Kapan Anda Harus Menggunakan OBC Dua Arah?

Pengisi daya on-board (OBC) dua arah layak dipertimbangkan ketika platform kendaraan listrik membutuhkan lebih dari sekadar pengisian daya AC konvensional. Berbeda dengan OBC satu arah, yang terutama mengubah daya AC menjadi daya DC untuk baterai bertegangan tinggi, OBC dua arah juga dapat mendukung aliran daya terkontrol dari baterai kendaraan kembali ke beban AC eksternal atau sistem energi.

Bagi produsen kendaraan listrik dan integrator kendaraan, kemampuan ini dapat mendukung arsitektur vehicle-to-load (V2L), vehicle-to-home atau building (V2H/V2B), dan vehicle-to-grid (V2G). Namun, OBC dua arah saja tidak menciptakan sistem V2G atau V2H yang lengkap. Pengendalian kendaraan, strategi PASI, peralatan pengisian daya, protokol komunikasi, perangkat perlindungan, persyaratan interkoneksi jaringan, dan peraturan daerah juga harus mendukung fungsi yang dimaksudkan.

Oleh karena itu, keputusan untuk menggunakan OBC dua arah harus dibuat pada tingkat arsitektur kendaraan. Panduan ini menjelaskan kapan pengisian daya dua arah memberikan nilai tambah, persyaratan sistem tambahan apa yang perlu dipertimbangkan, dan kapan OBC satu arah konvensional mungkin masih merupakan pilihan yang lebih tepat.

Poin Penting

• A pengisi daya on-board dua arah mendukung konversi daya dalam arah pengisian dan pengosongan.

• Gunakan OBC dua arah ketika platform kendaraan dimaksudkan untuk mendukung V2L, V2H/V2B, V2G, manajemen energi armada, atau fungsi ekspor daya lainnya.

• V2H dan V2G adalah kemampuan tingkat sistem. OBC harus bekerja dengan kontrol kendaraan, EVSE, komunikasi, perlindungan, dan infrastruktur jaringan yang kompatibel.

• ISO 15118-20 mungkin relevan jika komunikasi EV–EVSE untuk transfer daya dua arah diperlukan, sementara proyek AC V2G interaktif jaringan juga mungkin memerlukan persyaratan interkoneksi regional.

• Degradasi baterai harus dievaluasi berdasarkan kimia baterai, jendela SOC, kedalaman pengosongan, suhu, strategi siklus, dan siklus kerja dua arah yang diharapkan daripada mengandalkan satu persentase universal.

Apa itu Pengisi Daya Dua Arah?

Konversi Daya Satu Arah vs. Dua Arah

Sebuah konvensional pengisi daya terpasang terutama dirancang untuk transfer energi satu arah selama pengisian daya AC. Ini mengubah daya AC yang masuk menjadi output DC teregulasi yang dapat disalurkan ke baterai traksi di bawah kendali BMS dan sistem pengisian kendaraan.

A pengisi daya terpasang dua arah menambahkan kemampuan konversi daya terbalik. Tergantung pada arsitekturnya, OBC dapat mengubah energi DC sisi baterai kembali menjadi output AC terkontrol untuk beban eksternal atau sistem yang terhubung ke jaringan.

Cara Kerja Konversi Daya Dua Arah

Selama pengisian daya AC normal, energi listrik mengalir dari jaringan listrik atau EVSE melalui OBC dan masuk ke baterai bertegangan tinggi. Pengisi daya mengatur tegangan dan arus sesuai perintah kendaraan dan BMS.

Selama operasi terbalik, energi DC dari baterai traksi diubah kembali menjadi AC. Karakteristik AC yang diperlukan bergantung pada aplikasi yang dimaksudkan. Memasok beban eksternal yang terisolasi pada dasarnya berbeda dengan beroperasi secara paralel dengan jaringan utilitas.

Perbedaan ini penting karena kendaraan yang mampu memberi daya pada peralatan melalui V2L tidak secara otomatis memenuhi persyaratan V2G. Operasi grid-paralel memperkenalkan persyaratan tambahan untuk sinkronisasi, perlindungan, anti-islanding atau perilaku interkoneksi terkait, komunikasi, otorisasi, dan kepatuhan terhadap peraturan.

Kapan Produsen EV Harus Menggunakan OBC Dua Arah?

