इलेक्ट्रिक वाहन: कला की वर्तमान स्थिति, भविष्य की चुनौतियां और परिप्रेक्ष्य

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मार्च 6th, 2022

इस लेख में प्रस्तुत अध्ययन का लक्ष्य सभी संबंधित उभरती चुनौतियों और दृष्टिकोणों के साथ-साथ इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) से संबंधित विभिन्न पहलुओं का एक सामान्य अवलोकन प्रदान करना है। इस संदर्भ में, बुनियादी प्रकार के ईवी और संबंधित चार्जिंग तकनीकों का विश्लेषण किया जाता है। इस एकीकरण को स्वायत्त वाहनों (एवी) प्रौद्योगिकी (स्वयं-ड्राइविंग वस्तुओं) में भी विस्तारित किया गया है, क्योंकि उन्नत यातायात प्रबंधन पहलुओं को सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न विविध स्रोतों से अनुकूलित सूचना प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है।

 

By थियोडोरोस ए. स्कोरास

सामान्य विभाग, एथेंस के राष्ट्रीय और कपोडिस्ट्रियन विश्वविद्यालय, 34400 Psahna, ग्रीस

तथा पनागियोटिस के. गकोनीस

एथेंस के राष्ट्रीय और कपोडेस्ट्रियन विश्वविद्यालय

तथा चारलाम्पोस एन. इलियास

सामान्य विभाग, एथेंस के राष्ट्रीय और कपोडिस्ट्रियन विश्वविद्यालय, 34400 Psahna, ग्रीस


 

सार

 

इस लेख में प्रस्तुत अध्ययन का लक्ष्य सभी संबंधित उभरती चुनौतियों और दृष्टिकोणों के साथ-साथ इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) से संबंधित विभिन्न पहलुओं का एक सामान्य अवलोकन प्रदान करना है। इस संदर्भ में, बुनियादी प्रकार के ईवी और संबंधित चार्जिंग तकनीकों का विश्लेषण किया जाता है। चूंकि ईवीएस को भविष्य के स्मार्ट इलेक्ट्रिकल ग्रिड (एसईजी) का एक प्रमुख घटक होने की उम्मीद है, इसलिए ग्रिड मुद्दों के साथ-साथ उन्नत चार्जिंग तकनीकों (यानी, वायरलेस पावर ट्रांसफर) का भी विश्लेषण किया जाता है। इसके लिए, मुख्य विशेषताएं, वाहन से ग्रिड (V2G) संचार की आवश्यकताओं के साथ-साथ भविष्य के विकास और विद्युतीकरण के परिदृश्य भी प्रस्तुत और विश्लेषण किए जाते हैं। इसके अलावा, वर्तमान में तैनात पांचवीं पीढ़ी (5G) मोबाइल वायरलेस नेटवर्क के साथ एकीकरण मुद्दों को भी रेखांकित किया गया है, ताकि V2G संचार और बेहतर उपयोगकर्ता अनुभव में इष्टतम ट्रांसमिशन और रिसेप्शन गुणवत्ता सुनिश्चित की जा सके। इस एकीकरण को स्वायत्त वाहनों (एवी) प्रौद्योगिकी (स्वयं-ड्राइविंग वस्तुओं) में भी विस्तारित किया गया है, क्योंकि उन्नत यातायात प्रबंधन पहलुओं को सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न विविध स्रोतों से अनुकूलित सूचना प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है।

 

1। परिचय

 

विशेष रूप से हाल के दशकों में जीवाश्म ईंधन के निरंतर उपयोग ने विभिन्न पर्यावरणीय मुद्दों को जन्म दिया है, जैसे कि ग्लोबल वार्मिंग और वायु प्रदूषण। इसके अलावा, ऊर्जा संकट ने विश्व अर्थव्यवस्था को काफी हद तक प्रभावित किया है [1]. यह देखते हुए कि वाहन दुनिया में उपयोग किए जाने वाले जीवाश्म ईंधन के भारी बहुमत का उपभोग करते हैं, पिछले कुछ वर्षों में इस दृश्य को बदलने का प्रयास किया गया है ताकि वाहन यथासंभव कम से कम प्रदूषणकारी हों। यह इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) और हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों (एचईवी) सहित वाहन विद्युतीकरण प्रौद्योगिकियों के उपयोग द्वारा किया जा सकता है, इस आधार पर कि वे अक्षय ऊर्जा स्रोतों से उत्पादित बिजली का उपयोग करते हैं [2,3,4]. हालांकि, बिजली ग्रिड के लिए ईवी एक प्रमुख तकनीकी चुनौती है, क्योंकि निष्क्रिय तत्व एक नए प्रकार के कार्गो का निर्माण करते हैं। इसलिए, बड़ी संख्या में इलेक्ट्रिक वाहन ग्रिड पर काफी बोझ डाल सकते हैं और इसके सुचारू संचालन पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकते हैं [5,6].

 

सामान्य तौर पर, बिजली के उत्पादन के तरीके और स्थान के अनुसार इलेक्ट्रिक वाहनों को तीन प्रमुख श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है ([[7]): ए। बाहरी बिजली स्रोत से निरंतर बिजली आपूर्ति का उपयोग करने वाले वाहन, जैसे कि ओवरहेड आपूर्ति लाइन। दुर्भाग्य से, इन वाहनों के संचालन के लिए निरंतर बाहरी बिजली की आपूर्ति बनाए रखने के लिए विशिष्ट मार्गों पर जाने की एक प्रमुख सीमा है। बी। बाहरी स्रोत से आपूर्ति की गई बिजली के भंडारण पर आधारित वाहन। ऊर्जा बचाने के लिए, ये वाहन बैटरी या सुपरकैपेसिटर का उपयोग करते हैं। सी। वाहन जो अपनी जरूरतों को पूरा करने के लिए जहाज के भीतर ही बिजली का उत्पादन करते हैं। इनमें इलेक्ट्रिक हाइब्रिड कारें शामिल हैं जो श्रृंखला में या इलेक्ट्रिक मोटर्स के समानांतर थर्मल मोटर्स का उपयोग करती हैं, साथ ही ईंधन कोशिकाओं के साथ ईवी भी। ईवी का एक और पृथक्करण ऊर्जा प्रकार के स्रोत पर आधारित है [8].

 

इस संदर्भ में, दो प्रमुख श्रेणियों को वर्गीकृत किया जा सकता है: a. बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन (बीईवी), और बी. हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन (HEV)। बीईवी ऊर्जा के स्रोत के रूप में बैटरी का उपयोग करते हैं और उन्हें "हरित वाहन, या स्वच्छ वाहन, या पर्यावरण के अनुकूल वाहन" भी कहा जाता है क्योंकि उनका उत्सर्जन शून्य होता है। एक यात्रा दूरी को कवर करने के लिए, वे एचईवी की तुलना में बड़ी भंडारण बैटरी से लैस हैं। हालांकि, बीईवी की सीमित यात्रा दूरी एक महत्वपूर्ण दोष है क्योंकि अक्सर बाहरी शक्ति स्रोत से कनेक्ट करके बैटरी को रिचार्ज करना आवश्यक होता है (शहर की कारों में, स्वायत्तता 100 से 120 किमी से शुरू होती है और उच्च शक्ति वाली कारों में 500 किमी या उससे अधिक तक पहुंच जाती है। -टेस्ला मॉडल)। एक HEV को एक कार के रूप में वर्गीकृत किया जाता है जो अपने आंदोलन को प्राप्त करने के लिए दो या दो से अधिक विभिन्न तकनीकों का उपयोग करती है। इन तकनीकों में आमतौर पर क्लासिक आंतरिक दहन इंजन और अधिक "हल्के" पर्यावरण के अनुकूल तकनीक, आमतौर पर एक इलेक्ट्रिक मोटर शामिल होती है। हालाँकि, इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग उन मामलों में पूरक शक्ति स्रोत के रूप में किया जाता है जहाँ HEV को अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है।

 

