Peluncuran Aplikasi WorldRef- Mulai Monetisasikan Jaringan Profesional Anda

Apa yang ada di Aplikasi?
logo logo
Minta Penawaran
logo
logo logo
Kendaraan Listrik: Kecanggihan Saat Ini, Tantangan Masa Depan, dan Perspektif

Kendaraan Listrik: Kecanggihan Saat Ini, Tantangan Masa Depan, dan Perspektif

Mobilitas ElektronikPaper Penelitian

Berbagi adalah peduli

Maret 6th, 2022

Tujuan dari studi yang disajikan dalam artikel ini adalah untuk memberikan gambaran umum tentang berbagai aspek yang terkait dengan kendaraan listrik (EV), bersama dengan semua tantangan dan perspektif terkait yang muncul. Dalam konteks ini, tipe dasar EV dan teknologi pengisian daya yang sesuai dianalisis. Integrasi ini juga diperluas dalam teknologi kendaraan otonom (AV) (objek self-driving), karena pemrosesan informasi yang dioptimalkan dari berbagai sumber yang beragam diperlukan untuk memastikan aspek manajemen lalu lintas yang canggih.

 

By Theodoros A. Skouras

Departemen Umum, Universitas Nasional dan Kapodistrian Athena, 34400 Psahna, Yunani

Dan Panagiotis K. Gkonis

Universitas Nasional dan Kapodestrian Athena

Dan Charalampos N.Ilias

Departemen Umum, Universitas Nasional dan Kapodistrian Athena, 34400 Psahna, Yunani

 

Abstrak

 

Tujuan dari studi yang disajikan dalam artikel ini adalah untuk memberikan gambaran umum tentang berbagai aspek yang terkait dengan kendaraan listrik (EV), bersama dengan semua tantangan dan perspektif terkait yang muncul. Dalam konteks ini, tipe dasar EV dan teknologi pengisian daya yang sesuai dianalisis. Karena EV diharapkan menjadi komponen kunci dari jaringan listrik pintar (SEG) masa depan, koneksi ke masalah jaringan, bersama dengan teknik pengisian tingkat lanjut (yaitu, transfer daya nirkabel), juga dianalisis. Untuk tujuan ini, fitur utama, persyaratan komunikasi kendaraan ke jaringan (V2G), serta perkembangan masa depan dan skenario elektrifikasi, juga disajikan dan dianalisis. Selain itu, masalah integrasi dengan jaringan nirkabel seluler generasi kelima (5G) yang saat ini digunakan juga diuraikan, untuk memastikan kualitas transmisi dan penerimaan yang optimal dalam komunikasi V2G dan meningkatkan pengalaman pengguna. Integrasi ini juga diperluas dalam teknologi kendaraan otonom (AV) (objek self-driving), karena pemrosesan informasi yang dioptimalkan dari berbagai sumber yang beragam diperlukan untuk memastikan aspek manajemen lalu lintas yang canggih.

 

1. Pengantar

 

Penggunaan bahan bakar fosil yang terus menerus, terutama dalam beberapa dekade terakhir, telah menyebabkan berbagai masalah lingkungan, seperti pemanasan global dan polusi udara. Selain itu, krisis energi telah mempengaruhi perekonomian dunia untuk sebagian besar [1]. Mengingat bahwa kendaraan mengkonsumsi sebagian besar bahan bakar fosil yang digunakan di dunia, upaya telah dilakukan selama beberapa tahun terakhir untuk mengubah keadaan sehingga kendaraan berpolusi seminimal mungkin. Hal ini dapat dilakukan dengan penggunaan teknologi elektrifikasi kendaraan, termasuk kendaraan listrik (EV) dan kendaraan listrik hibrida (HEV), atas dasar bahwa mereka menggunakan listrik yang dihasilkan dari sumber energi terbarukan [2,3,4]. Namun, EV adalah tantangan teknologi utama untuk jaringan listrik, karena elemen pasif merupakan jenis kargo baru. Oleh karena itu, sejumlah besar kendaraan listrik dapat membebani jaringan dan mempengaruhi kelancaran operasinya [5,6].

 

Secara umum, EV diklasifikasikan ke dalam tiga kategori utama menurut cara dan tempat produksi listrik ([7]): Sebuah. Kendaraan yang menggunakan catu daya terus menerus dari sumber daya eksternal, seperti saluran catu daya di atas kepala. Sayangnya, kendaraan-kendaraan ini memiliki keterbatasan utama karena harus bergerak pada rute-rute tertentu untuk mempertahankan suplai daya listrik eksternal yang berkesinambungan untuk operasinya. B. Kendaraan berdasarkan penyimpanan listrik yang dipasok dari sumber eksternal. Untuk menghemat energi, kendaraan ini menggunakan baterai atau superkapasitor. C. Kendaraan yang menghasilkan listrik di dalam kapal itu sendiri untuk memenuhi kebutuhannya. Ini termasuk mobil hibrida listrik yang menggunakan motor termal secara seri atau paralel dengan motor listrik, serta EV dengan sel bahan bakar. Pemisahan lain dari EV didasarkan pada jenis sumber energi [8].

 

Dalam konteks ini, dua kategori utama dapat diklasifikasikan: a. Baterai kendaraan listrik (BEV), dan b. Kendaraan listrik hibrida (HEV). BEV menggunakan baterai sebagai sumber energi dan mereka juga disebut "kendaraan hijau, atau kendaraan bersih, atau kendaraan ramah lingkungan" karena tidak memiliki emisi. Untuk menempuh jarak perjalanan, mereka dilengkapi dengan baterai penyimpanan yang lebih besar daripada HEV. Namun, jarak perjalanan BEV yang terbatas merupakan kelemahan penting karena sering kali diperlukan pengisian ulang baterai dengan menghubungkan ke sumber daya eksternal (dalam mobil kota, otonomi dimulai dari 100 hingga 120 km dan mencapai 500 km atau lebih pada mobil bertenaga tinggi. —Model Tesla). Sebuah HEV diklasifikasikan sebagai mobil yang menggunakan dua atau lebih teknologi yang berbeda untuk mencapai gerakannya. Teknologi ini biasanya mencakup mesin pembakaran internal klasik dan teknologi ramah lingkungan yang lebih “ringan”, biasanya motor listrik. Namun, motor listrik digunakan sebagai sumber daya tambahan jika HEV membutuhkan lebih banyak daya.