Kemampuan dua arah sangat berharga ketika ekspor energi menciptakan manfaat tertentu bagi pelanggan, operasional, atau layanan jaringan. OBC tidak boleh dibuat dua arah hanya karena teknologinya tersedia.

V2L: Saat Kendaraan Membutuhkan Daya AC Eksternal

Dimana V2L Menambah Nilai

Kendaraan-ke-muat adalah salah satu kasus penggunaan dua arah yang paling langsung karena energi dari baterai traksi digunakan untuk memberi daya pada beban listrik eksternal daripada diekspor ke jaringan utilitas.

V2L dapat bermanfaat untuk:

• Kendaraan dinas niaga yang membutuhkan perkakas atau perlengkapan listrik

• Peralatan konstruksi dan off-road

• Aplikasi listrik darurat atau sementara

• Aplikasi pekerjaan luar ruangan dan seluler

• Kendaraan tujuan khusus yang memerlukan daya AC tambahan

Bagi produsen kendaraan listrik, parameter teknik yang penting bukanlah jenis peralatan yang mungkin dihubungkan oleh konsumen. Sebagai gantinya, tentukan daya keluaran AC yang diperlukan, tegangan dan frekuensi keluaran, kemampuan beban berlebih, arsitektur konektor, strategi isolasi, fungsi proteksi, siklus kerja, dan batas termal.

V2L Tidak Sama dengan V2G

Kendaraan berkemampuan V2L tidak secara otomatis digambarkan sebagai kendaraan berkemampuan V2G. V2L biasanya memasok beban eksternal lokal, sedangkan V2G melibatkan operasi terkontrol dengan jaringan listrik dan oleh karena itu memerlukan kepatuhan tingkat sistem dan strategi komunikasi yang berbeda.

OBC dua arah dapat memberikan kemampuan perangkat keras yang penting untuk kedua konsep, namun setiap aplikasi perlu divalidasi secara terpisah.

V2H dan V2B: Saat Kendaraan Menjadi Sumber Energi

Aplikasi Pencadangan dan Manajemen Energi

Arsitektur V2H dan V2B memungkinkan baterai EV yang kompatibel untuk berpartisipasi dalam sistem energi rumah atau gedung. Penerapan potensialnya mencakup daya cadangan, manajemen beban puncak, integrasi dengan pembangkit listrik terbarukan lokal, dan manajemen energi berbasis waktu.

Dari sudut pandang produsen kendaraan, fungsi-fungsi ini menjadi relevan ketika kendaraan target diharapkan berinteraksi dengan ekosistem manajemen energi yang kompatibel. OBC dua arah dapat menyediakan kemampuan konversi sisi kendaraan, namun elemen sistem tambahan dapat mencakup:

• Peralatan EVSE atau ekspor daya dua arah yang kompatibel

• Komunikasi kendaraan dan EVSE

• Peralatan pemindahan atau isolasi bangunan jika diperlukan

• Pengendali manajemen energi

• Perlindungan listrik

• Instalasi lokal dan kepatuhan terhadap kode kelistrikan

Karena alasan ini, akan lebih aman dan akurat secara teknis untuk mengatakan bahwa OBC dua arah mendukung arsitektur V2H daripada mengatakan OBC itu sendiri 'memberi daya pada rumah.'

Kapan V2H Layak Ditentukan

Fungsionalitas V2H dapat menambah nilai produk yang berarti ketika kendaraan dikembangkan untuk pasar di mana energi cadangan, manajemen energi perumahan, atau integrasi energi terbarukan merupakan kebutuhan pelanggan yang penting.

Namun, OEM harus mengkonfirmasi ekosistem yang dimaksud sejak dini. Merancang tahap daya dua arah tanpa menentukan peralatan pengisian daya, komunikasi, daya keluaran, persyaratan cadangan baterai, dan kepatuhan regional yang kompatibel dapat mengakibatkan kemampuan perangkat keras yang tidak dapat diterapkan secara praktis.

V2G: Saat Kendaraan Harus Berinteraksi dengan Jaringan Listrik

Apa yang Membuat V2G Berbeda?

Kendaraan-ke-jaringan lebih menuntut daripada keluaran daya AC eksternal sederhana karena kendaraan berpartisipasi dalam sistem kelistrikan yang beroperasi secara paralel dengan jaringan utilitas.