ऊपर से यह स्पष्ट है कि ईवी के सुचारू संचालन के लिए उचित ऊर्जा प्रबंधन महत्वपूर्ण है। एक चुनौतीपूर्ण अनुसंधान क्षेत्र में कुशल चार्जिंग योजनाओं का डिजाइन और कार्यान्वयन शामिल है जो वाहन स्वायत्तता को बढ़ाने के लिए तेज और विश्वसनीय ईवी चार्जिंग सुनिश्चित करता है। इस अवधारणा में, वाहन-से-ग्रिड (V2G) दृष्टिकोण का उद्देश्य इलेक्ट्रिक कारों को "वर्चुअल पावर प्लांट" में बदलकर बिजली के परिवहन, उपयोग और उत्पादन के तरीके को अनुकूलित करना है।9]. V2G तकनीक एक द्वि-दिशात्मक प्रवाह प्रणाली संचालन को संदर्भित करती है, जिसमें प्लग-इन बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन प्राप्तकर्ता के साथ संचार करते हैं और EV और इलेक्ट्रिक ग्रिड के बीच पारस्परिक प्रवाह की अनुमति देते हैं [10,11]. इस अपेक्षाकृत नई अवधारणा के तहत, इलेक्ट्रिक कारें नेटवर्क वाली वाहन बैटरी में संग्रहीत विद्युत ऊर्जा को स्टोर और प्रेषण करती हैं जो एक साथ "पीक शेविंग" (मांग अधिक होने पर ग्रिड को बिजली वापस भेजना) और "घाटी भरने" के लिए एक सामूहिक बैटरी बेड़े के रूप में कार्य करती है। रात में चार्ज करना जब मांग कम हो) [12,13,14]. V2G तकनीक ग्रिड की स्थिरता और विश्वसनीयता में भी सुधार करती है, सक्रिय शक्ति को नियंत्रित करती है, और वैली फिलिंग द्वारा लोड संतुलन प्रदान करती है। ये सुविधाएं बेहतर सहायक सेवाएं, वोल्टेज नियंत्रण, आवृत्ति विनियमन, अधिकतम शक्ति बनाए रखने में सक्षम बनाती हैं, और कुल मिलाकर बिजली की लागत में कमी लाती हैं। इसके अलावा, EV की अंतर्निहित उच्च गतिशीलता के कारण, V2G सिस्टम में EV गतिशीलता के विरुद्ध लचीली और समय पर ऑन-डिमांड प्रतिक्रिया सेवाएं प्रदान की जानी चाहिए [15]. इसके लिए, मोबाइल उपयोगकर्ता के लिए एप्लिकेशन प्रबंधन पर एकीकृत दृष्टिकोण का अनुभव करने के लिए पांचवीं पीढ़ी (2G) उभरती वायरलेस अवसंरचना में V5G प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करने के लिए कई समाधान प्रस्तावित किए गए हैं (उदाहरण के लिए, ट्रैफ़िक अपडेट के साथ वास्तविक समय नेविगेशन और संभावित अलार्म के संबंध में ईवी की ऊर्जा स्वायत्तता) [16,17,18]. ईवी में अतिरिक्त शोध क्षेत्रों में सेल्फ-ड्राइविंग ऑब्जेक्ट्स का डिज़ाइन और परिनियोजन भी शामिल है, जहाँ कुशल वायरलेस कवरेज और शून्य विलंबता अत्यंत महत्वपूर्ण हैं [19].

 

इस लेख में, विभिन्न तकनीकी पहलुओं, जैसे चार्जिंग तकनीक और वायरलेस पावर ट्रांसफर के साथ ईवी में कला की वर्तमान स्थिति को प्रस्तुत और विश्लेषण किया गया है। उभरते मुद्दों, जैसे कि ईवीएस को एसईजी से जोड़ना और स्वायत्त ड्राइविंग आवश्यकताओं का भी विश्लेषण किया जाता है। इस लेख के बाकी हिस्सों को निम्नानुसार व्यवस्थित किया गया है: एचईवी को और अधिक विस्तार से प्रस्तुत किया गया है धारा 2, जब में धारा 3 चार्जिंग प्रौद्योगिकियों और संबंधित मानकों पर एक विश्लेषण प्रदान किया गया है। वायरलेस चार्जिंग तकनीक (WCTs) प्रस्तुत की गई हैं धारा 4, जबकि व्हीकल टू ग्रिड (V2G) डिजाइन और कार्यान्वयन के मुद्दों पर चर्चा की जाती है धारा 5. ऊर्जा प्रबंधन मुद्दों में प्रस्तुत कर रहे हैं धारा 6, जब में धारा 7 5G नेटवर्क परिनियोजन में हालिया प्रगति के संयोजन के साथ, स्वायत्त ड्राइविंग मुद्दों को रेखांकित किया गया है। अंत में, समापन टिप्पणियां प्रदान की जाती हैं धारा 8.

 

2. हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन

 

एचईवी को उनके संकरण की डिग्री के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है, जिसे विद्युत मोटर (या मोटर्स) की शक्ति को आंतरिक दहन इंजन की शक्ति में विभाजित करने के परिणामस्वरूप अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। इस संदर्भ में, निम्नलिखित श्रेणियां उत्पन्न होती हैं: मामले ए, बी, सी। इसके अलावा, और अतिरिक्त पृथक्करण उस मोड पर किया जाता है जिसमें वाहन को स्थानांतरित करने के लिए ऊर्जा कन्वर्टर्स को जोड़ा जाता है। इस मामले में, संबंधित श्रेणियां डी, ई, एफ, जी, एच हैं [20,21]. निम्नलिखित उपखंडों में, मूल प्रकार के एचईवी का वर्णन किया गया है।

 

2.1. माइक्रो हाइब्रिड स्टॉप-स्टार्ट (μHV)

माइक्रो-हाइब्रिड में अपेक्षाकृत छोटे इलेक्ट्रिक मोटर (3V पर लगभग 5 से 12 किलोवाट) होते हैं जो वाहन नहीं चलाते हैं लेकिन आंतरिक दहन इंजन को पुनरारंभ करने की शक्ति रखते हैं। इसका मतलब यह है कि एक माइक्रो-हाइब्रिड पेट्रोल वाहन अपने इंजन को स्वचालित रूप से बंद कर सकता है जब वाहन स्थिर होता है (उदाहरण के लिए, ट्रैफिक लाइट में) और जैसे ही चालक स्टार्टर का उपयोग किए बिना त्वरक पेडल को दबाता है, और अक्सर बिना चालू होता है ड्राइवर को पता था कि इंजन रुक गया है। वाहन की इलेक्ट्रिक मोटर वाहन के प्रणोदन में भाग लेने के लिए अभिप्रेत नहीं है। हालांकि, यह वाहन के पहियों से जुड़ा होता है ताकि कुछ गतिज ब्रेक ऊर्जा को पुनर्प्राप्त किया जा सके, जो जनरेटर के रूप में कार्य करता है, और वाहन के स्टार्टर को बदल सकता है। शहर में ड्राइविंग में लगभग 5% -10% की ऊर्जा बचत के साथ μHV में आमतौर पर 3% -10% की संकरण दर होती है। μHV का डिज़ाइन आमतौर पर हल्के वाहनों में पाया जाता है और शहरी अनुप्रयोगों के लिए सबसे उपयुक्त है।

 

2.2. माइल्ड हाइब्रिड (MHV)

 

'हल्के' हाइब्रिड वाहनों में 7-15 kW और 60-200 V इलेक्ट्रिक मोटर होती है जिसका उपयोग आंतरिक दहन इंजन को शुरू करने के लिए किया जाता है और आंशिक रूप से वाहन के प्रणोदन में भाग लेता है। "हल्के" संकर केवल मोटर के साथ काम नहीं कर सकते क्योंकि यह ड्राइव से जुड़ा नहीं है। इसके बजाय, वे आवश्यकता पड़ने पर इलेक्ट्रिक मोटर के माध्यम से अतिरिक्त शक्ति प्रदान करते हैं (उदाहरण के लिए, उच्च त्वरण के समय)। उन्हें ब्रेकिंग के माध्यम से गतिज ऊर्जा की रिकवरी का भी फायदा होता है। हल्के संकरों का संकरण कारक लगभग 10% -30% है। बैटरी का आकार छोटे हाइब्रिड में संबंधित आकार से बड़ा होता है। शहर में ड्राइविंग पर ऊर्जा की बचत लगभग 20% -30% है [22].

 

2.3. पूर्ण हाइब्रिड (एफएचवी)

 

इस श्रेणी में, इलेक्ट्रिक मोटर कार के पावर बैलेंस का 25% से अधिक वहन करती है। मोटर की शक्ति 30-50 वी पर लगभग 200-600 किलोवाट है और कम गति और कम भार के साथ वाहन चलाने के लिए पर्याप्त है। जब बिजली की आवश्यकता बढ़ जाती है, तो आंतरिक दहन इंजन पहियों पर ड्राइव प्रक्रिया में भाग लेता है। ऊर्जा की बचत अब पिछले दो मामलों की तुलना में बढ़ गई है और 30% -50% की सीमा में है [22].