 

Jelas dari penjelasan di atas bahwa manajemen energi yang tepat sangat penting untuk kelancaran pengoperasian EV. Bidang penelitian yang menantang mencakup desain dan implementasi skema pengisian daya yang efisien yang memastikan pengisian EV yang cepat dan andal untuk meningkatkan otonomi kendaraan. Dalam konsep ini, pendekatan vehicle-to-grid (V2G) bertujuan untuk mengoptimalkan cara kita mengangkut, menggunakan, dan menghasilkan listrik dengan mengubah mobil listrik menjadi “pembangkit listrik virtual” [9]. Teknologi V2G mengacu pada operasi sistem aliran dua arah, di mana kendaraan listrik baterai plug-in berkomunikasi dengan penerima dan memungkinkan aliran timbal balik antara EV dan jaringan listrik [10,11]. Di bawah konsep yang relatif baru ini, mobil listrik akan menyimpan dan mengirimkan energi listrik yang tersimpan dalam baterai kendaraan berjaringan yang bersama-sama bertindak sebagai satu armada baterai kolektif untuk "pencukuran puncak" (mengirim daya kembali ke jaringan saat permintaan tinggi) dan "mengisi lembah" ( mengisi daya di malam hari saat permintaan rendah) [12,13,14]. Teknologi V2G juga meningkatkan stabilitas dan keandalan jaringan, mengatur daya aktif, dan menyediakan penyeimbangan beban dengan pengisian lembah. Fitur-fitur ini memungkinkan layanan tambahan yang lebih baik, kontrol tegangan, pengaturan frekuensi, daya puncak yang dipertahankan, dan secara keseluruhan mengarah pada pengurangan biaya listrik. Selain itu, karena mobilitas EV yang tinggi, layanan respons sesuai permintaan yang fleksibel dan tepat waktu terhadap mobilitas EV dalam sistem V2G harus disediakan [15]. Untuk tujuan ini, beberapa solusi telah diusulkan untuk mengintegrasikan teknologi V2G dalam infrastruktur nirkabel generasi kelima (5G), agar pengguna seluler dapat mengalami pendekatan terpadu dalam manajemen aplikasi (misalnya, navigasi waktu nyata dengan pembaruan lalu lintas dan potensi alarm mengenai otonomi energi EV) [16,17,18]. Area penelitian tambahan di EV juga mencakup desain dan penyebaran objek self-driving, di mana jangkauan nirkabel yang efisien dan latensi nol sangat penting [19].

 

Dalam artikel ini, keadaan seni EV saat ini bersama dengan berbagai aspek teknologi, seperti teknik pengisian daya dan transfer daya nirkabel disajikan dan dianalisis. Masalah yang muncul, seperti koneksi EV ke SEG dan persyaratan mengemudi otonom, juga dianalisis. Sisa artikel ini disusun sebagai berikut: HEV disajikan secara lebih rinci di Bagian 2, saat berada di Bagian 3 analisis tentang teknologi pengisian dan standar terkait disediakan. Teknik pengisian nirkabel (WCT) disajikan dalam Bagian 4, sementara masalah desain dan implementasi kendaraan ke jaringan (V2G) dibahas di Bagian 5. Masalah manajemen energi disajikan dalam Bagian 6, saat berada di Bagian 7 masalah mengemudi otonom diuraikan, dalam hubungannya dengan kemajuan terbaru dalam penyebaran jaringan 5G. Akhirnya, komentar penutup disediakan di Bagian 8.

 

2. Kendaraan Listrik Hibrida

 

HEV dapat dinilai menurut tingkat hibridisasinya, yang didefinisikan sebagai rasio yang dihasilkan dari membagi daya motor listrik (atau motor) menjadi daya mesin pembakaran internal. Dalam konteks ini, kategori berikut muncul: kasus A, B, C. Selain itu, dan pemisahan tambahan dibuat pada mode di mana konverter energi digabungkan untuk menggerakkan kendaraan. Dalam hal ini, kategori yang sesuai adalah kasus D, E, F, G, H [20,21]. Dalam subbagian berikut, tipe dasar HEV dijelaskan.

 

2.1. Hibrida Mikro Stop-Start (μHV)

Mikro-hibrida memiliki motor listrik yang relatif kecil (sekitar 3 sampai 5 kW pada 12V) yang tidak menggerakkan kendaraan tetapi memiliki kekuatan untuk menghidupkan kembali mesin pembakaran dalam. Ini berarti bahwa kendaraan bensin mikro-hibrida dapat secara otomatis mematikan mesinnya ketika kendaraan tidak bergerak (misalnya, di lampu lalu lintas) dan hidup kembali segera setelah pengemudi menginjak pedal gas tanpa perlu menggunakan starter, dan seringkali tanpa pedal gas. pengemudi mengetahui bahwa mesin telah berhenti. Motor listrik kendaraan tidak dimaksudkan untuk ikut serta dalam penggerak kendaraan. Namun, itu terhubung ke roda kendaraan untuk memulihkan sebagian energi kinetik rem, bertindak sebagai generator, dan dapat menggantikan starter kendaraan. HV biasanya memiliki tingkat hibridisasi 5%–10% dengan penghematan energi sekitar 3%–10% dalam berkendara di kota. Desain HV biasanya ditemukan pada kendaraan ringan dan paling cocok untuk aplikasi perkotaan.

 

2.2. Hibrida Ringan (MHV)

 

Kendaraan hibrida 'ringan' memiliki motor listrik 7-15 kW dan 60-200 V yang digunakan untuk menghidupkan mesin pembakaran internal dan sebagian berpartisipasi dalam penggerak kendaraan. Hibrida "ringan" tidak dapat beroperasi hanya dengan motor karena tidak terhubung ke drive. Sebaliknya, mereka menawarkan daya tambahan melalui motor listrik bila diperlukan (misalnya, pada saat akselerasi tinggi). Mereka juga memiliki keuntungan dari pemulihan energi kinetik melalui pengereman. Faktor hibridisasi hibrida ringan adalah sekitar 10% -30%. Ukuran baterai lebih besar dari yang sesuai di hibrida kecil. Penghematan energi dalam berkendara di kota sekitar 20%–30% [22].

