فهرست مطالب

مقدمه

همانطور که پمپ بنزین در نقش منبع تأمین انرژی لازمه سیستم حمل‌ونقل رایج فعلیست، شارژر خودرو الکتریکی نیز نقش مشابه را برای سیستم حمل‌ونقل برقی ایفاء می‌نماید. برای مقایسه همانگونه که رانندگان در جایگاه سوخت وارد باک خودروی احتراقی می‌کنند، رانندگان خودروهای برقی در ایستگاه‌های شارژ مجموعه باتری‌های خودرو را شارژ می‌نمایند. علاوه بر ایستگاه‌های شارژ، امکان شارژ خودروهای الکتریکی در منزل یا محل کار یا مراکز خرید نیز از طریق شارژرهای سطح 2 دیواری یا پایه‌دار نیز هست. اما این مزیت سهولت دسترسی به منبع انرژی در مورد خودروهای بنزینی و گازوییل وجود ندارد.

در این مطلب به ساختار داخلی شارژر خودرو برقی و اجزای آن می‌پردازیم.

انواع شارژر خودرو الکتریکی

شارژر خودروی برقی به دو دسته جریان متناوب (َAC) و جریان مستقیم (DC) تقسیم می‌شود. شارژرهای AC ارزان‌تر هستند و حجم و وزن کمتری نسبت به نوع DC دارند. اما شارژرهای DC از سرعت شارژ بیشتری برخوردارند.

ساختار کلی شارژر خودرو الکتریکی

وجوه مشترک انواع AC و DC

شکل 1 ساختار کلی شارژر خودرو الکتریکی را فارغ از AC یا DC بودن آن نشان می‌دهد. لازم به ذکر است که اجزای کلی در تمام انواع شارژر AC و DC با هم مشترک هستند. زیرا مجموعه باتری‌های خودرو را با ولتاژ متناوب برق شهری نمی‌توان شارژ نمود. بنابراین هدف کلی شارژر چه از نوع AC و چه از نوع DC، تبدیل برق متناوب شهری به برق مستقیم با ولتاژ و جریان مناسب برای شارژ مجموعه باتری‌هاست. اما وجه تمایز شارژر AC و DC، محل قرار گرفتن دو المان اصلی زیر است :

  1. مبدل AC به DC
  2. مبدل DC به DC

در شارژر AC دو المان فوق داخل خودرو قرار دارند و همانگونه که در این مطلب به تفصیل توضیح دادیم، به دلیل محدودیت وزن و حجم، نمی‌توان مبدل‌های توان بالا همچون شارژر DC داخل خودرو نصب نمود. به همین دلیل به طور کلی شارژر AC نسبت به DC محدودیت توانی دارد.

در مقابل، در شارژر DC تمامی اجزاء داخل یک تابلوی ثابت خارج از خودرو قرار دارند و مجموعه باتری، انرژی الکتریکی را با ولتاژ و جریان مناسب محاسبه شده در هر لحظه توسط سیستم مدیریت باتری (Battery Management System یا BMS)  از طریق کانکتور یا پلاگ مناسب از شارژر دریافت می‌کند.

ساختار کلی شارژر خودرو الکتریکی

شکل 1 – ساختار کلی شارژر خودرو الکتریکی

وجوه تفاوت انواع AC و DC

در شکل 2 شباهت و تفاوت ساختاری دو نوع مختلف شارژر به خوبی فابل مشاهده است. همانطور که در این شکل ملاحظه می‌کنید، در شارژرهای سطح 1 و 2 نوع AC ورودی انرژی، برق شهری متناوب است و کلیه تبدیل‌ها داخل مبدل‌های داخل خودرو انجام می‌گردند. در مقابل در شارژر سطح 3 نوع DC، کلیه اجزای بخش قدرت داخل تابلوی شارژر قرار دارند و داخل خودرو فقط المان‌های حفاظتی و ارتباطی شبکه قرار دارند. گفتنی است که کلیه پیام‌های کنترلی بین اجزای مختلف شارژر همچون سیستم مدیریت باتری و مبدل‌های AC/DC و DC/DC در بستر شبکه ارتباطی CAN Bus خودرو (Controller Area Network) مخابره می‌شوند. همچنین در این شکل تفاوت سطح توان این دو نوع شارژر را نیز می‌بینید.

مقایسه شارژرهای نوع AC و DC

شکل 2 – مقایسه شارژر خودروی الکتریکی نوع AC و DC

ساختار شارژر خودرو الکتریکی نوع AC

همانطور که در شکل 3 ملاحظه می‌کنید، اجزای شارژر خودرو الکتریکی نوع AC داخل یک تابلوی کوچک قرار دارند که این تابلو روی دیوار یا پایه نصب می‌شود. این اجزاء عبارتند از :

  1. رله قطع/وصل تغذیه اصلی
  2. مادربرد اصلی قطعات الکترونیکی
  3. شاسی اضطراری توقف شارژ
  4. ترمینال اتصالات کابل‌ها
  5. فیوز مینیاتوری
  6. برد ماژول ارتباط شبکه اترنت
  7. سوکت شبکه اترنت
  8. ماژول کارت‌خوان
ساختار داخلی شارژر نوع AC

شکل 3 – ساختار داخلی شارژر خودروی الکتریکی نوع AC

ساختار شارژر خودرو الکتریکی نوع DC

همانگونه که در شکل 4 می‌بینید، اجزای شارژر خودرو الکتریکی نوع DC داخل یک تابلوی بزرگ قرار دارند که این تابلو روی زمین نصب می‌شود. این اجزاء عبارتند از :

  1. ماژول قدرت 3 فاز AC
  2. ماژول ارتباط شبکه
  3. مبدل DC
  4. بلوک ترمینال
  5. ماژول کارت‌خوان
  6. کنتور انرژی
  7. شینه‌های مسی ورودی 3 فاز
  8. کلید مدارشکن ورودی اصلی
  9. محافظ جریان نشتی
  10. محافظ اضافه ولتاژ
ساختار داخلی شارژر نوع DC

شکل 4 – ساختار داخلی شارژر خودرو الکتریکی نوع DC

جمع‌بندی

کلیات ساختار اصلی شارژرهای AC و DC  مشابه و تفاوت در محل نصب مبدل‌های AC/DC و DC/DC  می‌باشد. همچنین توان این مبدل‌ها نیز متفاوت است. زیرا در نوع DC به دلیل عدم محدودیت وزن و حجم، از مبدل‌های بزرگتر و با توان بیشتر نسبت به نوع AC می‌توان استفاده نمود.

مطالعه بیشتر

جهت مطالعه مطالب بیشتر در مورد خودروهای برقی به منابع زیر مراجعه بفرمایید :