 

2.3.1. सीरीज हाइब्रिड EVs (SHEV)

 

श्रृंखला में थर्मल और इलेक्ट्रिक मोटर का संयोजन हाइब्रिड कार का सबसे सरल रूप है (चित्रा 1) इस श्रेणी के वाहनों के लिए, केवल ड्राइव को ड्राइव सिस्टम से जोड़ा जाता है। मोटर या तो बैटरी द्वारा या आंतरिक दहन इंजन द्वारा संचालित जनरेटर द्वारा संचालित होती है। ट्रैक्शन लोड बढ़ने पर जनरेटर इलेक्ट्रिक मोटर को फीड करता है या लोड कम होने पर बैटरी को चार्ज करता है। हालांकि, SHEV से जुड़े कुछ नुकसान हैं: (i) जनरेटर और मोटर अब अलग-अलग हिस्से हैं, जिसके परिणामस्वरूप अधिक व्यक्तिगत प्रणालियों की उपस्थिति के कारण लागत में वृद्धि और कम प्रदर्शन होता है [23], (ii) बिजली की मोटर उच्च शक्ति की होनी चाहिए ताकि उच्च ड्रैग को समायोजित किया जा सके, जैसे कि ऊपर की ओर चढ़ना।

 

चित्रा 1। सीरीज हाइब्रिड इलेक्ट्रिक व्हीकल्स (SHEV) की योजना।

 

सीरीज हाइब्रिड इलेक्ट्रिक व्हीकल्स (SHEV) की योजना।

2.3.2. समानांतर हाइब्रिड ईवीएस (पीएचईवी)

 

समानांतर लेआउट (चित्रा 2) हाइब्रिड वाहनों में सबसे आम ड्राइव सिस्टम टोपोलॉजी है। इस प्रकार के वाहन में आंतरिक दहन इंजन और मोटर सीधे ड्राइव सिस्टम से जुड़े होते हैं। गति प्रक्रिया को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है: कम कर्षण मांग के दौरान, कार या तो मोटर द्वारा या अकेले आंतरिक दहन इंजन द्वारा संचालित होती है। जब दो इंजनों में से केवल एक ही काम कर रहा हो, तो दूसरा क्लच के माध्यम से डिस्कनेक्ट हो जाएगा। अगर मांग बढ़ जाती है तो दोनों इंजन वाहन को चलाने में मदद करते हैं। अधिकांश PHEV डिज़ाइन जनरेटर और इंजन को एक इकाई में मिलाते हैं। PHEV अन्य संकरों की तुलना में छोटी बैटरियों का उपयोग करता है और इसके लिए छोटे पुल मोटर की आवश्यकता होती है। PHEV का नुकसान इसकी जटिल यांत्रिक प्रणाली है।

 

चित्रा 2। समानांतर हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों (पीएचईवी) की योजना।

 

समानांतर हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों (पीएचईवी) की योजना।

 

2.3.3. सीरीज-समानांतर हाइब्रिड EVs (SPHEV)

 

एसपीएचईवी प्रणाली दो उपर्युक्त उपकरणों का एक संयोजन है। सीरियल-समानांतर कॉन्फ़िगरेशन में, आंतरिक दहन इंजन और ट्रांसमिशन सिस्टम से जुड़ा मोटर वाहन को एक साथ या अलग से चला सकता है। गैसोलीन इंजन वाहन को चलाने में मदद कर सकता है या उससे जुड़े जनरेटर के माध्यम से बैटरी चार्ज कर सकता है। यह एक समाधान है, हालांकि बहुत अधिक जटिल और महंगा है। एक नुकसान यह है कि एसपीएचईवी को बहुत जटिल नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है।

 

2.3.4. फ्यूल सेल हाइब्रिड EVs (FCHEV)

 

यह एक हाइब्रिड प्रकार की कार है जो SHEV (श्रृंखला) की तरह दिखती है, सिवाय इसके कि यह एक ईंधन सेल (FC) HEV का उपयोग करती है। एक ईंधन सेल एक रासायनिक मशीन है जो हाइड्रोजन के आधार पर बिजली उत्पन्न करती है और केवल जल वाष्प का उत्सर्जन करती है। ईंधन सेल संचालन का सिद्धांत रिवर्स इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया है जिसमें हाइड्रोजन और ऑक्सीजन गैसों को पानी के साथ बिजली और उपोत्पाद के रूप में गर्मी का उत्पादन करने के लिए जोड़ा जाता है। इसकी उच्च लागत (हाइड्रोजन उत्पादन लाभहीन है और इसे परिवहन और वितरित करने में कठिनाइयां हैं) के कारण एफसीएचईवी तकनीक को केवल कुछ वाहनों में पायलट किया गया है।

 

2.3.5. प्लग-इन हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन (पीएचईवी)

 

एक पीएचईवी (चित्रा 3) एक हाइब्रिड वाहन है जिसमें या तो वाहन को बाहरी शक्ति स्रोत से आंतरिक रूप से मोटर-चालित जनरेटर के माध्यम से या मानक HEV के रूप में ब्रेक लगाकर रिचार्ज किया जा सकता है। बाहरी बिजली बिजली ग्रिड से आ सकती है, जिसमें घरेलू या स्वायत्त प्रणाली या नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से भी शामिल है। यदि बैटरी का उपयोग किया जाता है तो पीएचईवी में प्रति रिचार्ज सामान्य एचईवी की तुलना में कम विद्युत रेंज होती है, लेकिन सामान्य रूप से एक बड़ी रेंज होती है क्योंकि बैटरी समाप्त होने पर मोटर-जनरेटर आंदोलन सिस्टम की मदद कर सकता है। इसके अलावा, बड़ी इलेक्ट्रिक मोटर के कारण, PHEV में पारंपरिक HEV की तुलना में अधिक ब्रेकिंग क्षमता होती है। PHEV के अन्य लाभों में HEV की तुलना में लंबी दूरी की कवरेज, गैसोलीन वाहन की तुलना में कम परिचालन लागत शामिल है, जबकि वे पर्यावरण के अनुकूल भी हैं। प्रमुख कमियां अभी भी उच्च लागत और फास्ट चार्जिंग स्टेशनों की अनुपलब्धता हैं।

 

चित्रा 3। प्लग-इन हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन की संरचना।

3. प्रौद्योगिकी विश्लेषण और मानकों को चार्ज करना

 

3.1. चार्जिंग मोड (आईईसी-61851-1)

 

आईईसी 61851-1 के तहत अंतरराष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन ने इलेक्ट्रिक वाहनों को चार्ज करने के चार तरीकों को परिभाषित किया है [24,25,26], EV को प्राप्त होने वाली शक्ति के अनुसार, वोल्टेज स्तर, कार और चार्जिंग स्टेशन के बीच दो-तरफ़ा संचार का संभावित अस्तित्व, साथ ही एक ग्राउंडिंग और सुरक्षा उपकरण का अस्तित्व। चार्जिंग मोड को निम्नानुसार वर्गीकृत किया गया है:

 

3.1.1. एसी मोड-1: घरेलू सॉकेट और एक्सटेंशन कॉर्ड

 

लगभग सभी पीएचईवी निर्माता द्वारा एक साधारण चार्जिंग केबल के साथ प्रदान किए जाते हैं। एसी मोड-1 में, केबल के एक सिरे पर मानक SAE J1772 सॉकेट होता है, जो वाहन के चार्जिंग पोर्ट से जुड़ा होता है। केबल का दूसरा सिरा एक मानक सॉकेट है जिसे सीधे घर पर दीवार सॉकेट से जोड़ा जा सकता है। केबल पर बिजली के झटके से कोई सुरक्षा नहीं है। एकमात्र सुरक्षा घर की विद्युत-विद्युत स्थापना है। एसी मोड-1 चार्जिंग वाहन को सिंगल-फेज 1.9 वी एसी से 250 किलोवाट तक या 480-50 हर्ट्ज की आवृत्ति पर थ्री-फेज 60 वी एसी के साथ बिल्ट-इन चार्जर के साथ प्रदान किया जा सकता है। सामान्य चार्जिंग समय घरेलू सॉकेट (10 या 15 ए) से 10-16 घंटे है। एसी मोड-1 सामान्य तौर पर एक धीमी चार्जिंग मोड है, और इस कारण से इसे मुख्य रूप से रात के दौरान पसंद किया जाता है।

 

3.1.2. एसी मोड -2: केबल पर इलेक्ट्रिक शॉक प्रोटेक्शन डिवाइस (आरसीडी) के साथ एक सामान्य प्रयोजन सॉकेट से धीमा चार्ज

 

इस मोड में, चार्जिंग एक मानक सॉकेट से की जाती है, लेकिन एक बाहरी वाहन आपूर्ति उपकरण (ईवीएसई) विशेष केबल के साथ, जिसे कभी-कभी उपयोग केबल या आकस्मिक उपयोग केबल के रूप में जाना जाता है, यह आमतौर पर निर्माता से ईवी के साथ प्रदान किया जाता है। यह केबल केबल अवशिष्ट वर्तमान डिवाइस (आरसीडी), अधिकतम वर्तमान सुरक्षा, तापमान संरक्षण में वृद्धि, साथ ही सुरक्षात्मक पृथ्वी का पता लगाने (दीवार सॉकेट से) प्रदान करती है। एसी मोड -1 की तरह, पावर सिंगल-फेज 250 वी एसी या थ्री-फेज 480 वी एसी से 50-60 हर्ट्ज पर प्राप्त होती है, लेकिन करंट 32 ए तक पहुंच सकता है।

 

3.1.3. एसी मोड-3: विशेष सॉकेट से सेमी-फास्ट चार्जिंग

 

यह मोड, सामान्य रूप से, ग्रिड कनेक्शन और वाहन चार्जर की शक्ति के आधार पर मोड 1 और 2 की तुलना में तेज़ लोड की अनुमति देता है। इसके अलावा, पायलट लाइन के माध्यम से वाहन और सॉकेट के बीच संचार स्थापित किया जाता है।

 

3.1.4. डीसी मोड 4: डीसी में बाहरी चार्जर का उपयोग करके फास्ट चार्जिंग

 

डीसी मोड 4 चार्जिंग सामान्य रूप से एक ऑफ-बोर्ड चार्जर का उपयोग करता है जिसमें एसी से डीसी कन्वर्टर्स होते हैं। यहां, वाहन को एक घंटे से भी कम समय में डीसी बिजली की आपूर्ति के साथ 400 ए तक के अधिकतम मूल्य के साथ रिचार्ज किया जाता है। बाहरी चार्जर 240, 400, 480, या 575 वीएसी पर तीन-चरण सर्किट द्वारा संचालित होता है। वाहन पूर्ण चार्ज नियंत्रण और बिजली के झटके से सुरक्षा के लिए बाहरी चार्जर के साथ संचार करता है। रैपिड चार्जिंग वाहन की ऑल-इलेक्ट्रिक रेंज (एईआर) से अधिक की यात्रा को पूरा करने के लिए दिन के दौरान आंशिक रूप से या पूरी तरह से चार्ज की स्थिति (एसओसी) को जल्दी से बहाल करने के लिए उपयोगी है।

 

सभी चार्जिंग मोड में दर्शाए गए हैं चित्रा 4 नीचे.