 

2.3. Hibrida Penuh (FHV)

 

Dalam kategori ini, motor listrik membawa lebih dari 25% keseimbangan daya mobil. Daya motor sekitar 30–50 kW pada 200–600 V dan cukup untuk menggerakkan kendaraan pada kecepatan rendah dan dengan beban rendah. Ketika kebutuhan daya meningkat, mesin pembakaran internal berpartisipasi dalam proses penggerak di roda. Penghematan energi sekarang meningkat dibandingkan dua kasus sebelumnya dan berada di kisaran 30%-50% [22].

 

2.3.1. Seri Hybrid EV (SHEV)

 

Kombinasi motor termal dan listrik secara seri adalah bentuk paling sederhana dari mobil hybrid (Gambar 1). Untuk kendaraan dalam kategori ini, hanya penggerak yang terhubung ke sistem penggerak. Motor ini ditenagai oleh baterai atau oleh generator yang digerakkan oleh mesin pembakaran internal. Generator memberi makan motor listrik ketika beban traksi meningkat atau mengisi baterai ketika bebannya kecil. Namun, ada kelemahan tertentu yang terkait dengan SHEV: (i) Generator dan motor sekarang menjadi bagian yang terpisah, yang pada gilirannya mengakibatkan peningkatan biaya dan penurunan kinerja karena adanya sistem yang lebih individual [23], (ii) Motor listrik harus berdaya tinggi untuk mengakomodasi gaya hambat yang tinggi, seperti mendaki bukit.

 

Gambar 1. Skema kendaraan listrik hibrida seri (SHEV).

 

Skema kendaraan listrik hibrida seri (SHEV).

2.3.2. Paralel Hybrid EV (PHEV)

 

Tata letak paralel (Gambar 2) adalah topologi sistem penggerak yang paling umum pada kendaraan hybrid. Pada jenis kendaraan ini, mesin pembakaran internal dan motor terhubung langsung ke sistem penggerak. Prosedur gerak dapat digambarkan sebagai berikut: selama permintaan traksi rendah, mobil digerakkan baik oleh motor atau oleh mesin pembakaran internal saja. Ketika hanya satu dari dua mesin yang beroperasi, yang lain akan diputuskan melalui kopling. Jika permintaan meningkat maka kedua mesin membantu menggerakkan kendaraan. Kebanyakan desain PHEV menggabungkan generator dan mesin menjadi satu kesatuan. PHEV menggunakan baterai yang lebih kecil daripada hibrida lainnya dan membutuhkan motor penarik yang lebih kecil. Kerugian dari PHEV adalah sistem mekanisnya yang kompleks.

 

Gambar 2. Skema kendaraan listrik hibrida paralel (PHEV).

 

Skema kendaraan listrik hibrida paralel (PHEV).

 

2.3.3. Seri-Paralel Hybrid EV (SPHEV)

 

Sistem SPHEV adalah kombinasi dari dua perangkat yang disebutkan di atas. Dalam konfigurasi serial-paralel, mesin pembakaran internal dan motor yang terhubung ke sistem transmisi dapat menggerakkan kendaraan secara bersama-sama atau secara terpisah. Mesin bensin dapat membantu menggerakkan kendaraan atau mengisi baterai melalui generator yang terhubung dengannya. Ini adalah solusi, meskipun jauh lebih kompleks dan mahal. Kerugiannya adalah bahwa SPHEV membutuhkan sistem kontrol yang sangat kompleks.

 

2.3.4. Fuel Cell Hybrid EV (FCHEV)

 

Merupakan mobil jenis hybrid yang bentuknya seperti SHEV (seri), hanya saja menggunakan fuel cell (FC) HEV. Sel bahan bakar adalah mesin kimia yang menghasilkan listrik berdasarkan hidrogen dan hanya memancarkan uap air. Prinsip operasi sel bahan bakar adalah proses elektrolisis terbalik di mana gas hidrogen dan oksigen digabungkan untuk menghasilkan listrik dengan air dan panas sebagai produk sampingan. Teknologi FCHEV hanya diujicobakan di beberapa kendaraan, karena biayanya yang tinggi (produksi hidrogen tidak menguntungkan dan ada kesulitan dalam mengangkut dan mendistribusikannya).

 

2.3.5. Kendaraan Listrik Hibrida Plug-In (PHEV)

 

Sebuah PHEV (Gambar 3) adalah kendaraan hibrida di mana baterai dapat diisi ulang baik dengan menghubungkan kendaraan ke sumber daya eksternal baik secara internal melalui generator yang digerakkan motor atau dengan mengerem seperti pada HEV standar. Listrik eksternal dapat berasal dari jaringan listrik, termasuk sistem domestik atau otonom atau bahkan dari sumber energi terbarukan. PHEV memiliki jangkauan listrik yang lebih rendah dibandingkan dengan HEV biasa per pengisian ulang jika baterai digunakan tetapi memiliki jangkauan yang lebih besar secara umum karena gerakan motor-generator dapat membantu sistem saat baterai habis. Selain itu, karena motor listriknya yang besar, PHEV memiliki kapasitas pengereman yang lebih tinggi dibandingkan dengan HEV tradisional. Manfaat lain dari PHEVs termasuk jangkauan jarak yang lebih jauh dari HEVs, biaya operasi yang rendah dibandingkan dengan kendaraan bensin, sementara mereka juga ramah lingkungan. Kelemahan utama masih biaya tinggi dan tidak tersedianya stasiun pengisian cepat.

 

Gambar 3. Struktur kendaraan listrik hibrida plug-in.

Struktur kendaraan listrik hibrida plug-in.

3. Analisis dan Standar Teknologi Pengisian

 

3.1. Mode Pengisian Daya (IEC-61851-1)

 

Komisi elektroteknik internasional, di bawah IEC 61851-1, menetapkan empat cara pengisian kendaraan listrik [24,25,26], sesuai dengan jenis daya yang diterima EV, level tegangan, potensi adanya komunikasi dua arah antara mobil dan stasiun pengisian, serta keberadaan perangkat pentanahan dan perlindungan. Mode pengisian daya dikategorikan sebagai berikut:

 

3.1.1. Mode AC-1: Soket Domestik dan Kabel Ekstensi

 

Hampir semua PHEV disediakan oleh pabrikan dengan kabel pengisian daya yang sederhana. Dalam mode AC-1, kabel di salah satu ujungnya memiliki soket standar SAE J1772, yang terpasang pada port pengisian daya kendaraan. Ujung kabel lainnya adalah soket standar yang dapat dihubungkan langsung ke stopkontak di rumah. Tidak ada perlindungan terhadap sengatan listrik pada kabel. Satu-satunya perlindungan adalah instalasi anti-listrik rumah. Pengisian daya mode-1 AC dapat diberikan ke kendaraan dengan pengisi daya internal hingga 1.9 kW dari fase tunggal 250 V AC, atau tiga fase 480 V AC pada frekuensi 50–60 Hz. Waktu pengisian daya yang biasa adalah 10-15 jam dari soket rumah tangga (10 atau 16 A). Mode AC-1 secara umum adalah mode pengisian daya yang lambat, dan karena alasan ini, mode ini lebih disukai terutama pada malam hari.

