ما هو OBC (على متن الشاحن)؟ دليل شامل لشحن المركبات الكهربائية

تحدث المركبات الكهربائية (EVs) عن الطريقة التي نفكر بها في النقل ، حيث تقدم بديلاً صديقًا للبيئة وفعالًا للمركبات التقليدية. ومع ذلك ، فإن أحد الجوانب الحاسمة لملكية EV هو فهم كيفية شحن هذه المركبات والتكنولوجيا التي تجعلها ممكنة. في صميم هذا النظام ، يوجد OBC (على الشاحن) ، وهو مكون رئيسي مسؤول عن تحويل الكهرباء إلى طاقة قابلة للاستخدام للبطارية.

مقدمة

التحول العالمي نحو التنقل الكهربائي مدفوع بحاجة إلى تقليل انبعاثات غازات الدفيئة ، وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري ، واحتضان مصادر الطاقة المتجددة. عندما تصبح EVs أكثر شيوعًا ، فإن الحاجة إلى فهم أنظمة الشحن الخاصة بهم.

يتضمن شحن EV أكثر بكثير من توصيله في منفذ. يتطلب ذلك آلية متطورة لتحويل الطاقة من الشبكة إلى شكل يمكن أن تستخدمه بطارية السيارة. الOBC (على متن الشاحن)هل هذه الآلية.

يوفر هذا الدليل نظرة ثاقبة على وظيفة EV OBC ، ولماذا يكون جزءًا لا يتجزأ من EVs ، وكيف يقارن بالأشجار الخارجية ، مما يعززك المعرفة لاتخاذ قرارات مستنيرة بشأن احتياجات الشحن الخاصة بـ EV.

ما هو OBC (على متن الشاحن)؟

يعد OBC (على الشاحن) مكونًا حاسمًا مدمجًا في السيارات الكهربائية (EVs) يسهل عملية الشحن. تتمثل الوظيفة الأساسية لـ EV OBC في تحويل التيار المتناوب (AC) من مصدر طاقة خارجي - مثل منفذ منزل قياسي أو محطة شحن عامة - إلى التيار المباشر (DC) ، والذي يتم تخزينه بعد ذلك في بطارية السيارة. يعد هذا التحويل ضروريًا لأن بطاريات المركبات الكهربائية لا يمكنها إلا تخزين واستخدام طاقة DC ، في حين أن معظم مصادر الطاقة ، مثل المنافذ الكهربائية ، توفر طاقة التيار المتردد.

الوظائف الرئيسية لـ EV OBC:

1.تحويل الطاقة:
يقوم EV OBC بتحويل الكهرباء AC الواردة من الشبكة إلى طاقة DC التي يمكن استخدامها بواسطة بطارية السيارة. تضمن هذه العملية أن تتلقى بطارية السيارة النوع الصحيح من الطاقة للتخزين. تعتبر كفاءة هذا التحويل أمرًا بالغ الأهمية لزيادة استخدام الطاقة وتقليل النفايات خلال عملية الشحن.

2.الإدارة الشحن:
EV OBC لا يحول فقط الطاقة ؛ كما أنه يدير عملية الشحن نفسها. وهو ينظم كمية التيار والجهد المقدم للبطارية ، مما يضمن شحن البطارية بأمان وكفاءة. تساعد هذه اللائحة في تجنب الأضرار الناجمة عن الشحن غير السليم ، مما يضمن أن البطارية تعمل في ذروة الأداء.

3.حماية البطارية:
EV OBC مسؤول أيضًا عن حماية البطارية أثناء عملية الشحن. يراقب عوامل مثل درجة الحرارة والجهد لمنع زيادة درجة الحرارة أو ارتفاع درجة الحرارة ، مما قد يقلل من عمر البطارية. تضمن هذه الميزة أن يتم شحن البطارية في بيئة خاضعة للرقابة ، مما يمتد طول طول العمر والحفاظ على الأداء الأمثل.