 

चित्रा 4। आईईसी 61851-1 चार्जिंग मोड।

आईईसी 61851-1 चार्जिंग मोड।

3.2. चार्जिंग स्तर

 

ऑटोमोटिव इंजीनियरों (एसएई) तकनीकी समितियों के समाज ने एक मॉडल विकसित किया है, जिसका नाम एसएई जे1772 है, जो ईवीएस/पीएचईवी चार्ज करने के लिए विद्युत प्रदर्शन आवश्यकताओं को शामिल करता है [27]. निम्नलिखित अनुभागों में, बुनियादी एसी स्तरों का वर्णन किया गया है।

 

3.2.1. एसी स्तर-1

 

AC LEVEL-1 120 V सॉकेट और अधिकतम 16 A करंट का उपयोग करता है। इन मानों के साथ, अधिकतम चार्जिंग पावर 1.9 KW तक पहुंच जाती है। चार्जिंग एक केबल टाइप SAE J1772 से की जाती है। चार्जर कार में बनाया गया है। हालांकि, एसी लेवल-1 स्लो चार्जिंग टाइम के साथ आता है। AC LEVEL-1 के साथ हर घंटे का चार्ज 4-5 मील की ड्राइविंग के बराबर है।

 

3.2.2. एसी स्तर-2

 

इस मामले में, यदि चार्जिंग घर पर सिंगल-फेज 240 वी नेटवर्क के साथ की जाती है, तो अधिकतम करंट लगभग 30 ए है, और अधिकतम चार्जिंग पावर 7.2 किलोवाट है। चार्जिंग केबल AC LEVEL 1, (SAE J1772) के समान हो सकती है। AC LEVEL 2 चार्जिंग को घर पर चार्ज करने के लिए चुना गया है, साथ ही सार्वजनिक चार्जिंग सुविधाओं में तीन-चरण अल्टरनेटिंग करंट द्वारा संचालित है और एक अंतर्निर्मित चार्जर का उपयोग करके 19.2 kW तक आउटपुट पावर प्रदान करता है। यहां, अधिकतम वर्तमान मूल्य 80 ए तक पहुंच सकता है और एक विद्युत सर्किट की आवश्यकता होती है जो इस उच्च वर्तमान मूल्य का समर्थन करता है। इस मामले में, चार्जिंग एक केबल के साथ की जाती है जिसमें टाइप -2 कनेक्टर MENNEKES (IEC-62196 के अनुसार) होता है। कम चार्जिंग समय के लिए एसी लेवल 2 को एसी लेवल 1 के बजाय प्राथमिकता दी जाती है।

 

AC LEVEL-1 और AC LEVEL-2 चार्जिंग मोड एक चार्जर का उपयोग करते हैं जो EV में एकीकृत होता है। चार्जर की शक्ति चार्ज स्तर और ग्रिड से आपूर्ति (एकल-चरण या तीन-चरण) के समानुपाती होती है। उदाहरण के लिए, 6.6 kW चार्जर वाले वाहन को 230V/32A आपूर्ति की आवश्यकता होती है और इसकी 40 kWh बैटरी को छह से आठ घंटे में चार्ज किया जा सकता है। एक सामान्य नियम के रूप में, LEVEL 2 चार्जिंग 15 kW चार्जर वाले वाहनों पर एक घंटे की चार्जिंग के लिए लगभग 3.3 मील की यात्रा प्रदान करेगी, या 30 kW चार्जर वाले वाहनों के लिए एक घंटे की चार्जिंग के लिए 6.6 मील की यात्रा प्रदान करेगी।

 

3.2.3. एसी लेवल-3: स्पेशल सॉकेट से सेमी-फास्ट चार्जिंग

 

यह SAE द्वारा विकसित एक नया चार्जिंग विकल्प है जो 130 kW तक की शक्ति प्रदान करता है, SOC को बहुत तेज़ बनाता है, और 400 V पर तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करता है। उच्च आउटपुट पावर को संभालने के लिए, LEVEL 3 चार्जर आकार में बहुत बड़े होते हैं , और LEVEL 1 और 2 चार्जर से वजन में भारी। इसके अलावा, LEVEL 3 चार्जर को उच्च शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स पावर के लिए समर्पित कूलिंग उपकरण की आवश्यकता होती है। नतीजतन, वाहन पर LEVEL 3 चार्जर स्थापित नहीं हैं, लेकिन बाहरी रूप से स्थिर आधार पर हैं।

 

3.2.4। डीसी पावर प्रदान करने वाले बाहरी चार्जर से डीसी स्तर फास्ट/सुपरफास्ट चार्जिंग

 

फास्ट डीसी चार्जिंग आमतौर पर एसी से डीसी रूपांतरण प्रदान करने के लिए ऑफ-बोर्ड चार्जर का उपयोग करती है। यहां, वाहन को एक घंटे से भी कम समय में डीसी बिजली की आपूर्ति के साथ 400 ए तक के अधिकतम मूल्य के साथ रिचार्ज किया जाता है। बाहरी चार्जर 240, 400, 480, या 575 वीएसी पर तीन-चरण सर्किट द्वारा संचालित होता है। वाहन पूर्ण चार्ज नियंत्रण और बिजली के झटके से सुरक्षा के लिए बाहरी चार्जर और वाहन के साथ संचार करता है। वाहन के एईआर से अधिक की यात्रा को पूरा करने के लिए, दिन के दौरान आंशिक रूप से या पूरी तरह से एसओसी को जल्दी से बहाल करने के लिए फास्ट चार्जिंग उपयोगी है।

 

4. वायरलेस चार्जिंग सिस्टम

 

इलेक्ट्रिक या हाइब्रिड कारों को चार्ज करने की सामान्य प्रथा स्रोत से बिजली के परिवहन के लिए केबल का उपयोग करना है। हालांकि, आगमनात्मक चार्जिंग तकनीक किसी भी केबल की आवश्यकता को समाप्त करती है। यह स्रोत और रिसीवर के बीच ऊर्जा स्थानांतरित करने के लिए केबल के बजाय विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उपयोग करता है। वायरलेस-प्रेरक चार्जिंग को दो श्रेणियों में बांटा गया है: स्थैतिक चार्जिंग जहां वाहन अपनी बैटरी चार्ज करना शुरू करने के लिए चार्जर के ऊपर स्थिर होता है, और गतिशील चार्जिंग जहां वाहन सड़क पर गाड़ी चलाते समय चार्ज हो रहा है [28,29].

