 2016, 63, 5326-5335.
• Суботик, І.Бодо, Н.; Levi, E. Електромобіль з інтегрованою можливістю швидкої зарядки. IEEE Trans. Power Electron. 2016, 31, 1461-1471.
• Суботик, І.; Levi, E.; Джонс, М.; Graovac, D. Багатофазні інтегровані бортові зарядні пристрої для електромобілів. У матеріалах 15-ї Європейської конференції з силової електроніки та застосувань (EPE) 2013 року, Лілль, Франція, 2-6 вересня 2013 р.; стор. 1-10.
• Tong, M.; Cheng, M.; Wang, S.; Хуа, В. Бортовий двоступеневий інтегрований швидкий зарядний пристрій для електромобілів на основі п’ятифазної машини з гібридним збудженням з комутацією потоку. IEEE Trans. Інд. Електрон. 2021, 68, 1780-1790.
• Subotic, I.Bodo, N.; Levi, E.; Jones, M.; Levi, V. Ізольовані зарядні пристрої для електромобілів з використанням шестифазних машин. IEEE Trans. Інд. Electron. 2016, 63, 653-664.
• Haghbin, S.; Lundmark, S.; Alaküla, M.; Карлсон, О. Ізольований потужний інтегрований зарядний пристрій для електрифікованих транспортних засобів. IEEE Trans. Вех. Technol. 2011, 60, 4115-4126.
• Abdel-Khalik, A.S.Масуд, А.; Ahmed, S. Ізольований вбудований зарядний пристрій для електромобілів на основі двигуна з постійними магнітами. IET Electr. Power Appl. 2018, 12, 124-134.
• Pescetto, P.Пеллегріно, Г. Інтегрований ізольований OBC для електромобілів з 6-фазним тяговим електродвигуном. У матеріалах Конгресу та виставки з перетворення енергії IEEE 2020 року (ECCE), Детройт, штат Мічиган, США, 11-15 жовтня 2020 р.; стор. 4112-4117.

Текст доступний на умовах ліцензії Creative Commons Attribution (CC BY); можуть застосовуватися додаткові умови. Використовуючи цей сайт, ви погоджуєтесь з Загальними положеннями та умовами та Політикою конфіденційності.

ГНУЧКІСТЬ В ДОРОЗІ АБО ВДОМА

Показані передсерійні автомобілі. Фактичні виробничі моделі можуть відрізнятися. Наразі всі бронювання на HUMMER EV заповнені.

ЗАРЯДЖАЄМО СУПЕРВАНТАЖІВКИ

GMC HUMMER EV Pickup пропонує кілька варіантів зарядки з різною швидкістю як у дорозі, так і вдома.

Показано передсерійний автомобіль. Фактичні виробничі моделі можуть відрізнятися. Бронювання HUMMER EV наразі заповнене.

ЗАРЯДЖАННЯ ВДОМА

У перервах між пригодами зарядка пікапа GMC HUMMER EV Pickup вдома може зручно вписатися у ваш розпорядок дня. Підключайте супервантажівку на ніч, як смартфон, і прокидайтеся з повним зарядом. залежно від моделі GMC HUMMER EV, комплектації та домашнього зарядного обладнання. Усі пікапи GMC HUMMER EV Edition 1 поставляються в стандартній комплектації з дворівневим зарядним шнуром зі змінним штекером, що дає вам можливість вибирати між зарядкою 1-го та 2-го рівня вдома або в дорозі.

ДОСТУПНА ЗАРЯДНА СТАНЦІЯ 2-ГО РІВНЯ. 240 ВОЛЬТ/11.5 КВТ

До майже 16 миль за годину для пікапа версії 1 (за оцінками GM)

Заряджається від 20 до 100% приблизно за 16 хвилин.5 годин для пікапа Edition 1 (за оцінками GM)

Для зарядки рівня 2 може знадобитися професійна установка дротової лінії на 240 В, 60 А. Зверніться до місцевого професійного електрика. Або зверніться за допомогою до Qmerit.