 

3.1.2. Mode AC-2: Pengisian Daya Lambat dari Soket Serba Guna dengan Perangkat Perlindungan Sengatan Listrik (RCD) pada Kabel

 

Dalam mode ini, pengisian daya dilakukan dari soket standar, tetapi dengan kabel khusus peralatan suplai kendaraan eksternal (EVSE), yang dikenal sebagai kabel penggunaan sesekali atau kabel penggunaan biasa, biasanya dilengkapi dengan EV dari pabrikan. Kabel ini menyediakan perangkat arus sisa kabel (RCD), perlindungan arus maksimum, perlindungan suhu yang ditingkatkan, serta deteksi pembumian pelindung (dari stopkontak). Seperti halnya AC Mode-1, daya diterima dari fase tunggal 250 V AC atau tiga fase 480 V AC pada 50–60 Hz, tetapi arus dapat mencapai hingga 32 A.

 

3.1.3. AC Mode-3: Pengisian Semi-Cepat dari Soket Khusus

 

Mode ini, secara umum, memungkinkan beban lebih cepat daripada mode 1 dan 2, tergantung pada koneksi jaringan dan kekuatan pengisi daya kendaraan. Selain itu, komunikasi dibuat antara kendaraan dan soket melalui jalur pilot.

 

3.1.4. Mode DC 4: Pengisian Cepat Menggunakan Pengisi Daya Eksternal di DC

 

Pengisian DC Mode 4 biasanya menggunakan pengisi daya off-board yang memiliki konverter AC ke DC. Di sini, kendaraan diisi ulang dalam waktu kurang dari satu jam dengan catu daya DC dengan nilai maksimum hingga 400 A. Pengisi daya eksternal ditenagai oleh sirkuit tiga fase pada 240, 400, 480, atau 575 VAC. Kendaraan berkomunikasi dengan pengisi daya eksternal untuk kontrol muatan penuh dan perlindungan terhadap sengatan listrik. Pengisian cepat berguna untuk memulihkan status pengisian (SOC) sebagian atau seluruhnya dengan cepat di siang hari, untuk menyelesaikan perjalanan yang lebih besar dari jangkauan all-electric (AER) kendaraan.

 

Semua mode pengisian daya digambarkan dalam Gambar 4 di bawah.

 

Gambar 4. Mode pengisian daya IEC 61851-1.

Mode pengisian daya IEC 61851-1.

3.2. Tingkat pengisian daya

 

Komite teknis Masyarakat insinyur otomotif (SAE) telah mengembangkan model, yaitu SAE J1772, yang mencakup persyaratan kinerja listrik untuk pengisian EV/PHEV [27]. Di bagian berikut, level AC dasar dijelaskan.

 

3.2.1. AC TINGKAT-1

 

AC LEVEL-1 menggunakan soket 120 V dan arus maksimum 16 A. Dengan nilai tersebut, daya pengisian maksimum mencapai 1.9 KW. Pengisian dilakukan dengan kabel tipe SAE J1772. Pengisi daya terpasang di dalam mobil. Namun, AC Level-1 disertai dengan waktu pengisian yang lambat. Setiap jam pengisian daya dengan AC LEVEL-1 setara dengan 4–5 mil berkeliling.

 

3.2.2. AC TINGKAT-2

 

Dalam hal ini, jika pengisian dilakukan di rumah dengan jaringan fase tunggal 240 V, maka arus maksimum adalah sekitar 30 A, dan daya pengisian maksimum adalah 7.2 KW. Kabel pengisi daya bisa sama dengan AC LEVEL 1, (SAE J1772). Pengisian daya AC LEVEL 2 dipilih untuk pengisian daya di rumah, serta di fasilitas pengisian daya umum yang ditenagai oleh arus bolak-balik tiga fase dan menawarkan daya output hingga 19.2 kW menggunakan pengisi daya internal. Di sini, nilai arus maksimum dapat mencapai 80 A dan membutuhkan rangkaian listrik yang mendukung nilai arus yang lebih tinggi ini. Dalam hal ini, pengisian dilakukan dengan kabel yang memiliki konektor tipe-2 MENNEKES (menurut IEC-62196). AC LEVEL 2 lebih disukai daripada AC LEVEL 1 untuk waktu pengisian yang lebih singkat.

 

Mode pengisian daya AC LEVEL-1 dan AC LEVEL-2 menggunakan pengisi daya yang terintegrasi ke dalam EV. Daya pengisi daya sebanding dengan tingkat pengisian dan pasokan dari jaringan (fase tunggal atau tiga fase). Misalnya, kendaraan dengan pengisi daya 6.6 kW memerlukan pasokan 230V/32A dan baterai 40 kWh-nya dapat diisi dalam enam hingga delapan jam. Sebagai aturan umum, pengisian LEVEL 2 akan menyediakan sekitar 15 mil perjalanan selama satu jam pengisian pada kendaraan dengan pengisi daya 3.3 kW, atau perjalanan 30 mil, untuk satu jam pengisian daya untuk kendaraan dengan pengisi daya 6.6 kW.

 

3.2.3. AC LEVEL-3: Pengisian Semi-Cepat dari Soket Khusus

 

Ini adalah opsi pengisian daya baru yang dikembangkan oleh SAE untuk menyediakan daya hingga 130 kW, membuat SOC sangat cepat, dan menggunakan arus bolak-balik tiga fase pada 400 V. Untuk menangani daya keluaran tinggi, pengisi daya LEVEL 3 berukuran jauh lebih besar , dan lebih berat daripada pengisi daya LEVEL 1 dan 2. Selain itu, pengisi daya LEVEL 3 memerlukan peralatan pendingin khusus untuk daya elektronik berdaya tinggi. Akibatnya, pengisi daya LEVEL 3 tidak dipasang di kendaraan, tetapi secara eksternal stabil.