 

4.1. स्टेटिक वायरलेस इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग सिस्टम (एस-डब्ल्यूईवीसीएस)

 

S-WEVCS का संचालन सिद्धांत (चित्रा 5) ट्रांसफार्मर के समान है, जहां ऊर्जा को प्राथमिक से द्वितीयक कुंडल में स्थानांतरित किया जाता है [30]. प्रारंभ में, एसी वोल्टेज को एसी/डीसी रेक्टिफायर का उपयोग करके डीसी में परिवर्तित किया जाता है। इसके बाद, एक उच्च आवृत्ति डीसी/एसी कनवर्टर प्राथमिक कॉइल को उच्च आवृत्ति वर्तमान प्रदान करता है, जिसे सड़क के नीचे स्थापित किया जाता है। इस संदर्भ में, उत्सर्जक कॉइल में करंट एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो रिसीवर कॉइल पर एक वैकल्पिक वोल्टेज को प्रेरित करता है। रिसीवर, या सेकेंडरी कॉइल का कॉइल, कार के सामने, पीछे या केंद्र के नीचे स्थापित किया जाता है, और अनुचित हैंडलिंग, पहनने और विदेशी वस्तुओं की पहचान की सीमा के कारण महत्वपूर्ण नुकसान से बचने के लिए इसका निर्माण बहुत महत्वपूर्ण है। सिस्टम की पावर ट्रांसफर क्षमता को बढ़ाने के लिए सेकेंडरी कॉइल में एक रेजोनेंट कैपेसिटर का इस्तेमाल किया जाता है। अंत में, एक एसी/डीसी रेक्टिफायर सेकेंडरी कॉइल के अल्टरनेटिंग वोल्टेज को कंटीन्यूअस में बदल देता है ताकि वाहन की बैटरी चार्ज हो जाए। S-WEVCS PEV के चार्जिंग केबल को सादगी, विश्वसनीयता, उपयोगकर्ता सुरक्षा (बिजली के झटके से) और उपयोग में आसान के फायदों से बदल सकता है। जब वाहन चार्जिंग क्षेत्र में पहुंचता है तो वायरलेस पावर ट्रांसफर (WPT) सिस्टम सक्रिय हो जाता है। चार्जिंग समय स्रोत पावर स्तर, चार्जिंग कॉइल के आकार और दो कॉइल के बीच हवा के अंतर की दूरी पर निर्भर करता है। हल्के वाहनों के बीच औसत दूरी लगभग 150-300 मिमी है। स्टेटिक WEVCS को कार पार्कों, पार्किंग स्थलों, घरों, व्यावसायिक भवनों, शॉपिंग सेंटरों और पार्क सुविधाओं में स्थापित किया जा सकता है।

 

चित्रा 5। एस-WEVC प्रणाली।

 

एस-WEVC प्रणाली।

हालाँकि, S-WEVCS से जुड़े कुछ मुद्दे हैं। उनका उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब कार कार पार्कों में या गैरेज में खड़ी हो। इसके अलावा, पारंपरिक प्लग-इन चार्जर की तुलना में सीमित पावर ट्रांसफर होता है। अंत में, WPT (स्थिर) वायरलेस पावर ट्रांसफर क्लास नए J22 इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कम्पैटिबिलिटी (EMC) विषय के अनुसार 2954 kW तक पहुंच सकता है।

 

4.2. इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए डायनेमिक वायरलेस चार्जिंग सिस्टम (D-WEVCS)

 

केबल या S-WEVCS से लदे इलेक्ट्रिक वाहन आमतौर पर एक बड़ी बाधा का सामना करते हैं: यात्रा की सीमा। इस स्थिति को दूर करने के लिए, या तो वाहन को बार-बार चार्ज करने की आवश्यकता होती है (जिसका अर्थ है कि इसे कहीं पार्क किया जाना चाहिए, और इसकी बैटरी चार्ज करने के लिए कुछ समय के लिए) या वाहन में एक बड़ा बैटरी पैक स्थापित किया जाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप अतिरिक्त लागत और वजन हो। . डायनेमिक इलेक्ट्रिक व्हीकल वायरलेस चार्जिंग (D-WEVCS) एक ऐसी तकनीक है जो इलेक्ट्रिक कारों की रेंज और लागत से जुड़ी समस्याओं को कम करती है। यह विधि बैटरी को चार्ज करती है, जबकि वाहन गति में है, और वाहन की स्वायत्तता बढ़ जाती है।

 

फुटपाथ के फर्श के नीचे, कॉइल को एक पंक्ति में और एक दूसरे से एक निश्चित दूरी पर रखा जाता है। ये कॉइल उच्च वोल्टेज, उच्च आवृत्ति एसी सर्किट द्वारा खिलाए गए प्राथमिक कॉइल हैं। स्थिर WEVCS की तरह, सेकेंडरी कॉइल वाहनों के नीचे स्थित होता है। जब ईवी प्राथमिक कॉइल के ऊपर से गुजरता है, तो यह एक रिसीवर कॉइल के माध्यम से एक चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करता है और बैटरी को चार्ज करने के लिए कॉइल करंट को डीसी में परिवर्तित करता है। एक डी-डब्ल्यूईवीसीएस को कुछ मुद्दों का सामना करना पड़ता है, जैसे स्रोत और रिसीवर के बीच बड़ा वायु अंतर और सड़क पर कॉइल के साथ संरेखण। ये दो बाधाएं मुख्य रूप से बिजली हस्तांतरण दक्षता को प्रभावित करती हैं। छोटे यात्री वाहनों के लिए औसत हवा का अंतर 150 से 300 मिमी तक होता है और बड़े वाहनों के लिए बढ़ता है। ट्रांसमीटर कॉइल के साथ कार का संरेखण स्वतंत्र ड्राइविंग के साथ आसानी से किया जा सकता है। वाहन के इलेक्ट्रॉनिक्स कॉइल लाइन से विचलन को समझते हैं और अधिकतम बिजली हस्तांतरण के लिए पाठ्यक्रम को सही करते हैं। कुल मिलाकर, इस तकनीक के लिए प्रारंभिक बुनियादी ढांचा स्थापित करना महंगा है। डायनेमिक-WEVCS को कई विद्युत अनुप्रयोगों में आसानी से एकीकृत किया जा सकता है, जैसे कि हल्के वाहन, बस, रेल और परिवहन वाहन [31].

 

4.3. इन-व्हील वायरलेस चार्जिंग सिस्टम (IW-WCS)

 

वायरलेस चार्जिंग के दौरान स्रोत और रिसीवर के बीच हवा का अंतर सिस्टम के प्रदर्शन में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। समाधान स्थिर और गतिशील चार्जिंग के लिए IW-WCS के विकास के साथ आता है (चित्रा 6), जिसका अर्थ है कि वाहन को स्टैंडबाय या गति में चार्ज किया जा सकता है। अन्य WEVCS की तरह, प्राथमिक कॉइल फुटपाथ की सतह के नीचे स्थित होते हैं। इलेक्ट्रॉनिक सर्किट आपूर्ति धारा को 100 kHz उच्च आवृत्ति (HF) एसी स्रोत में परिवर्तित करते हैं, जो प्राथमिक वाइंडिंग से जुड़ा होता है। सेकेंडरी कॉइल्स टायर स्ट्रक्चर पर लगे होते हैं। इस प्रकार, वर्तमान स्थिर या गतिशील WEVCS की तुलना में स्रोत और रिसीवर कॉइल के बीच हवा का अंतर छोटा होता है। रिसीवर कॉइल्स की विस्तृत आंतरिक स्थिति ऊपर की आकृति में दिखाई गई है। इस तरह की व्यवस्था के फायदे यह हैं कि केवल विशेष रिसीवर कॉइल, जो ट्रांसमीटर के संपर्क में आता है, सक्रिय होता है [32].

 

चित्रा 6। इन-व्हील वायरलेस चार्जिंग।

 

इन-व्हील वायरलेस चार्जिंग।

 

5. वी2जी प्रौद्योगिकी

 

द्वि-दिशात्मक बिजली हस्तांतरण के माध्यम से, विद्युत शक्ति को ग्रिड से लिया जाता है या फोटोवोल्टिक पैनलों द्वारा उत्पादित किया जाता है और सिस्टम से जुड़े ईवी को चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है। जब तक ईवी को प्लग इन किया जाता है, बैटरी की संग्रहीत ऊर्जा को वापस ग्रिड में फीड किया जा सकता है, ताकि कमी या अधिक मात्रा के मामले में इसे स्थिर किया जा सके। यह एक एकीकृत ऊर्जा प्रबंधन दर्शन है, जहां पावर ग्रिड वाहन-से-ग्रिड या V2G तकनीक के माध्यम से EV बैटरी में संग्रहीत ऊर्जा को वितरित और प्राप्त करता है और समग्र शक्ति को बेहतर ढंग से प्रबंधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है [33]. आमतौर पर ज्यादातर कारें 90-95% समय पार्क की जाती हैं, शाम को कार को चार्ज करते हैं, और ग्रिड को पावर देते हैं, जिससे पीक समय में ऊर्जा वापस मिलती है। V2G तकनीक वर्तमान पावर ग्रिड में एक बड़ी कमजोरी के कारण उपयोगी है, जो बिजली को स्टोर करने में विफलता और बढ़ी हुई मांग के घंटों की पूर्ति के लिए इन शेयरों का उपयोग है। ग्रिड को वापस दी जाने वाली ऊर्जा की मात्रा इलेक्ट्रिक वाहन के प्रकार और आयामों पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, बैटरी से चलने वाले इलेक्ट्रिक वाहन के मामले में, संग्रहीत ऊर्जा बैटरी की क्षमता पर निर्भर करती है, और ईंधन सेल के उपयोग के मामले में, संग्रहीत ऊर्जा ईंधन के द्रव्यमान (जैसे, संपीड़ित हाइड्रोजन) पर निर्भर करती है। . यहां हमारे पास पावर ग्रिड और पैसे की बचत दोनों के मामले में आर्थिक लाभ हैं, जो कि उच्च मांग सेवा समाधानों के साथ-साथ इलेक्ट्रिक वाहनों के मालिक-संचालक पक्ष के लिए जिम्मेदार होंगे।

 