بدون وجود EV OBC ، تتطلب EVs أجهزة شحن خارجية ضخمة لأداء هذه الوظائف ، مما يجعل عملية الشحن أقل ملاءمة وأقل تكاملًا في تصميم السيارة. يسمح OBC بشحن سلس داخل السيارة أمر ضروري لراحة ووظائف السيارات الكهربائية.

كيف يعمل OBC؟

الشاحن الموجود على متن الطائرة (OBC) هو مكون حيوي في مركبة كهربائية (EV) ، يعمل كوسيط بين مصدر الطاقة الخارجي وبطارية السيارة. يضمن OBC أن تتلقى السيارة النوع المناسب وكمية الطاقة اللازمة لشحن البطارية بأمان وكفاءة. إليك نظرة مفصلة على كيفية عمل OBC:

تلعب أجهزة الشحن على متن الطائرة دورًا مهمًا في السيارات الكهربائية ، مع مجموعة متنوعة من الوظائف ، ومن المهم التواصل مع نظام إدارة البطارية (نظام إدارة البطارية) وأنظمة مراقبة المركبات. من خلال يمكن للتفاعل مع الشبكة عالية السرعة للتفاعل مع BMS ، يمكنه إخراج المعلمات الحالية والجهد بشكل دينامي علية. أثناء عملية الشحن ، تراقب BMS بشكل أساسي الجهد والتيار ودرجة الحرارة وحالة الاتصال لحزمة بطارية الطاقة للتحكم في البطارية وحمايتها. التواصل مع نظام مراقبة المركبات من خلال السرعة العالية يمكنه التواصل ، وتحميل حالة العمل الخاصة به ، ومعلمات العمل ومعلومات إنذار الصدع ، وقبول أمر التحكم للبدء في الشحن أو التوقف عن الشحن. بالإضافة إلى ذلك ، لديها أيضًا وظائف حماية الأمن الكاملة. على سبيل المثال ، حماية مدخلات AC الزائدة من الجهد ، إنذار إدخال AC أقل من الجهد ، الحماية الزائدة من إدخال التيار المتردد ، حماية الإفراط في إخراج التيار المستمر ، حماية الدائرة القصيرة لخرج DC ، بداية ناعمة ، الوقاية من الصدمة الحالية ، مثبطات اللهب ، إلخ . يتكون OBC على متن أجزاء متعددة ، بما في ذلك منفذ إدخال التيار المتردد ، ووحدة طاقة ، ووحدة تحكم ، ووحدة مساعدة منخفضة الجهد ، ومنفذ إخراج DC. منفذ إدخال AC مسؤول عن استلام طاقة التيار المتردد من شبكة الطاقة ، ولديه عمومًا 7 منافذ دبوس وثلاثة أنواع من الاتصالات. تعتمد واجهة الإدخال القياسية على جهد إدخال أحادي الطور من تردد الطاقة من 220 فولت ، وإذا كانت الطاقة مطلوبة ، يمكن أيضًا تمكين دبابيس احتياطية لتحقيق إدخال 380 فولت.

نظرًا لأن قناة نقل الطاقة الخاصة بشحن الطاقة ، تتضمن وحدة الطاقة بشكل أساسي وحدة قمع التداخل الكهرومغناطيسي ، وحدة المقوم ، وحدة تصحيح عامل الطاقة ، وحدة التصفية ، وحدة تحويل الجسر الكامل ووحدة إخراج DC. مع تعاون وحدة التحكم ، يتم تحويل تيار تواتر طاقة الإدخال إلى تيار مباشر مناسب للجهد المناسب الذي يمكن أن يقبله نظام بطارية الطاقة. وحدة التحكم هي الجزء الأساسي من الشاحن على متن الطائرة ، والذي يتحكم في عملية تحويل وحدة الطاقة من خلال جهاز التبديل ، ويكمل بدقة وظيفة التحويل من خلال التحكم في الحلقة المغلقة ، ويوفر وظائف الحماية. ويشمل بشكل أساسي وحدة الكشف عن الجانبي والحماية الجانبية الأولية ، ووحدة الكشف والحماية الزائدة ، ووحدة مراقبة وحماية الجهد الزائد/الجهد. توفر الوحدة المساعدة ذات الجهد المنخفض إمدادات طاقة منخفضة الجهد لإلكترونيات وحدة التحكم وتدرك العلاقة بين النظام والعالم الخارجي. ويشمل بشكل أساسي وحدة الاتصالات العلبة ، وحدة مزود الطاقة المساعدة ووحدة التفاعل بين الإنسان والأحواضين. يكون منفذ إخراج DC مسؤولاً عن توفير طاقة التيار المستمر للبطارية ، بما في ذلك دبابيس على الأعمدة الإيجابية والسلبية لمصدر الطاقة المساعدات المنخفضة الجهد ، ودبابيس على القطبين الإيجابيين والسلبيين لدائرة الشحن عالية الجهد ، والأرض ، خطوط الاتصالات Canh و Canl (يمكن أن يكون لها أيضًا التدريع) ، وخط إشارة طلب الشحن.