ДВОРІВНЕВИЙ ЗАРЯДНИЙ ШНУР †. РІВЕНЬ 2. 240 ВОЛЬТ/7.7 КВТ

До майже 10 миль † за одну годину † для пікапа Edition 1 (оцінка GM)

Заряджання від 20 до 100% приблизно за 24 години для Edition 1 Pickup (за оцінками GM)

Зарядка рівня 2 може потребувати професійного встановлення лінії 240 В, 40 А та розетки NEMA 14-50. Зверніться до місцевого професійного електрика. Або зверніться за допомогою до Qmerit.

ДВОРІВНЕВИЙ ЗАРЯДНИЙ ШНУР †. РІВЕНЬ 1. 120 ВОЛЬТ/1.4 КВТ

Доступна опція поповнення заряду (не рекомендується для оптимальної зарядки HUMMER EV)

Заряджайте будь-де, де є триконтактна розетка

Ось як ми заряджаємо електромобілі на рівні 2 максимум 19.2 кВт в нашому офісі

Цей настінний роз’єм Porsche може заряджати більш ніж утричі швидше, ніж наші зарядні пристрої ChargePoint.

Швидкість зарядки електромобілів часто поділяють на рівні 1 (120 В), 2 (240 В) і 3 (400 В і вище постійного струму), але в межах цих категорій може бути широкий діапазон швидкостей зарядки. Level 2, наприклад, може варіюватися від 6.0-кіловатна зарядка ChargePoint, яку ви можете зустріти в гаражі, з максимальною швидкістю 19.2 кВт. Якщо у вас є електромобіль, ви хочете заряджатися вдома якомога частіше. це зручніше і набагато дешевше. І ми вважаємо, що найкращим варіантом є можливість зарядити акумулятор вашого автомобіля приблизно за ніч: скажімо, за 10-12 годин або близько того.

Для багатьох електромобілів з акумуляторними батареями середнього розміру це можливо за допомогою звичайних домашніх зарядних пристроїв, таких як ті, що представлені в цьому огляді. Але для автомобілів з більшою ємністю, таких як 131.0 кВт-год Ford F-150 Lightning, 128.9-кіловатний зарядний пристрій Rivian R1S або R1T, або настінний роз’єм 112.0-кВт-год Lucid Air, вам знадобиться значно більше заряду для зарядки, близької до нічної. Наприклад, час заряду для Lightning з використанням 6.0-кіловатна розетка заряджається приблизно 24 години, а Hummer EV з його гігантськими 212.7-кіловаттний акумулятор заряджається майже 40 годин.

Як розраховується швидкість і час заряду

Коротке нагадування: Швидкість. це просто вихідна потужність, або напруга, помножена на струм, е.g., 240 вольт і 40 ампер дорівнюють вихідній потужності 9600 Вт, або 9.6 кіловат. А електричний ланцюг може працювати безперервно при 80 відсотках своєї номінальної потужності, тому необхідна 50-амперна 240-вольтна схема, щоб мати можливість заряджати при 40 амперах або 9.6 кВт. Щоб оцінити час заряджання електромобіля, візьміть ємність акумулятора, додайте 10 відсотків на втрати і розділіть на швидкість заряджання.

Все про зарядку електромобіля

Тривалий час заряджання деяких з цих новітніх електромобілів з великими батареями на 6.0-кіловатні зарядні пристрої ChargePoint, які ми маємо в нашому офісі, змусили нас шукати заміну двом настінним роз’ємам Tesla, які ми також маємо в нашому офісі, обидва з яких були підключені до 19 розеток.2-кВт зарядка на Model S, опція, яку Tesla вже давно не пропонує. Хоча ми використовували адаптер Tesla до J1772 для зарядки електромобілів інших виробників, цей роз’єм розрахований лише на половину від 19.2-кВт максимум.

Ми зупинилися на Porsche Wall Connector, який продається за 1586. Дорогий, так, але варіантів найшвидшої зарядки Level 2 не так вже й багато. Charge Station Pro від Ford коштує 1310, а зарядна станція Connected Home Charging Station від Lucid. 1200. обидві підтримують двосторонню зарядку. Clipper Creek. рідкісний сторонній вибір, і він коштує 2195. І пристрій Porsche. єдиний з дисплеєм, ті самі 5.0-дюймового сенсорного інтеейсу, який можна знайти на додатковому портативному зарядному обладнанні Porsche, що є опцією 1120 при покупці Taycan.