सिस्टम विफलताओं के दौरान V2G PEV की लोडिंग और अनलोडिंग के लिए दो रणनीतियाँ प्रदान की जाती हैं [34]: पहली रणनीति में, अगर चार्जिंग स्टेशन (सीएस) कार की चार्जिंग स्थिति में है, तो पीईवी की चार्जिंग बंद हो जाती है और सभी कनेक्टेड वाहनों से उपलब्ध बिजली का उपयोग सिस्टम को बिजली की आपूर्ति के लिए किया जाता है। दूसरी रणनीति में, जैसे ही सिस्टम में खराबी का पता चलता है, PEV चार्जिंग बंद हो जाती है। यदि V2G मोड (प्रोग्राम्ड डिस्चार्ज/V2G) से जुड़े वाहनों से उपलब्ध बिजली सिस्टम को ऊर्जा बहाल करने के लिए पर्याप्त है, तो V2G फ़ंक्शन के बिना PEV सिस्टम से डिस्कनेक्ट हो जाते हैं। यदि V2G से जुड़े वाहनों से बिजली पर्याप्त नहीं है, तो V2G फ़ंक्शन के बिना ग्रिड में प्लग किए गए वाहनों को बिजली की मांग के अंतर को भरने के लिए V2G मोड में बदल दिया जाता है। V2G सिस्टम के वास्तविक कार्यान्वयन का वर्णन किया गया है [35].

 

V2G मोड में किसी वाहन के संचालन के लिए दो शर्तें होनी चाहिए। पहला इलेक्ट्रॉनिक पावर सर्किट है जो V2G तकनीक का समर्थन करता है। दूसरी आवश्यकता बिजली की मांग के लिए नेटवर्क ऑपरेटर के साथ रीयल-टाइम संचार की है [36]. वह उपकरण जो ग्रिड से इलेक्ट्रिक वाहन को बिजली की आपूर्ति करता है, वह ईवीएसई है और विभिन्न बिजली मूल्यों के साथ वैकल्पिक एसी या डीसी डायरेक्ट करंट प्रदान कर सकता है (चित्रा 7) अगर ईवीएसई एसी पावर की आपूर्ति करता है, तो वाहन और ईवीएसई के बीच एसी पावर फ्लो होता है। इसलिए, बैटरी को चार्ज करने के लिए आवश्यक एसी को डीसी में बदलने के लिए वाहन में एक अंतर्निहित इन्वर्टर होता है। यदि ईवीएसई डीसी वाहन को डीसी पावर प्रदान करता है, तो डीसी रिवर्स करंट फ्लो डीसी है। इस मामले में, इन्वर्टर ऑफ-बोर्ड ईवीएसई में शामिल है। BMS (बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम) V2G मोड में फुल चार्ज कंट्रोल और बैटरी डिस्चार्ज को मानता है। अधिक विशेष रूप से, बीएमएस बैटरी या कोशिकाओं के एसओसी (आवेश की स्थिति) की निगरानी करता है और इन्वर्टर के पावर स्तर को समायोजित करता है।

 

चित्रा 7। इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी चार्जर का आरेख।

चित्रा 7. इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी चार्जर का आरेख।

V2G ऑपरेशन के दौरान, EVSE बिजली की मांग पर सूचनाओं का आदान-प्रदान करने वाले नेटवर्क ऑपरेटर के साथ संचार करता है। यदि नेटवर्क वाहन से बिजली का अनुरोध करता है, तो यह ईवीएसई को एक अनुरोध भेजता है। इसके बाद ईवीएसई बीएमएस से संपर्क करेगा जिससे वह वैधता का अनुरोध करेगा। बीएमएस बिजली प्रवाह शुरू करने के लिए इन्वर्टर का जवाब देता है और नियंत्रित करता है। ऐसा तब होता है जब AC LEVEL चार्ज किया जाता है। DC LEVEL चार्जिंग के लिए, वाहन द्वारा एक्सचेंज किया गया करंट DC है। इनवर्टर EVSE में लगा होता है। इस मामले में, बीएमएस बैटरी आउटपुट को नियंत्रित करता है। बैटरी की लंबी उम्र के लिए एक महत्वपूर्ण कारक बीएमएस का डिज़ाइन है। यदि चार्जिंग और डिस्चार्ज को ठीक से नियंत्रित किया जाता है, तो बैटरी का जीवन लंबा होता है [37].

 

6. ऊर्जा प्रबंधन

 

ऐसे चार स्थान हैं जहां वाहन मालिक अपने वाहनों को चार्ज करने में सक्षम होंगे: अपने घर में, अपने सेवा के स्थान पर, बेड़े के बेड़े में, या वाणिज्यिक चार्जिंग स्टेशनों पर [38].

 

6.1. घर पर चार्ज करना

 

यहां हमारे पास व्हीकल टू होम (V2H) है, जिसे V2G के लिए प्रारंभिक चरण माना जा सकता है। वाहन मालिक अपनी कारों का उपयोग घर के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में कर सकते हैं और बिजली बिल पर पैसे बचा सकते हैं या बिजली की कटौती या बैकअप पावर के दौरान बैकअप पावर प्रदान कर सकते हैं। एसी स्तर 2 की तुलना में कम चार्जिंग समय के कारण अधिकांश घरेलू भार एसी स्तर 1 चार्जिंग के माध्यम से प्राप्त किए जाते हैं। डीसी स्तर 1 को उपयुक्त ईवीएसई के साथ चार्ज करने का विकल्प भी है। ध्यान दें कि यदि चार्जिंग रात भर की जाती है, तो यह उपलब्ध समय बैटरी की शक्ति को बहाल करने के लिए पर्याप्त है। जहां तक ​​AC LEVEL 3 लोड का सवाल है, यह घर की विद्युत स्थापना में अत्यधिक भार जोड़ता है, और एकल-परिवार के घरों के लिए बिल्कुल भी व्यावहारिक नहीं है, क्योंकि इसके लिए विद्युत स्थापना को अपग्रेड करने की आवश्यकता होती है, जो कि महंगा है।

 

6.2. काम पर चार्ज

 

यहां हमारे पास व्हीकल टू बिल्डिंग (V2B) स्क्रिप्ट के साथ घर से बाहर री-चार्ज करने का विकल्प है। एक उद्यम में अपने ग्राहकों या कर्मचारियों के लिए पार्किंग की सुविधा हो सकती है, जहां ईवी की रिचार्जिंग हो सकती है। इस परिदृश्य में, कंपनी बेहतर लोड प्रबंधन प्राप्त करने के लिए स्टेशनों को स्थापित करती है, जिनमें से कई को सौर कवर के साथ जोड़ा जाता है। कार्यस्थल पर पहुंचने वाले वाहनों को क्षेत्र की मांग अधिकतम होने से पहले पूरी तरह से रिचार्ज करने के लिए तुरंत जोड़ा जाता है। चार्जिंग एसी लेवल 2 या एसी लेवल 3 पर हो सकती है। चार्ज लेवल का चुनाव स्पेस की प्रकृति और पार्क किए गए वाहनों की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। स्टेशनों से जुड़े वाहनों के साथ, हमारे पास संग्रहीत ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा है जिसका उपयोग कार्यालय भवन के लिए बिजली आपूर्ति के रूप में किया जा सकता है ताकि लागत कम हो सके या डेटा केंद्रों जैसे उच्च उपलब्धता व्यावसायिक संचालन के लिए महत्वपूर्ण बैकअप पावर प्रदान की जा सके। हालाँकि, एक बड़ी कमी यह है कि व्यवसायों के पास काम के घंटे सीमित होते हैं। इस प्रकार, बैटरियों को कभी-कभी पूरी तरह से रिचार्ज नहीं किया जा सकता है, और घरेलू यात्रा के लिए उपलब्ध वाहन शक्ति पर्याप्त नहीं होगी।

 

6.3. वाहनों का चार्जिंग बेड़ा

 

वाहन फ्लीट चार्जिंग में कार्यभार के साथ एक सामान्य बिंदु होता है, जैसा कि यह काम के माहौल में दिखाई देता है। हालाँकि, अंतर यह है कि यहाँ उपयोग किए जाने वाले CS कंपनी से संबंधित कारों के लिए हैं। एक व्यवसाय के स्वामी के पास बड़ी संख्या में EV हो सकते हैं, और वह दिन और काम के घंटों के दौरान चार्जिंग से जुड़ा हो सकता है जो कि पीक डिमांड ऑवर्स के साथ मेल खाता है। लेकिन इस बात की संभावना है कि ये पार्क किए गए वाहन उस समय V2G सेवाओं के लिए उपलब्ध होंगे जब व्यवसाय काम नहीं करेगा। कुछ प्रकार के EV बेड़े में V2G तकनीक में दूसरों की तुलना में अधिक लाभ हो सकता है। एक उदाहरण इलेक्ट्रिक स्कूल बसों का बेड़ा है। बसों में बड़ी क्षमता वाली बैटरी होती है और आमतौर पर सप्ताह के दौरान विशिष्ट समय और दिनों में संचालित होती हैं, और फिर ज्ञात अवधि (एक रात और सप्ताहांत) के लिए खड़ी रहती हैं। इसलिए, संग्रहित ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा को ऑफ-व्हीकल घंटों के दौरान जल्दी से निपटाया जा सकता है। जहां तक ​​लोडिंग लेवल की बात है तो कार्यस्थल पर भी ऐसा ही है।