أنواع أجهزة الشحن على متن الطائرة

لا يتم إنشاء كل OBCs على قدم المساواة. تم تجهيز نماذج EV المختلفة بأنواع محددة من OBCs بناءً على استخدامها المقصود وشحن البنية التحتية.

بشكل عام ، يمكن تقسيم أجهزة الشحن على متن الطائرة إلى شواحن أحادية الاتجاه على متن الطائرة ، وشواحن في اتجاهين ، وشواحن متكاملة على متن الطائرة.

·（الشاحن أحادي الاتجاه على متن الطائرة ： يتدفق الطاقة في اتجاه واحد ، وعمومًا باستخدام تقنية إمدادات الطاقة عالية التردد ، ويتم تقسيم الطوبولوجيا إلى بنية مرحلة واحدة وهيكل مرحلتين ؛ وظيفة الشحن فقط.

·（الشاحن ثنائي الاتجاه على متن الطائرة ： يتدفق الطاقة في كلا الاتجاهين ، معظمهم باستخدام بنية تحويل من مرحلتين ، يتكون من محول AC-DC ثنائي الاتجاه ومحول DC-DC ثنائي الاتجاه. هناك كل من وظيفة الشحن ووظيفة العاكس.

·تتدفق الطاقة في كلا الاتجاهين ، في الغالب باستخدام بنية تحويل من مرحلتين ، يتكون من محول AC-DC ثنائي الاتجاه ومحول DC-DC ثنائي الاتجاه. هناك كل من وظيفة الشحن ووظيفة العاكس.

·V2L （مركبة للتحميل） وظيفة العاكس: خذ الطاقة من بطارية الطاقة على متن الطائرة ، وتوفير طاقة AC 220VAC للمعدات الكهربائية الأرضية من خلال الشاحن ثنائي الاتجاه على متن الطائرة ، ومنفذ شحن AC ، ولوحة مقبس V2L الخاصة ؛

·V2G （وظيفة من السيارة إلى الشبكة） وظيفة العاكس: خذ الطاقة من بطارية الطاقة على متن الطائرة ، واتصل بشبكة الطاقة من خلال الشاحن ثنائي الاتجاه على متن الطائرة ، ومنفذ شحن AC ، وكومة شحن AC الأرضية.

·شاحن متكامل على متن الطائرة:OBC 、 DC-DC 、 pduand تكامل الطاقة الآخر على متن الطائرة ： OBC+DC-DC2-1 التكامل 、 OBC+DC-DC+PDU3-in-1 ； التكامل

·المحرك ، التحكم الإلكتروني ، المخفض 、 OBC 、 DC-DC 、 BMS مساواة محرك كهربائي + تكامل الطاقة على متن الطائرة: التكامل الكل في واحد.