 

3.2.4. TINGKAT DC Pengisian Daya Cepat/Supercepat dari Pengisi Daya Eksternal Menyediakan Daya DC

 

Pengisian DC cepat biasanya menggunakan pengisi daya off-board untuk menyediakan konversi AC ke DC. Di sini, kendaraan diisi ulang dalam waktu kurang dari satu jam dengan catu daya DC dengan nilai maksimum hingga 400 A. Pengisi daya eksternal ditenagai oleh sirkuit tiga fase pada 240, 400, 480, atau 575 VAC. Kendaraan berkomunikasi dengan pengisi daya eksternal dan kendaraan, untuk kontrol muatan penuh dan perlindungan terhadap sengatan listrik. Pengisian cepat berguna untuk memulihkan SOC secara cepat sebagian atau seluruhnya di siang hari, untuk menyelesaikan perjalanan yang lebih besar dari AER kendaraan.

 

4. Sistem Pengisian Nirkabel

 

Praktik umum untuk mengisi daya mobil listrik atau hibrida adalah menggunakan kabel untuk mengangkut listrik dari sumbernya. Namun, teknologi pengisian daya induktif menghilangkan kebutuhan akan kabel apa pun. Ini menggunakan medan elektromagnetik alih-alih kabel untuk mentransfer energi antara sumber dan penerima. Pengisian induktif nirkabel dibagi menjadi dua kategori: pengisian statis di mana kendaraan tidak bergerak di atas pengisi daya untuk mulai mengisi daya baterainya, dan pengisian dinamis di mana kendaraan mengisi daya saat mengemudi di jalan [28,29].

 

4.1. Sistem Pengisian Kendaraan Listrik Nirkabel Statis (S-WEVCS)

 

Prinsip operasi S-WEVCS (Gambar 5) mirip dengan transformator, di mana energi ditransfer dari kumparan primer ke kumparan sekunder [30]. Awalnya, tegangan AC diubah menjadi DC menggunakan penyearah AC/DC. Selanjutnya, konverter DC/AC frekuensi tinggi memberikan arus frekuensi tinggi ke kumparan primer, yang dipasang di ujung jalan. Dalam konteks ini, arus dalam koil pemancar menciptakan medan magnet bolak-balik, yang menginduksi tegangan bolak-balik pada koil penerima. Kumparan penerima, atau kumparan sekunder, dipasang di bawah bagian depan, belakang, atau tengah mobil, dan konstruksinya sangat penting untuk menghindari kerugian yang signifikan karena penanganan yang tidak tepat, keausan, dan pembatasan identifikasi benda asing. Untuk meningkatkan kemampuan transfer daya sistem, kapasitor resonansi digunakan pada kumparan sekunder. Akhirnya, penyearah AC/DC mengubah tegangan bolak-balik dari kumparan sekunder menjadi kontinu sehingga baterai kendaraan diisi. S-WEVCS dapat menggantikan kabel pengisian PEV dengan keunggulan kesederhanaan, keandalan, keamanan pengguna (dari sengatan listrik), dan mudah digunakan. Sistem transfer daya nirkabel (WPT) diaktifkan saat kendaraan mencapai area pengisian daya. Waktu pengisian tergantung pada tingkat daya sumber, ukuran koil pengisian dan jarak celah udara antara dua koil. Jarak rata-rata antara kendaraan ringan adalah sekitar 150–300 mm. WEVCS statis dapat dipasang di tempat parkir mobil, tempat parkir, rumah, bangunan komersial, pusat perbelanjaan, dan fasilitas taman.

 

Gambar 5. Sistem S-WEVC.

 

Sistem S-WEVC.

Namun, ada masalah tertentu yang terkait dengan S-WEVCS. Mereka hanya dapat digunakan ketika mobil diparkir di tempat parkir, atau di garasi. Selain itu, ada transfer daya yang terbatas dibandingkan dengan pengisi daya plug-in tradisional. Terakhir, kelas transfer daya nirkabel WPT (statis) dapat mencapai 22 kW menurut topik kompatibilitas elektromagnetik (EMC) J2954 yang baru.

 

4.2. Sistem Pengisian Nirkabel Dinamis untuk Kendaraan Listrik (D-WEVCS)

 

Kendaraan listrik bermuatan kabel atau S-WEVCS umumnya menghadapi kendala utama: jarak tempuh. Untuk mengatasi situasi ini, sering diperlukan pengisian kendaraan (yang berarti harus diparkir di suatu tempat, dan untuk beberapa waktu untuk mengisi baterainya) atau baterai yang lebih besar harus dipasang di dalam kendaraan, yang mengakibatkan biaya dan berat tambahan. . Pengisian nirkabel kendaraan listrik dinamis (D-WEVCS) adalah teknologi yang mengurangi masalah yang terkait dengan jangkauan dan biaya mobil listrik. Metode ini mengisi baterai, saat kendaraan sedang bergerak, dan otonomi kendaraan meningkat.

 

Di bawah lantai perkerasan, gulungan-gulungan ditempatkan berjajar dan pada jarak tertentu satu sama lain. Kumparan ini adalah kumparan primer yang diberi makan oleh tegangan tinggi, sirkuit AC frekuensi tinggi. Seperti WEVCS statis, kumparan sekunder terletak di bawah kendaraan. Ketika EV melewati kumparan primer, ia menerima medan magnet melalui kumparan penerima dan mengubah arus kumparan menjadi DC untuk mengisi baterai. Sebuah D-WEVCS menghadapi beberapa masalah, seperti celah udara yang besar antara sumber dan penerima dan keselarasan dengan kumparan di jalan. Kedua kendala ini terutama mempengaruhi efisiensi transfer daya. Celah udara rata-rata berkisar antara 150 hingga 300 mm untuk kendaraan penumpang kecil dan meningkat untuk kendaraan yang lebih besar. Penyelarasan mobil dengan koil pemancar dapat dilakukan dengan mudah dengan mengemudi sendiri. Elektronik kendaraan merasakan penyimpangan dari garis koil dan memperbaiki jalur untuk transfer daya maksimum. Secara keseluruhan, memasang infrastruktur awal untuk teknologi ini memakan biaya. Dynamic-WEVCS dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam banyak aplikasi kelistrikan, seperti kendaraan ringan, bus, kereta api, dan kendaraan transportasi [31].