 

6.4. वाणिज्यिक शुल्क

 

यहां हम सीएस के बारे में बात कर रहे हैं, जो सार्वजनिक स्थानों जैसे मोटरवे, हवाई अड्डों, बंदरगाहों, ट्रेन स्टेशनों में हो सकते हैं, लेकिन लाभ के लिए रेस्तरां, थिएटर, मनोरंजन केंद्र और डॉक्टरों या वकीलों के कार्यालयों जैसे व्यवसायों में भी हो सकते हैं। चार्ज का स्तर भिन्न हो सकता है। बंदरगाह या हवाई अड्डे पर एक स्टेशन पर एसी लेवल 2 या डीसी लेवल 1 से चार्ज किया जा सकता है, और इसका कारण यह है कि वाहन उपयोगकर्ता यात्रा करते हैं और वाहनों को लंबे समय तक पार्क करते हैं, बिना चार्ज के शेष स्तरों को छोड़कर। हालाँकि, हवाई अड्डों और बंदरगाहों पर हमारे पास फास्ट चार्जिंग की आवश्यकता के साथ अल्पकालिक पार्किंग क्षेत्र हो सकते हैं। चार्जिंग आवश्यकताएं एसी लेवल 3 और डीसी लेवल 2 हैं। अन्य शॉर्ट-टर्म स्पेस, जैसे फास्ट फूड रेस्तरां, कैफे, डिपार्टमेंट स्टोर्स और गैस स्टेशनों की भी चार्जिंग आवश्यकताएं समान हैं। सीएस को बड़े और दूरदराज के शहरों के बीच मोटरमार्गों पर स्थापित किया जा सकता है। यह एक पीईवी को उन क्षेत्रों के बीच यात्रा करने में सक्षम बनाता है जहां दूरी उस दूरी से अधिक है जहां वाहन पूरी तरह चार्ज होने पर यात्रा कर सकता है।

 

6.5. चार्जिंग स्टेशनों के प्रकार

 

सीएस एक या अधिक चार्जिंग पॉइंट (सीपी) से युक्त इलेक्ट्रिक वाहन के लिए चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर को परिभाषित करता है (चित्रा 8) और वितरण नेटवर्क से उनका संबंध [39,40]. सीएस को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: फिक्स्ड चार्जिंग स्टेशन (FCS) और मोबाइल चार्जिंग स्टेशन (MCS)। FCS कई चार्जिंग पॉइंट्स के साथ एक निश्चित इंस्टॉलेशन है। ट्रांसफार्मर के माध्यम से सीधे मुख्य वोल्टेज से बिजली प्राप्त की जाती है। विश्वसनीय ईवी चार्जिंग सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त उपकरण जिनमें एक स्टेशन शामिल हो सकता है, जनरेटर, बैटरी पैक या पीवी सेल हैं। ईवी की लगातार बढ़ती संख्या को देखते हुए, ईवी चार्जिंग स्टेशनों के लिए क्षमता की प्रभावी ढंग से योजना बनाना और बिजली की आपूर्ति निर्धारित करना आवश्यक है। में [41], ग्रिड और स्थानीय नवीकरणीय ऊर्जा दोनों की आपूर्ति को ध्यान में रखते हुए, ईवी चार्जिंग स्टेशन की योजना और संचालन के लिए एक समग्र ढांचा विकसित किया गया है। ग्रिड से जुड़े ईवी सीएस और प्रमुख प्रौद्योगिकियों की प्रणाली योजना पर एक समीक्षा में पाया जा सकता है [42]. विभिन्न चार्जिंग विधियों का आगे विश्लेषण किया गया है [43].

 

चित्रा 8। ईवी चार्जिंग स्टेशन का ब्लॉक योजनाबद्ध।

चित्रा 8. ईवी चार्जिंग स्टेशन के योजनाबद्ध ब्लॉक करें।

एमसीएस एक इलेक्ट्रिक या हाइब्रिड वाहन है जो कम संख्या में सीपी से लैस है और कुछ प्रकार के ऊर्जा भंडारण जैसे अल्ट्राकेपसिटर से लैस है। एमसीएस इकाइयां ईवी चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर से जुड़ी कुछ चुनौतियों से बचती हैं। वे निर्दिष्ट ईवी पार्किंग रिक्त स्थान (और गैर-ईवी उपयोगकर्ताओं को वहां पार्किंग से रोकने के लिए प्रवर्तन उपकरण) की आवश्यकता से बचते हैं, चार्जिंग पूर्ण होते ही डिस्कनेक्ट हो सकते हैं (ईवी ड्राइवरों को एक निर्धारित समय के बजाय इच्छा पर प्रस्थान करने की अनुमति देता है), कम आवश्यकता होती है निवेश अग्रिम निवेश (कोई ट्रेंचिंग या अनुमति नहीं), और यदि उपयोग कम है तो इसे पुनर्स्थापित या बेचा जा सकता है [44].

 

एमसीएस का मुख्य शक्ति स्रोत नेटवर्क है। एमसीएस एक एफसीएस को पार्क कर सकता है जिसके साथ वह जुड़ा हुआ है और निकटतम ईवी चार्ज कर सकता है। एमसीएस के इस चार्जिंग फ़ंक्शन को "ऑन-ग्रिड" कहा जाता है क्योंकि यह पावर ग्रिड से अपने कनेक्शन का उपयोग करके आस-पास के ईवी को चार्ज करता है। एमसीएस ऊर्जा भंडारण को चार्ज करने के लिए कुछ एफसीएस को भी पार्क कर सकता है। एमसीएस का लाभ कुछ दूरी की यात्रा करना है, और संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करके एफसीएस के बाहर एक ईवी पार्क करना और चार्ज करना है। इस मामले में, हमारे पास ऑफ-ग्रिड चार्जिंग फ़ंक्शन है। दोनों विधाओं को में दर्शाया गया है चित्रा 9.

 

चित्रा 9। मोबाइल चार्जिंग स्टेशन। (a) ऑन-ग्रिड चार्जिंग मोड; (b) ऑफ-ग्रिड चार्जिंग मोड

चित्र 9. मोबाइल चार्जिंग स्टेशन। (ए) ऑन-ग्रिड चार्जिंग मोड; (बी) ऑफ-ग्रिड चार्जिंग मोड

इसके अनुसार [45], जहां FSC और MCS नेटवर्क के प्रदर्शन का विश्लेषण किया जाता है, MCS नेटवर्क में FCS नेटवर्क की तुलना में बेहतर प्रतीक्षा समय प्रदर्शन होता है। एफसीएस नेटवर्क पर एमसीएस नेटवर्क का लाभ तब बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है जब ईवी का आगमन अधिक होता है। एमसीएस के आउटेज की संभावना और सेवा प्रतीक्षा में देरी के प्रदर्शन की भी जांच की जाती है [46], जहां महत्वपूर्ण सुधारों को रेखांकित किया गया है। में एक वैकल्पिक दृष्टिकोण प्रस्तावित है [47], जहां ईवीएस मोबाइल ऊर्जा भंडारण (एमईएस) इकाइयों के रूप में भी कार्य कर सकते हैं। इस संदर्भ में, सीएस ग्रिड को उनकी चार्जिंग क्षमताओं और इलेक्ट्रिक वाहनों को उनके नियोजित यात्रा मार्गों पर सूचित करते हैं। सीमित क्षमता वाले सीएस के मामले में, ग्रिड जांच करता है कि क्या नियत समय में एक निर्धारित मार्ग होने वाला है, जिसमें उपरोक्त सीएस और एक संसाधनपूर्ण सीएस शामिल हैं। अगर यह सच है, तो ऊर्जा को एमईएस के माध्यम से स्थानांतरित किया जा सकता है। जैसा दिखाया गया था [47], प्रस्तावित योजना को स्थानीय पावर सिस्टम ऑपरेटर (पीएसओ) द्वारा अत्यधिक पावर इंफ्रास्ट्रक्चर अपग्रेड के बिना सिस्टम एनर्जी को संतुलित करने के लिए लागू किया जा सकता है, जबकि एमईएस को लागत प्रभावी तरीके से कार्यों को पूरा करने के लिए प्रेरित किया जाता है।

 

7. स्वायत्त वाहन

 