مزايا استخدام OBC في السيارات الكهربائية

يوفر دمج OBC (على متن الشاحن) في السيارات الكهربائية (EVS) العديد من المزايا التي تعزز تجربة ملكية EV الكلية. فيما يلي بعض الفوائد الرئيسية لاستخدام OBC:

1. الراحة:

يتيح OBC لمالكي EV شحن سياراتهم من منافذ الطاقة القياسية أو شواحن EV المخصصة دون الحاجة إلى معدات خارجية إضافية. يلغي هذا الحل المدمج متاعب حمل أجهزة الشحن الإضافية أو العثور على محطات شحن متخصصة ، مما يجعل من السهل شحن السيارة في المنزل أو أثناء التنقل.

2. الكفاءة:

يقلل OBC فقدان الطاقة أثناء عملية التحويل من بالتناوب الحالي (AC) إلى التيار المباشر (DC). من خلال ضمان نقل فعال للطاقة ، فإنه يحسن استخدام الكهرباء ، مما يتيح شحن أسرع وأكثر فاعلية ، والذي يمكن أن يوفر الوقت والمال.

3. السلامة:

تم تجهيز OBCs الحديثة بميزات أمان متقدمة ، مثل الحماية من الإفراط في الشحن ، والدوائر الزائدة ، والدوائر القصيرة. تضمن هذه الضمانات المدمجة سلامة البطارية والأنظمة الكهربائية للسيارة ، مما يقلل من خطر التلف أثناء عملية الشحن.

4. قابلية النقل:

كنظام مدمج ، يلغي OBC الحاجة إلى حمل أجهزة الشحن الخارجية الضخمة. يجعل هذا الإعداد المبسط EV أكثر سهولة في الاستخدام ، مع وجود عدد أقل من المكونات للقلق.

5. المرونة:

تتوافق OBCs مع معايير الشحن المختلفة ، مما يسمح لـ EVs بشحن المواقع المختلفة ، سواء في المنزل أو محطات الشحن العامة أو أجهزة الشحن في مكان العمل. هذه المرونة تعزز راحة امتلاك EV.

6. وفورات التكلفة:

من خلال تقليل الاعتماد على أجهزة الشحن الخارجية باهظة الثمن ، وخاصة بالنسبة لإعدادات الشحن المنزلية ، فإن OBC يساعد مالكي EV على التوفير على التكاليف المقدمة والطويلة الأجل. إنه يبسط عملية الشحن ويزيل الحاجة إلى معدات الشحن المتخصصة.

الميزات الرئيسية لـ OBCs الحديثة

تم تصميم EV OBCs الحديثة لتلبية الاحتياجات المتطورة لمستخدمي المركبات الكهربائية. تشمل بعض الميزات البارزة:

• كفاءة عالية:تحقق العديد من OBCs الآن معدلات الكفاءة تزيد عن 95 ٪ ، مما يقلل من نفايات الطاقة.
• تصميم مضغوط وخفيف الوزن:المواد والتصميمات المتقدمة تجعل OBCs أقل ضخمة ، مما يساهم في كفاءة السيارة.
• الشحن الذكي:يمكّن التكامل مع التطبيقات وأنظمة المنازل الذكية المستخدمين من جدولة ومراقبة جلسات الشحن.
• أنظمة الإدارة الحرارية:آليات التبريد المدمجة تمنع ارتفاع درجة الحرارة ، مما يضمن أداء موثوق به.
• نطاق الجهد العريض:يتيح دعم مستويات الجهد المتعددة الشحن في مناطق مختلفة مع معايير الطاقة المختلفة.

OBC مقابل شواحن خارجية: ما الفرق؟

التمييز بين OBC (على متن الشاحن) والشاحن الخارجي ضروري لفهم البنية التحتية لشحن EV:

في حين أن OBCs مثالية للشحن اليومي ، غالبًا ما تستخدم أجهزة الشحن الخارجية للشحن السريع في المحطات العامة.

نصائح للحفاظ على OBC الخاص بك

يعد الحفاظ على الشاحن الخاص بك على متن الطائرة ضروريًا لضمان كفاءتها وموثوقيتها وطول العمر. اتبع هذه النصائح للحفاظ على OBC في حالة الأمثل:

1. استخدم أجهزة شحن متوافقة

قم دائمًا بفرض EV الخاص بك باستخدام مصادر الطاقة والشحنات التي تلبي المواصفات التي حددتها الشركة المصنعة. يمكن أن يؤدي استخدام أجهزة الشحن غير المتوافقة إلى توصيل OBC ويحتمل أن يلحق الضرر بجهاز سيارتك الكهربائي.