 

4.3. Sistem Pengisian Nirkabel Dalam Roda (IW-WCS)

 

Celah udara antara sumber dan penerima selama pengisian nirkabel memainkan peran utama dalam kinerja sistem. Solusinya hadir dengan pengembangan IW-WCS untuk pengisian daya statis dan dinamis (Gambar 6), yang berarti bahwa kendaraan dapat diisi saat dalam keadaan siaga atau bergerak. Seperti WEVCS lainnya, kumparan primer terletak di bawah permukaan perkerasan. Sirkuit elektronik mengubah arus suplai menjadi sumber AC frekuensi tinggi (HF) 100 kHz, yang terhubung ke belitan primer. Kumparan sekunder dipasang pada struktur ban. Dengan demikian, celah udara antara kumparan sumber dan penerima lebih kecil, dibandingkan dengan WEVCS statis atau dinamis saat ini. Posisi internal rinci dari kumparan penerima ditunjukkan pada gambar di atas. Keuntungan dari pengaturan seperti itu adalah bahwa hanya kumparan penerima tertentu, yang bersentuhan dengan pemancar, yang diaktifkan [32].

 

Gambar 6. Pengisian nirkabel di dalam roda.

 

Pengisian nirkabel di dalam roda.

 

5. Teknologi V2G

 

Melalui transfer daya dua arah, daya listrik diambil dari jaringan atau diproduksi oleh panel fotovoltaik dan digunakan untuk mengisi daya EV yang terhubung ke sistem. Selama EV dicolokkan, energi baterai yang tersimpan dapat diumpankan kembali ke jaringan, untuk menstabilkannya jika terjadi kekurangan atau kelebihan kuantitas. Ini adalah filosofi manajemen energi terintegrasi, di mana jaringan listrik mendistribusikan dan menerima energi yang tersimpan dalam baterai EV melalui teknologi vehicle-to-grid atau V2G dan dirancang untuk mengelola daya secara keseluruhan dengan lebih baik [33]. Biasanya sebagian besar mobil diparkir 90-95% dari waktu, mengisi daya mobil di malam hari, dan menyalakan jaringan, memberikan energi kembali, pada waktu sibuk. Teknologi V2G berguna karena kelemahan utama dalam jaringan listrik saat ini, yaitu kegagalan untuk menyimpan listrik dan penggunaan stok ini untuk melayani permintaan yang meningkat selama berjam-jam. Jumlah energi yang akan diberikan kembali ke jaringan tergantung pada jenis dan dimensi kendaraan listrik. Misalnya, dalam kasus kendaraan listrik bertenaga baterai, energi yang tersimpan tergantung pada kapasitas baterai, dan dalam kasus penggunaan sel bahan bakar, energi yang tersimpan tergantung pada massa bahan bakar (misalnya, hidrogen terkompresi) . Di sini kita mendapatkan keuntungan ekonomi, baik dalam hal jaringan listrik dan penghematan uang, yang akan dikaitkan dengan solusi layanan permintaan yang lebih tinggi, juga, dari sisi pemilik-operator kendaraan listrik.

 

Dua strategi disediakan untuk memuat dan membongkar V2G PEV selama kegagalan sistem [34]: Pada strategi pertama, jika stasiun pengisian (CS) dalam keadaan pengisian daya mobil, maka pengisian PEV berhenti dan daya yang tersedia dari semua kendaraan yang terhubung digunakan untuk memasok daya ke sistem. Dalam strategi kedua, segera setelah kegagalan terdeteksi dalam sistem, pengisian PEV berhenti. Jika daya yang tersedia dari kendaraan yang terhubung ke mode V2G (pembuangan terprogram/V2G) cukup untuk memulihkan energi ke sistem, PEV tanpa fungsi V2G akan terputus dari sistem. Jika daya dari kendaraan yang terhubung dengan V2G tidak cukup, maka kendaraan yang hanya dicolokkan ke jaringan tanpa fungsi V2G diubah ke mode V2G untuk mengisi kesenjangan permintaan listrik. Implementasi sebenarnya dari sistem V2G dijelaskan dalam [35].

 

Agar kendaraan dapat beroperasi dalam mode V2G, harus ada dua kondisi. Yang pertama adalah memiliki rangkaian daya elektronik yang mendukung teknologi V2G. Persyaratan kedua adalah memiliki komunikasi waktu nyata dengan operator jaringan untuk permintaan daya [36]. Perangkat yang memasok listrik dari grid ke kendaraan listrik adalah EVSE dan dapat memberikan arus bolak-balik AC atau DC dengan nilai daya yang berbeda (Gambar 7). Jika EVSE memasok daya AC, ada aliran daya AC antara kendaraan dan EVSE. Oleh karena itu, kendaraan memiliki built-in inverter untuk mengubah AC menjadi DC yang dibutuhkan untuk mengisi baterai. Jika EVSE memberikan daya DC ke kendaraan DC, maka aliran arus balik DC adalah DC. Dalam hal ini, inverter termasuk dalam EVSE off-board. BMS (sistem manajemen baterai) mengasumsikan kontrol pengisian penuh dan pengosongan baterai dalam mode V2G. Lebih khusus lagi, BMS memantau SOC (status pengisian) baterai atau sel dan menyesuaikan tingkat daya inverter.

 

Gambar 7. Diagram pengisi baterai kendaraan listrik.

Gambar 7. Diagram pengisi baterai kendaraan listrik.

Selama operasi V2G, EVSE berkomunikasi dengan operator jaringan yang bertukar informasi tentang permintaan daya. Jika jaringan meminta daya dari kendaraan, ia mengirimkan permintaan ke EVSE. EVSE kemudian akan menghubungi BMS dari mana ia akan meminta validitas. BMS merespon dan mengontrol inverter untuk memulai aliran daya. Ini terjadi ketika AC LEVEL diisi. Untuk pengisian DC LEVEL, arus yang dipertukarkan oleh kendaraan adalah DC. Inverter dipasang di EVSE. Dalam hal ini, BMS mengontrol output baterai. Faktor penting untuk daya tahan baterai adalah desain BMS. Jika pengisian dan pengosongan dikontrol dengan benar, maka masa pakai baterai lebih lama [37].