एक स्वायत्त वाहन (एवी) को किसी भी प्रकार के वाहन के रूप में परिभाषित किया जाता है, जहां सभी यांत्रिक-संबंधित प्रक्रियाओं (यानी, गति, त्वरण, आदि) को सीमित या बिना किसी मानवीय संपर्क के किया जा सकता है (चित्रा 10) इस संदर्भ में, AV के संबंध में साहित्य में दो मुख्य वर्गीकरण पाए जा सकते हैं ([48]): ए। अर्ध-स्वायत्त, और बी। पूरी तरह से स्वायत्त। पहले मामले में, अर्ध-स्वायत्त कारें गति कर सकती हैं, ब्रेक लगा सकती हैं और आगे बढ़ सकती हैं, कार से दूरी को सामने रख सकती हैं, और लेन को 130 किमी / घंटा तक की गति पर भी रख सकती हैं, लेकिन ड्राइवर की अभी भी आवश्यकता है और अभी भी पूर्ण है नियंत्रण।

 

चित्रा 10। शहर में ड्राइविंग में स्वायत्त वाहन।

शहर में ड्राइविंग में स्वायत्त वाहन।

आजकल, स्मार्ट वाहनों की स्वायत्त ड्राइविंग ने वैज्ञानिक रुचि को आकर्षित किया है, क्योंकि वायरलेस नेटवर्क विकास के अलावा, इलेक्ट्रिक स्मार्ट ग्रिड की अवधारणा मानकीकरण और विकास की ओर बढ़ रही है। कंप्यूटिंग और धारणा हार्डवेयर में प्रगति के अलावा, मोबाइल रोबोट गति योजना और प्रतिक्रिया नियंत्रण सिद्धांत के कम्प्यूटेशनल पहलुओं में प्रमुख सैद्धांतिक प्रगति द्वारा इस तीव्र प्रगति को सक्षम किया गया है [49,50]. इस संदर्भ में, स्वतंत्र वाहन विभिन्न संचालन कर सकते हैं, जैसे कि मांग पर व्यक्तियों को डिलीवरी, विशेष रूप से बड़े लोगों को। Τइसलिए, एक विश्वसनीय वायरलेस लिंक की स्थापना प्राथमिक महत्व की है, क्योंकि वाहन को लगातार सड़क यातायात के बारे में जानकारी प्राप्त करने और निर्धारित कार्यों को अपडेट करने, मांग पर नए आदेश प्राप्त करने और अंत में पावर चार्जिंग स्टेशनों पर सूचित करने की आवश्यकता होती है। नेविगेशन, गति चेतावनी, सड़क के खतरों, कमजोरियों, हेड अप डिस्प्ले सिस्टम, सेंसर डेटा साझाकरण, आदि के लिए वास्तविक समय के नक्शे के साथ वाहन प्रदान करके, उन्नत ड्राइवर सहायता सुविधाएँ घातक दुर्घटनाओं और यातायात की भीड़ को कम करेंगी। ये विशेषताएं वाहन को कुछ परिदृश्यों और शर्तों के तहत सड़क पर अपने पाठ्यक्रम को गतिशील रूप से बदलने में सक्षम बनाती हैं। इस उपयोग के मामले के लिए तथाकथित वाहन से नेटवर्क (V2N) संचार आवश्यक हैं, जिसमें शॉर्ट रेंज मॉडलिंग और आसपास की वस्तुओं और वाहनों की पहचान के साथ-साथ आसपास के मध्य से लंबी दूरी के मॉडलिंग, नवीनतम डिजिटल पर अप-टू-डेट जानकारी शामिल है। मानचित्र, यातायात संकेत, यातायात संकेत स्थान, सड़क निर्माण, और यातायात भीड़।

 

स्वायत्त ड्राइविंग तकनीक को अनलॉक करने के लिए, कई विशेषज्ञ सहमत हैं कि 5G-अगली पीढ़ी की वायरलेस तकनीक को बड़े पैमाने पर अपनाने की आवश्यकता है [51,52], क्योंकि 5G मौजूदा बुनियादी ढांचे पर चल सकता है, हालांकि सेलुलर स्टेशनों के उन्नयन की आवश्यकता है। इसके अलावा, 5G एक एकीकृत कनेक्टिविटी मानक तकनीक हो सकती है जो बाजार और तकनीकी विखंडन से बच सकती है और जो ऑटोमोटिव निर्माताओं के लिए लागत कम कर सकती है। वैज्ञानिक अध्ययनों के अनुसार, 5G तकनीक विकसित रोकथाम क्षमताओं की पेशकश भी कर सकती है। कार दुर्घटनाओं जैसे महत्वपूर्ण परिदृश्यों में, एवी की पहचान और नियंत्रण प्रणाली में तेजी से प्रतिक्रिया समय होना चाहिए। इस स्थिति के तहत, सेंसर प्रौद्योगिकियों का एक सेट, उदाहरण के लिए, अन्य स्वायत्त कारों, रडार, लेजर, सोनार उपकरणों और कैमरों के साथ तत्काल संचार प्राप्त कर सकता है [53,54,55]. वर्तमान स्थिति में, उपलब्ध एलटीई (4जी) 100 एमबीपीएस पर डेटा ट्रांसमिशन का समर्थन करता है। वहीं, 5G नेटवर्क में स्पीड 5Gbps तक पहुंच सकती है। उस दृष्टिकोण से, अगले दशक में 5G नेटवर्क की तैनाती AV के विकास को बढ़ावा देने और संबंधित सुरक्षा को बढ़ाने वाली है।

 

8। निष्कर्ष

 

अक्षय ऊर्जा स्रोतों के दोहन की दृष्टि से विद्युतीकरण का विकास शुरू हो गया है। अंतिम लक्ष्य ईवीएस का एसईजी से पूर्ण अंतर्संबंध है। एक राज्य से दूसरे राज्य में यह संक्रमण, यानी एक छोर पर पारंपरिक वाहनों का उपयोग, और दूसरे पर बिजली संचालित, पावर ग्रिड के साथ बिजली का आदान-प्रदान, निश्चित रूप से मध्यवर्ती कदमों के बिना नहीं हो सकता है। इन कदमों में मुख्य रूप से एचईवी शामिल हैं, जो उपभोक्ताओं को इस नई तकनीक के लाभों को प्रदर्शित कर सकते हैं, और इस प्रकार उन्हें इलेक्ट्रिक ड्राइव के प्रसार के लिए सुचारू रूप से चला सकते हैं। विद्युतीकरण और V2G तकनीक में संक्रमण के लिए इस क्षेत्र में निवेश और अतिरिक्त लागत की आवश्यकता होती है, जिसकी भरपाई छोटी या लंबी अवधि में आसानी से की जा सकती है। पहले उदाहरण में, मुआवजा ईवी के मालिक को प्रत्यक्ष आर्थिक लाभ से संबंधित है, और वी2जी नेटवर्क ऑपरेटर को बिजली की खपत में बचत से संबंधित है। हालांकि, गैर-नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के उपयोग से पर्यावरण के प्रदूषण पर बोझ से निपटने के लिए राज्य के बजट पर बोझ परोक्ष रूप से मुआवजा भी संबंधित है।

 

इसके अलावा, अन्य संबंधित क्षेत्रों में तकनीकी विकास (यानी, 5G नेटवर्क के युग के रूप में वायरलेस संचार) ईवी प्रौद्योगिकी में वैज्ञानिक प्रगति को बढ़ावा दे सकता है। एवी अवधारणा लाभकारी ऊर्जा उपयोग और पर्यावरणीय लाभ प्रदान करती है, और यह विभिन्न क्षेत्रों में भविष्य के विश्व दृष्टिकोण को प्रभावित कर सकती है: यातायात में कमी, वाहन और ड्राइविंग सुरक्षा, यात्रा व्यवहार, ईंधन दक्षता, सड़क दुर्घटना की रोकथाम, और पार्किंग लाभ।

 

लेखक योगदान

 

संकल्पना, टीएएस और पीकेजी; कार्यप्रणाली, टीएएस, पीकेजी, और सीएनआई; जांच, पीटीटी, ईजीटी, और टीवीजेड; लेखन- मूल मसौदा तैयार करना, TAS, PKG, CNI, PTT, EGT, और TVZ; लेखन-समीक्षा और संपादन, टीएएस, पीकेजी, सीएनआई, पीटीटी, ईजीटी, और टीवीजेड सभी लेखकों ने पांडुलिपि के प्रकाशित संस्करण को पढ़ लिया है और सहमत हैं।

 

निधिकरण

 

इस शोध में कोई बाहरी फंडिंग नहीं मिली।

 

हितों का टकराव

 

ऑथर ने किसी हित संघर्ष की घोषणा नहीं की है।

 

संदर्भ

 

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यह लेख मूल रूप से लाइसेंसधारी एमडीपीआई, बेसल, स्विटज़रलैंड द्वारा 23 दिसंबर 2019 को प्रकाशित किया गया था, और इसके अनुसार पुनर्प्रकाशित किया गया है क्रिएटिव कॉमन्स एट्रिब्यूशन-नॉन-कॉमर्शियल-नोएडरिव्स 4.0 इंटरनेशनल पब्लिक लाइसेंस। आप मूल लेख पढ़ सकते हैं यहाँ उत्पन्न करें । इस लेख में व्यक्त किए गए विचार अकेले लेखक के हैं न कि वर्ल्डरफ के।


 

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