Ми сподівалися, що зможемо віддалено переглядати зарядку через додаток My Porsche, але виявилося, що для цього потрібно заряджати Porsche, який є у вашому обліковому записі. Замість цього ми переглядаємо використання енергії на екрані, щоб відстежувати ефективність електромобіля, і можемо переглянути попередню активність зарядки, якщо це необхідно. Існує також можливість підключення до власної точки доступу зарядного пристрою для перегляду активності, хоча нам поки що не вдалося реалізувати цю функцію.

Спробуйте це вдома?

Щоб мати можливість заряджати з максимальною швидкістю 19.2-кВт, три речі повинні збігатися: у вашому будинку має бути спеціальна 100-амперна мережа для зарядки електромобіля, ваше зарядне обладнання повинно мати відповідну потужність, а автомобіль повинен бути здатний її прийняти. Наприклад, Hyundai Ioniq 5, наш електромобіль року 2022, має 10.9-кіловатний бортовий зарядний пристрій. Отже, він не може заряджатися з більшою швидкістю, ніж на розетці рівня 2, незалежно від того, яке зарядне обладнання встановлено. Щоб мати змогу заряджати Porsche Taycan за максимальною швидкістю, вам потрібно вибрати опцію 1680 для швидкості 19.2-кВт бортовий зарядний пристрій при замовленні, або є можливість доукомплектувати його пізніше.

Але коли все це поєднується, час заряджання вражає: Taycan з великим блоком можна зарядити від порожнього до повного менш ніж за п’ять годин, а Lucid Air. приблизно за 6 годин.5 годин, а F-150 Lightning або Rivian R1S чи R1T. приблизно за 7.5 годин.

Дейв ВандерВерп провів більше 20 років в автомобільній промисловості, виконуючи різні ролі від інженерних до продуктових консультацій, а зараз очолює відділ тестування автомобілів Car and Driver’s. Дейву дуже пощастило розпочати свою кар’єру в C/D, коли він, будучи студентом Мічиганського університету, вчасно подав своє резюме, щоб отримати роботу “дорожнього воїна” з неповним робочим днем, де він одразу ж захопився світом автомобільної журналістики.

Ось як ми заряджаємо електромобілі на рівні 2 максимум за 19.2 кВт в нашому офісі

Цей настінний роз’єм Porsche може заряджати більш ніж утричі швидше, ніж наші зарядні пристрої ChargePoint.

Швидкість зарядки електромобілів часто позначають за їх простою класифікацією на рівні 1 (120 В), 2 (240 В) і 3 (400 В і вище постійного струму), але в межах цих категорій може бути широкий діапазон швидкостей зарядки. Рівень 2, наприклад, може варіюватися від 6.0 кВт ChargePoint, ви можете зіткнутися на парковці з максимальною швидкістю 19.2 кВт. Якщо у вас є електромобіль, ви хочете заряджатися вдома якомога частіше; це зручніше і набагато дешевше. І ми вважаємо, що ідеальним варіантом є можливість зарядити батарею вашого автомобіля приблизно за ніч: скажімо, за 10-12 годин або близько того.

Для багатьох електромобілів з акумуляторними батареями середнього розміру це можливо за допомогою звичайних домашніх зарядних пристроїв, таких як ті, що представлені в цьому огляді. Але для автомобілів з більшими батареями, таких як 131.0 кВт-год Ford F-150 Lightning, 128.9-кВт-год Rivian R1S або R1T, або 112.0 кВт-год Lucid Air, вам знадобиться значно більше заряду для чогось близького до нічної зарядки. Наприклад, час зарядки для Lightning з використанням 6.0 кВт від розетки. це приблизно 24 години, а Hummer EV з його гігантськими 212.7-кіловатною батареєю займе майже 40 годин.