2. فحص بانتظام

تحقق بشكل دوري من منافذ الشحن والكابلات لأي ضرر مادي أو أوسام أو تآكل. قم بتنظيف الموانئ بلطف لضمان التلامس الكهربائي المناسب ومنع انقطاع الشحن الناجم عن الحطام أو التآكل.

3. مراقبة سلوك الشحن

كن منتبهًا لسلوك شحن سيارتك. قد تشير العلامات غير المعتادة مثل أوقات الشحن الأبطأ أو الضوضاء الغريبة أو رموز الخطأ المعروضة على لوحة القيادة إلى وجود مشكلة في OBC التي تتطلب الاهتمام.

4. تثبيت التحديثات

حافظ على تحديث البرامج الثابتة لـ OBC بأحدث البرامج التي توفرها الشركة المصنعة. غالبًا ما تتضمن التحديثات تحسينات الأداء والميزات الجديدة وإصلاحات المشكلات المعروفة.

5. استشارة المهنيين

لأي إصلاحات أو مخاوف بشأن OBC ، استشر فنيي EV المعتمدين. قد تؤدي محاولة إصلاح المكونات الكهربائية المعقدة بنفسك إلى مزيد من المشكلات أو ضمانات باطلة.

اختيار أجهزة الطاقة ل OBCs على متن الطائرة

الشاحن OBC الشاحن OBC على متن الطائرة هو أحد المكونات الرئيسية التي تحدد قوة الشحن وكفاءة السيارات الكهربائية ، وأشباه الموصلات ، مثل MOSFETs عالية الجهد القائمة على السيليكون ، و IGBTs ، و SIC SBDs و SIC MOSFETs هي المكونات الرئيسية لتحقيق تحويل التيار المباشر والمتناوب من OBC.

مقارنة بين mosfets carbide السيليكون ، silicon super تقاطع mosfets و igbts

تتوفر SIC MOSFETs لـ PFC و DCDC على الجانب الأساسي والتصحيح الثانوي (ثنائي الاتجاه) ويتم التوصية بها لأنظمة بطارية 800VDC. تحقق هذه التكنولوجيا أعلى كفاءة وكثافة طاقة مقارنة بـ IGBTs أو MOSFETs SILICON SILICON. من بين العديد من التصميمات التي تستخدم MOSFETs ، قد تكون هناك حلول هجينة ، أي IGBTs أو Silicon Superjunction MOSFETs يمكن أيضًا استخدامها في بعض مراحل الطاقة من OBC.

1. في نظام بطارية 400VDC ، يمكن زيادة كفاءة MOSFETs SIC بنسبة 0.2 ٪-0.5 ٪ إذا تم استخدام طبولوجيا التدريج التقليدي أو المتداخلة ؛ إذا تم استخدامه لتصحيح DCDC على الجانب الأولي أو التصحيح الثانوي (ثنائي الاتجاه) ، يمكن تحسين كثافة الطاقة وكفاءتها. قد تقدم MOSFETs Carbide السيليكون فوائد أكبر عند استخدامها في مستويات الطاقة الأعلى حيث تكون الكفاءة أمرًا بالغ الأهمية لتقليل الأحمال الحرارية.

2. يوصى باستخدام 1200V SIC MOSFETs لأنظمة بطارية 800VDC و 650 فولت MOSFETs لأنظمة بطارية 400VDC. عند استخدام PFCs Totem Pole ، تعد تقنية Cilicon Carbide MOSFET حلاً موصى به لأي جهد بطارية.