 

6. Manajemen Energi

 

Ada empat lokasi di mana pemilik kendaraan dapat mengisi daya kendaraan mereka: di rumah mereka sendiri, di tempat layanan mereka, di armada armada, atau di stasiun pengisian komersial [38].

 

6.1. Mengisi daya di Rumah

 

Di sini kita memiliki kendaraan ke rumah (V2H), yang dapat dianggap sebagai langkah awal untuk V2G. Pemilik kendaraan dapat menggunakan mobil mereka sebagai sumber energi untuk rumah tangga dan menghemat uang untuk tagihan listrik atau menyediakan listrik cadangan selama pemadaman listrik atau listrik cadangan. Sebagian besar beban rumah dicapai melalui pengisian daya AC level 2 karena waktu pengisian daya yang lebih rendah dibandingkan dengan AC LEVEL 1. Ada juga opsi untuk mengisi daya DC LEVEL 1 dengan EVSE yang sesuai. Perhatikan bahwa jika pengisian dilakukan dalam semalam, waktu yang tersedia ini cukup untuk memulihkan daya baterai. Untuk beban AC LEVEL 3, menambah beban berlebih pada instalasi listrik rumah, dan sama sekali tidak praktis untuk rumah keluarga tunggal, karena memerlukan peningkatan instalasi listrik yang memakan biaya.

 

6.2. Pengisian di Tempat Kerja

 

Di sini kita memiliki opsi pengisian ulang di luar tempat tinggal dengan skrip kendaraan ke gedung (V2B). Perusahaan mungkin memiliki fasilitas parkir untuk pelanggan, atau stafnya, tempat pengisian ulang EV dapat dilakukan. Dalam skenario ini, perusahaan memasang stasiun-stasiun, yang banyak di antaranya digabungkan dengan penutup surya untuk mencapai manajemen beban yang lebih baik. Kendaraan yang tiba di tempat kerja segera terhubung untuk mengisi penuh sebelum permintaan kawasan dimaksimalkan. Pengisian daya dapat dilakukan pada AC LEVEL 2 atau AC LEVEL 3. Pilihan tingkat pengisian tergantung pada sifat ruang, dan kebutuhan kendaraan yang diparkir. Dengan kendaraan yang terhubung ke stasiun, kami memiliki sejumlah besar energi tersimpan yang dapat digunakan sebagai catu daya untuk gedung perkantoran guna mengurangi biaya atau menyediakan daya cadangan penting untuk operasi bisnis dengan ketersediaan tinggi, seperti pusat data. Namun, kelemahan utama adalah bahwa bisnis memiliki jam kerja yang terbatas. Jadi, baterai terkadang tidak terisi penuh, dan daya kendaraan yang tersedia untuk perjalanan pulang tidak akan cukup.

 

6.3. Pengisian Armada Kendaraan

 

Pengisian armada kendaraan memiliki kesamaan dengan beban kerja, seperti yang terlihat di lingkungan kerja. Bedanya, CS yang digunakan di sini adalah untuk mobil milik perusahaan. Pemilik bisnis dapat memiliki sejumlah besar EV, dan terhubung ke pengisian daya pada siang hari dan jam kerja yang bertepatan dengan jam permintaan puncak. Namun ada kemungkinan kendaraan yang diparkir ini akan tersedia untuk layanan V2G pada saat bisnis tidak berjalan. Beberapa jenis armada EV mungkin memiliki keunggulan lebih besar dalam teknologi V2G daripada yang lain. Contohnya adalah armada bus sekolah listrik. Bus memiliki baterai berkapasitas besar dan biasanya beroperasi pada waktu dan hari tertentu selama seminggu, dan kemudian tetap diparkir untuk jangka waktu yang diketahui (satu malam dan akhir pekan). Oleh karena itu, sejumlah besar energi yang tersimpan dapat dengan cepat dibuang selama jam-jam di luar kendaraan. Sejauh menyangkut tingkat pemuatan, hal itu juga terjadi di tempat kerja.

 

6.4. Biaya Komersial

 

Di sini kita berbicara tentang CS, yang mungkin ada di tempat umum seperti jalan raya, bandara, pelabuhan, stasiun kereta api, tetapi juga di bisnis seperti restoran, teater, pusat hiburan, dan kantor dokter atau pengacara untuk mendapatkan keuntungan. Tingkat pengisian daya dapat bervariasi. Sebuah stasiun di pelabuhan atau bandara dapat dikenakan biaya AC LEVEL 2 atau DC LEVEL 1, dan alasannya adalah pengguna kendaraan bepergian dan meninggalkan kendaraan untuk waktu yang lama diparkir, tanpa mengecualikan sisa tarif. Namun, di bandara dan pelabuhan, kami mungkin memiliki area parkir jangka pendek yang memerlukan pengisian daya cepat. Persyaratan pengisian daya adalah AC LEVEL 3 dan DC LEVEL 2. Ruang jangka pendek lainnya, seperti restoran cepat saji, kafe, department store, dan pompa bensin, juga memiliki persyaratan pengisian daya yang sama. CSs dapat dipasang di sepanjang jalan raya antara kota-kota besar dan terpencil. Hal ini memungkinkan PEV untuk melakukan perjalanan antar area di mana jaraknya lebih jauh daripada jarak yang dapat ditempuh kendaraan saat terisi penuh.

 

6.5. Jenis Stasiun Pengisian Daya

 

CS mendefinisikan infrastruktur pengisian untuk kendaraan listrik yang terdiri dari satu atau lebih titik pengisian (CP) (Gambar 8) dan koneksinya ke jaringan distribusi [39,40]. CSs dapat dikategorikan menjadi dua jenis: stasiun pengisian tetap (FCS) dan stasiun pengisian bergerak (MCS). FCS adalah instalasi tetap dengan beberapa titik pengisian. Daya diperoleh langsung dari tegangan utama melalui trafo. Peralatan tambahan yang mungkin disertakan oleh stasiun adalah generator, paket baterai, atau sel PV untuk memastikan pengisian daya EV yang andal. Mengingat jumlah EV yang terus meningkat, penting untuk merencanakan kapasitas dan menjadwalkan catu daya secara efektif untuk stasiun pengisian EV. Di dalam [41], kerangka holistik telah dikembangkan untuk perencanaan dan pengoperasian stasiun pengisian EV, dengan mempertimbangkan pasokan jaringan dan energi terbarukan lokal. Tinjauan tentang perencanaan sistem CS EV yang terhubung ke jaringan dan teknologi utama dapat ditemukan di [42]. Berbagai metodologi pengisian dianalisis lebih lanjut di [43].