Aplikasi V2G potensial meliputi:

• Mengelola pengisian dan pengosongan armada

• Partisipasi respons permintaan

• Manajemen beban puncak

• Agregasi sumber daya energi terdistribusi

• Layanan dukungan jaringan jika diizinkan

Nilai komersial dari fungsi-fungsi ini sangat bergantung pada peraturan pasar listrik setempat, program utilitas, pengukuran, agregasi, ketersediaan kendaraan, dan harga energi. Oleh karena itu, OEM tidak boleh berasumsi bahwa setiap kendaraan berkemampuan V2G akan secara otomatis menghasilkan pendapatan bagi pemilik atau operator armadanya.

V2G Membutuhkan Lebih dari Perangkat Keras Dua Arah

OBC dua arah menyediakan fungsi konversi daya sisi kendaraan yang penting, namun pengoperasian yang terhubung ke jaringan mungkin juga memerlukan:

Standar dan Komunikasi untuk OBC Dua Arah

Komunikasi ISO 15118-20 dan EV–EVSE

ISO 15118 tidak boleh digambarkan hanya sebagai “sertifikasi V2G” universal. Ini adalah kumpulan standar yang mencakup komunikasi antara EV dan EVSE.

ISO 15118-20 secara khusus mendefinisikan pesan komunikasi dan persyaratan urutan yang mendukung transfer daya dua arah. Untuk program kendaraan yang ingin menerapkan pengisian daya cerdas atau dua arah yang kompatibel, OEM harus menentukan fungsi dan cakupan penerapan ISO 15118 mana yang diperlukan.

Persyaratan Interkoneksi Jaringan

Arsitektur AC interaktif jaringan juga perlu mempertimbangkan persyaratan interkoneksi regional. Di Amerika Utara, misalnya, SAE J3072 menangani sistem inverter pendukung jaringan terpasang yang terintegrasi ke dalam kendaraan listrik plug-in dan menentukan otorisasi EV–EVSE yang relevan untuk operasi pelepasan muatan. Hal ini dimaksudkan untuk digunakan bersama dengan persyaratan IEEE 1547 dan IEEE 1547.1.

Panduan UL juga membedakan antara sistem inverter interaktif jaringan onboard dan peralatan ekspor daya EV eksternal. Artinya, OEM tidak boleh sekadar menempatkan standar seperti SAE J3072, UL 1741, IEEE 1547, dan ISO 15118 ke dalam satu daftar periksa dan menganggap semuanya berlaku langsung ke komponen OBC dengan cara yang sama.

Sebaliknya, tentukan:

• Target pasar

• Arsitektur dua arah AC atau DC

• Tanggung jawab inverter/OBC sisi kendaraan

• Tanggung jawab EVSE/peralatan interkoneksi

• Persyaratan komunikasi

• Strategi keselamatan dan sertifikasi jaringan yang diperlukan

Berapa Banyak Daya OBC Dua Arah yang Anda Butuhkan?

Peringkat daya dua arah harus dipilih dari kasus penggunaan yang diperlukan, bukan diasumsikan sama dengan tingkat pengisian maksimum kendaraan.

Peningkatan daya dua arah dapat mempengaruhi ukuran semikonduktor, magnet, desain termal, ukuran paket, persyaratan sistem pendingin, desain konektor, dan biaya. Oleh karena itu, hal ini harus diperlakukan sebagai trade-off rekayasa sistem kendaraan.

Untuk contoh kendaraan listrik komersial bertenaga lebih tinggi, lihat Landworld's OBC dua arah 44 kW untuk truk listrik.

Kesehatan Baterai dan Pengisian Dua Arah

Hindari Persentase Degradasi Baterai Universal

Pengisian daya dua arah menghasilkan keluaran energi baterai tambahan, sehingga dampak penuaan baterai harus dipertimbangkan selama pengembangan kendaraan. Namun, tidak ada satu persentase pun yang secara akurat mewakili efek V2G atau V2H pada setiap baterai EV.

Degradasi baterai bergantung pada beberapa faktor termasuk:

• Kimia sel

• Suhu baterai

• Jendela status biaya

• Kedalaman debit

• Daya pengisian/pengosongan

• Frekuensi siklus

• Penuaan kalender

• Manajemen termal kendaraan

Oleh karena itu, klaim seperti 'V2G hanya menyebabkan hilangnya kapasitas tambahan sebesar 9–14% selama sepuluh tahun' tidak boleh dianggap sebagai asumsi rekayasa universal. Nilai tersebut sangat bergantung pada kondisi studi dan strategi manajemen baterai.