3. تتوفر MOSFETs الفائقة السيليكون لـ PFC و DCDC على الجانب الابتدائي والتصحيح الثانوي (ثنائي الاتجاه). تعمل Silicon SuperJunction MOSFETs بشكل جيد مع PFC في التعزيز التقليدي ، و BRIDGELLOS BOOST ، وتصميمات مقوم فيينا ، ولكن ليس كذلك عند استخدامها في PFC-POLE TOTEM. عيوب PFCs القطب الطوطم الصلب هي خسائر الاسترداد العكسي في الصمام الثنائي في الجسم وعدم القدرة على العمل في وضع التوصيل المستمر. بالمقارنة مع IGBTS ، فإن MOSFETs SILICON SUPERJUNCTION لديها سرعات تبديل أعلى والكفاءة. بالنسبة لخلايا OBC مع الجهد الاسمي من 400VDC ، فإن MOSFETs SILICON 650V مثالية للتصحيح الأولي والثانوي في التصميمات ثنائية الاتجاه.

لا تحتوي IGBTs على ثنائي جسم مدمج ، ويحتاجون إلى حزم الصمام الثنائي داخل أو توصيل ديود خارجي بالتوازي. يحتوي IGBT الهجين على صمام ثنائي كربيد السيليكون في الحزمة.

1. بالنسبة إلى PFCs ، يمكن استخدام IGBTs في معظم الطبولوجيا ويمكن استخدامها لأنابيب "منخفضة السرعة" من PFCs Totem Pole ، حتى لو تم استخدام تقنيات أخرى للأنابيب "عالية السرعة". عند النظر في تكلفة تحويل DCDC الابتدائية ، يمكن استخدام IGBTs في التصميمات ذات مستويات الطاقة المنخفضة.

2. يجب أن تكون سرعات التبديل الأبطأ والكفاءات المنخفضة ضمن النطاق المقبول للتصميم مقارنةً بموسفيتس الفائقة السيليكون أو MOSFETs السيليكون. يمكن أيضًا استخدام IGBTs للتصحيح الثانوي في التصميمات ثنائية الاتجاه منخفضة الطاقة ، ولكن لا يتم استخدامها بشكل شائع بسبب خسائر التبديل العالية (مقارنةً بالوكالة الفائقة السيليكون أو MOSFETs السيليكون).

3. مقارنة بين ثنائيات السيليكون وثنائيات كربيد السيليكون: يمكن استخدام ثنائيات السيليكون لمرحلة OBC PFC والتصحيح الثانوي (التصميم أحادي الاتجاه) في أنظمة البطارية 400V. تعتبر ثنائيات كربيد السيليكون مثالية لأنظمة بطارية 800 فولت بسبب كثافة الطاقة العالية ، وتصنيفات الجهد العالي ، ولا توجد خسائر عكسية للاسترداد. يمكن أن تعمل الثنائيات SIC أيضًا في الفولتية المنخفضة لزيادة الكفاءة.

خاتمة

يعد OBC (على متن الشاحن) حجر الزاوية في تكنولوجيا السيارات الكهربائية ، مما يتيح شحن البطارية الفعال والآمن. تضمن قدرتها على تحويل وتنظيم ومراقبة تدفق الطاقة أن أصحاب EV يمكنهم الاعتماد على سياراتهم للاستخدام اليومي والرحلات الطويلة.

يتطلب تحسين كفاءة الطاقة مساعدة مواد أشباه الموصلات الجديدة مثل أجهزة الطاقة WBG. على سبيل المثال ، يجمع OBC ثنائية الاتجاه لصناعة السيارات ، بين فوائد المواد الجديدة في التطبيقات ، بما في ذلك تحسين كفاءة الطاقة ، وانخفاض الحجم ، وانخفاض الوزن ، وتكلفة إجمالية أقل ، مع دعم حالات استخدام الطاقة الخضراء المبتكرة مثل V2G. بصفتها المورد الرائد في العالم لـ OBC والتقنيات الداعمة ، تعمل Pumbaa EV مع عملائها لإنشاء مستقبل أكثر خضرة وأكثر استدامة.

اقرأ المزيد:ما هو محول DC/DC في السيارات الكهربائية