Як розраховуються швидкість і час заряджання

Короткий лікнеп: Швидкість. це просто вихідна потужність або напруга, помножена на струм, тобто.g., 240 вольт і 40 ампер дорівнюють вихідній потужності 9600 Вт, або 9.6 кіловат. А електричний ланцюг може працювати безперервно при 80 відсотках своєї номінальної потужності, тому для зарядки при 40 амперах або 9 вольтах необхідна 50-амперна 240-вольтова мережа, щоб мати можливість заряджати.6 кВт. Щоб оцінити час заряджання електромобіля, візьміть ємність акумулятора, додайте 10 відсотків на втрати і розділіть на швидкість заряджання.

Все про зарядку електромобіля

Тривалий час заряджання деяких з цих новітніх електромобілів з великими батареями на 6.0-кіловатні зарядні пристрої ChargePoint, які ми маємо в офісі, змусили нас шукати заміну двом настінним роз’ємам Tesla, які також є в нашому офісі, обидва з яких були підключені для підтримки 19.2-кВт зарядка на Model S. опція, яку Tesla вже давно не пропонує. Хоча ми використовували адаптер Tesla-J1772 для зарядки електромобілів інших виробників, цей роз’єм розрахований на зарядку лише вдвічі меншу, ніж 19.2-кВт максимум.

Ми зупинилися на настінному роз’ємі Porsche, який продається за 1586. Дорогий, так, але варіантів для найшвидшої зарядки Level 2 не так вже й багато. Зарядна станція Charge Station Pro від Ford коштує 1310, а зарядна станція Connected Home від Lucid. 1200. обидві підтримують двонаправлену зарядку. Clipper Creek. рідкісний сторонній вибір, і він коштує 2195. І пристрій Porsche. єдиний, на якому є дисплей, ті самі 5.0-дюймовий сенсорний інтеейс, який можна знайти на додатковому портативному зарядному обладнанні Porsche, що є опцією 1120 при покупці Taycan.

Ми сподівалися, що зможемо віддалено спостерігати за процесом заряджання через додаток My Porsche, але виявилося, що для цього потрібно заряджати Porsche, який зареєстрований у вашому обліковому записі. Замість цього ми переглядаємо використання енергії на екрані, щоб відстежувати ефективність електромобіля, і можемо переглянути попередню активність зарядки, якщо це необхідно. Існує також можливість підключення до власної точки доступу зарядного пристрою для перегляду активності, хоча нам поки що не вдалося зробити так, щоб це працювало.

Спробуйте це вдома?

Щоб мати можливість заряджати при максимальній температурі 19.2-кВт, повинні збігтися три речі: ваш будинок повинен мати спеціальну 100-амперну мережу для зарядки електромобіля, ваше зарядне обладнання повинно мати відповідну потужність, а автомобіль повинен бути здатним її прийняти. Наприклад, Hyundai Ioniq 5, наш електромобіль 2022 року, має 10.9-кіловатний бортовий зарядний пристрій. Отже, він не може заряджатися з більшою швидкістю, ніж на розетці рівня 2, незалежно від того, яке зарядне обладнання встановлено. Щоб мати можливість заряджати Porsche Taycan за максимальною швидкістю, ви повинні вибрати опцію 1680 для швидкості 19.2-кВт бортовий зарядний пристрій при замовленні, або є можливість встановити його пізніше.

Але, коли все це поєднується, час зарядки вражає: Taycan з великим блоком можна зарядити від порожнього до повного менш ніж за п’ять годин, а Lucid Air. приблизно за 6.5 годин, а F-150 Lightning або Rivian R1S чи R1T. приблизно за 7.5 годин.

Дейв ВандерВерп провів понад 20 років в автомобільній промисловості на різних посадах. від інженера до консультанта з питань продукції, а зараз очолює відділ тестування автомобілів Car and Driver. Дейву дуже пощастило розпочати свою кар’єру в C/D, коли він, будучи студентом Мічиганського університету, випадково подав своє резюме вчасно, щоб отримати роботу на неповний робочий день, де він одразу ж захопився світом автомобільної журналістики.