Strategi Manajemen Baterai Penting

Kendaraan yang ditujukan untuk pengoperasian dua arah yang sering harus menentukan strategi manajemen energi yang melindungi jarak berkendara minimum dan menghindari tekanan baterai yang tidak perlu.

BMS dan VCU dapat mengontrol:

• SOC debit minimum

• SOC maksimum untuk parkir jangka panjang

• Kekuatan dua arah maksimum

• Batas suhu baterai

• Durasi debit maksimum

• Cadangan energi penggerak

• Perlindungan kesalahan dan degradasi

Oleh karena itu, target garansi dan ketahanan kendaraan harus dirancang berdasarkan kasus penggunaan dua arah yang dimaksudkan, bukan membiarkan perilaku V2G atau V2H tidak terkendali.

Persyaratan Termal dan Efisiensi

Pengoperasian dua arah memerlukan tahap daya untuk bekerja secara efisien di kedua arah konversi. Efisiensi pengisian daya ke depan saja tidak cukup untuk mengevaluasi OBC dua arah.

Tim teknik harus mengevaluasi:

• Efisiensi AC-ke-DC selama pengisian daya

• Efisiensi DC-ke-AC selama ekspor daya

• Efisiensi di seluruh titik beban yang representatif

• Rentang pengoperasian tegangan baterai

• Kondisi masukan/keluaran AC

• Waktu pengoperasian dua arah terus menerus

• Persyaratan cairan pendingin atau aliran udara

• Perilaku penurunan suhu termal

Landworld memberikan latar belakang tambahan tentang efisiensi OBC dalam penjelasan artikelnya seberapa efisien pengisi daya terpasang.

Ketika OBC Konvensional Mungkin Menjadi Pilihan Lebih Baik

Tidak semua platform EV memerlukan fungsionalitas dua arah. OBC konvensional mungkin tetap menjadi pilihan teknik yang lebih baik ketika:

• Kendaraan hanya memerlukan pengisian baterai AC.

• Tidak ada kasus penggunaan V2L, V2H, V2G, atau ekspor daya yang ditentukan.

• Infrastruktur pengisian daya pasar sasaran tidak mendukung arsitektur dua arah yang dimaksudkan.

• Biaya kendaraan dan ruang paket lebih penting dibandingkan kemampuan ekspor listrik di masa depan.

• Persyaratan validasi, komunikasi, keselamatan, dan homologasi tambahan tidak dapat dibenarkan oleh nilai pelanggan yang diharapkan.

Oleh karena itu, kemampuan dua arah harus diperlakukan sebagai persyaratan produk dengan kasus penggunaan yang jelas—bukan sekadar sebagai fitur untuk ditambahkan ke spesifikasi OBC.

Solusi OBC Dua Arah Landworld

Solusi Dua Arah untuk Berbagai Platform EV

Landworld Technology mengembangkan solusi catu daya terpasang untuk kendaraan listrik, termasuk OBC konvensional, OBC dua arah, konverter DC/DC, dan sistem pengisian daya terintegrasi.

milik perusahaan Portofolio pengisi daya terpasang mencakup solusi dua arah di berbagai tingkat daya untuk aplikasi penumpang, komersial, off-road, dan kendaraan listrik khusus.

Untuk aplikasi kendaraan penumpang, Landworld juga telah melakukan evaluasi kinerja OBC dua arah pada kendaraan penumpang listrik.

Informasi Apa yang Harus Anda Berikan untuk Proyek OBC Dua Arah?

Saat menghubungi pemasok OBC, tentukan kasus penggunaan dua arah yang dimaksudkan dari awal. Informasi proyek yang berguna meliputi:

Landworld beroperasi di bawah sistem manajemen kualitas otomotif bersertifikasi IATF 16949. Untuk proyek dengan persyaratan keselamatan fungsional, pengembangan dan validasi terkait ISO 26262 dapat ditangani sesuai dengan produk spesifik dan ruang lingkup proyek.

Untuk mengevaluasi suatu proyek, tinjau Landworld's solusi pengisi daya terpasang , pelajari lebih lanjut tentang perusahaan , atau hubungi Landworld dengan kendaraan Anda dan persyaratan pengisian dua arah.

Untuk program mobil penumpang, Anda juga dapat meninjau Landworld's solusi mobil penumpang listrik.

Kesimpulan

OBC dua arah harus digunakan ketika platform kendaraan memiliki persyaratan yang jelas untuk mengekspor dan menerimanya energi. V2L dapat mendukung peralatan eksternal dan aplikasi daya seluler, V2H/V2B dapat menghubungkan kendaraan ke sistem energi gedung yang kompatibel, dan V2G memungkinkan kendaraan untuk berpartisipasi dalam arsitektur energi interaktif jaringan jika infrastruktur dan peraturan mengizinkan.

Namun, fungsi-fungsi ini tidak boleh hanya dikaitkan dengan OBC saja. Keberhasilan pengisian daya dua arah bergantung pada keseluruhan sistem, termasuk baterai, BMS, VCU, EVSE, komunikasi, perlindungan, desain termal, antarmuka jaringan, dan strategi kepatuhan regional.

Oleh karena itu, bagi OEM EV dan integrator kendaraan, pertanyaan yang tepat bukan sekadar 'Apakah kita memerlukan pengisi daya dua arah?' Namun: 'Fungsi ekspor daya apa yang harus dijalankan kendaraan ini, dalam kondisi pengoperasian seperti apa, dan arsitektur sistem apa yang diperlukan untuk mendukungnya dengan andal?'

Pertanyaan Umum

Apakah setiap EV dengan OBC dua arah mendukung V2G?

OBC dua arah menyediakan kemampuan konversi daya di sisi kendaraan, namun V2G juga memerlukan kontrol kendaraan yang kompatibel, EVSE, komunikasi, fungsi interkoneksi jaringan, dan persetujuan peraturan. Perangkat keras dua arah saja tidak menjamin pengoperasian V2G.

Apa perbedaan antara V2L, V2H, dan V2G?

V2L memasok beban listrik eksternal, V2H menggunakan energi kendaraan dalam sistem energi rumah yang kompatibel, dan V2G memungkinkan kendaraan berinteraksi dengan jaringan utilitas. Persyaratan teknis dan peraturan menjadi semakin kompleks ketika kendaraan berpindah dari muatan terisolasi menuju operasi paralel jaringan.

Apakah ISO 15118 membuat EV V2G mumpuni?

Tidak dengan sendirinya. ISO 15118 mendefinisikan komunikasi antara EV dan EVSE, dan ISO 15118-20 mencakup persyaratan komunikasi yang mendukung transfer daya dua arah. Kendaraan masih memerlukan elektronika daya dua arah, kontrol, kompatibilitas EVSE, perlindungan, dan kepatuhan interkoneksi jaringan yang berlaku.

Apakah pengisian daya dua arah merusak baterai EV?

Throughput energi tambahan dapat berkontribusi terhadap penuaan baterai, namun efek sebenarnya bergantung pada kimia baterai, suhu, kedalaman pengosongan, jendela SOC, daya pengosongan, frekuensi siklus, dan strategi manajemen energi. Tidaklah akurat untuk menerapkan satu persentase degradasi pada setiap kendaraan atau program V2G.

Bisakah OBC dua arah menyediakan daya cadangan saat listrik padam?

Ini dapat memberikan kemampuan konversi daya terbalik di sisi kendaraan untuk arsitektur V2H atau daya cadangan yang kompatibel. Namun, operasi pencadangan sebenarnya juga memerlukan peralatan eksternal yang sesuai, fungsi isolasi atau pemindahan jika memungkinkan, pengendalian kendaraan, dan kepatuhan terhadap peraturan kelistrikan setempat.

Kapan sebaiknya OEM memilih OBC dua arah?

Pilih kemampuan dua arah ketika V2L, V2H/V2B, V2G, manajemen energi armada, atau kasus penggunaan ekspor daya tertentu lainnya menciptakan nilai pelanggan atau operasional yang cukup untuk membenarkan persyaratan perangkat keras, perangkat lunak, termal, validasi, dan kepatuhan tambahan.

Bagaimana Landworld dapat mendukung proyek OBC dua arah?

Landworld mengembangkan OBC dua arah dan solusi daya terintegrasi untuk berbagai aplikasi EV. Produsen kendaraan dapat memberikan voltase baterai, kebutuhan daya maju dan mundur, kondisi input/output AC, komunikasi, pendinginan, batasan paket, target pasar, dan kasus penggunaan V2X yang dimaksudkan untuk evaluasi teknis.