 

Gambar 8. Blok skema stasiun pengisian EV.

Gambar 8. Skema blok stasiun pengisian EV.

MCS adalah kendaraan listrik atau hibrida yang dilengkapi dengan sejumlah kecil CP dan dengan beberapa jenis penyimpanan energi seperti ultrakapasitor. Unit MCS menghindari beberapa tantangan yang terkait dengan infrastruktur pengisian EV. Mereka menghindari kebutuhan akan tempat parkir EV yang ditentukan (dan alat penegakan untuk mencegah pengguna non-EV dari parkir di sana), dapat memutuskan sambungan segera setelah pengisian selesai (memungkinkan pengemudi EV berangkat sesuka hati alih-alih pada jadwal yang ditentukan), membutuhkan lebih sedikit investasi investasi dimuka (tidak ada penggalian atau perijinan), dan dapat direposisi atau dijual jika pemanfaatannya rendah [44].

 

Sumber daya utama MCS adalah jaringan. MCS dapat parkir ke FCS yang terhubung dengannya dan dapat mengisi daya EV terdekat. Fungsi pengisian MCS ini disebut "on-grid" karena mengisi daya EV terdekat menggunakan koneksinya ke jaringan listrik. MCS juga dapat parkir ke beberapa FCS untuk mengisi penyimpanan energi. Keuntungan MCS adalah menempuh jarak tertentu, dan memarkir serta mengisi daya EV di luar FCS menggunakan energi yang tersimpan. Dalam hal ini, kami memiliki fungsi pengisian daya di luar jaringan. Kedua mode digambarkan dalam Gambar 9.

 

Gambar 9. Stasiun pengisian seluler. (a) mode pengisian daya di jaringan; (b) mode pengisian daya di luar jaringan

Gambar 9. Stasiun pengisian daya seluler. (a) mode pengisian daya di jaringan; (b) mode pengisian daya di luar jaringan

Berdasarkan [45], di mana kinerja jaringan FSC dan MCS dianalisis, jaringan MCS memiliki kinerja waktu tunggu yang lebih baik daripada jaringan FCS. Keuntungan jaringan MCS dibandingkan jaringan FCS menjadi sangat signifikan ketika kedatangan EV besar. Probabilitas pemadaman dan kinerja penundaan layanan menunggu MCS juga diperiksa di [46], di mana peningkatan signifikan diuraikan. Pendekatan alternatif diusulkan dalam [47], di mana EV juga dapat bertindak sebagai unit penyimpanan energi seluler (MES). Dalam konteks ini, CS menginformasikan grid tentang kemampuan pengisian daya dan EV pada rute perjalanan yang direncanakan. Dalam kasus CS dengan kapasitas terbatas, jaringan akan memeriksa apakah rute terjadwal akan dilakukan pada waktunya, termasuk CS yang disebutkan di atas dan CS yang cerdas. Jika ini benar, maka energi dapat ditransfer melalui MES. Seperti yang ditunjukkan di [47], skema yang diusulkan dapat diterapkan oleh operator sistem tenaga listrik lokal (PSO) untuk menyeimbangkan energi sistem tanpa peningkatan infrastruktur daya yang berlebihan, sementara MES dirangsang untuk memenuhi tugas dengan cara yang hemat biaya.

 

7. Kendaraan Otonom

 

Sebuah kendaraan otonom (AV) didefinisikan sebagai semua jenis kendaraan di mana semua prosedur yang berhubungan dengan mekanis (yaitu, gerak, akselerasi, dll) dapat dilakukan dengan interaksi manusia yang terbatas atau tidak ada (Gambar 10). Dalam konteks ini, dua klasifikasi utama dapat ditemukan dalam literatur mengenai AV ([48]): Sebuah. semi-otonom, dan b. sepenuhnya otonom. Dalam kasus pertama, mobil semi-otonom dapat berakselerasi, mengerem dan mengarahkan, menjaga jarak dari mobil di depan, dan juga menjaga lajur hingga 130 km/jam, tetapi pengemudi masih diperlukan dan masih dalam kondisi penuh. kontrol.

 

Gambar 10. Kendaraan otonom dalam mengemudi kota.

Kendaraan otonom dalam mengemudi kota.

Saat ini, mengemudi kendaraan pintar secara otonom telah menarik minat ilmiah, karena selain pengembangan jaringan nirkabel, konsep jaringan pintar listrik bergeser ke arah standarisasi dan pengembangan. Selain kemajuan dalam komputasi dan perangkat keras persepsi, kemajuan pesat ini telah dimungkinkan oleh kemajuan teoretis utama dalam aspek komputasi perencanaan gerak robot bergerak dan teori kontrol umpan balik [49,50]. Dalam konteks ini, kendaraan mandiri dapat melakukan berbagai operasi, seperti pengiriman ke individu sesuai permintaan, terutama kepada orang tua. oleh karena itu, pembentukan tautan nirkabel yang andal adalah sangat penting, karena kendaraan perlu terus-menerus menerima informasi tentang lalu lintas jalan dan memperbarui tugas terjadwal, menerima pesanan baru sesuai permintaan, dan akhirnya diberitahu tentang stasiun pengisian daya. Dengan menyediakan kendaraan dengan peta waktu nyata untuk navigasi, peringatan kecepatan, bahaya di jalan, kerentanan, sistem tampilan kepala, berbagi data sensor, dll., fitur bantuan pengemudi tingkat lanjut akan mengurangi kecelakaan fatal dan kemacetan lalu lintas. Fitur-fitur ini akan memungkinkan kendaraan untuk secara dinamis mengubah arahnya di jalan dalam skenario dan kondisi tertentu. Apa yang disebut komunikasi kendaraan ke jaringan (V2N) diperlukan untuk kasus penggunaan ini, termasuk pemodelan jarak pendek dan pengenalan objek dan kendaraan di sekitarnya ditambah pemodelan jarak menengah hingga jarak jauh, dengan informasi terkini tentang digital terbaru. peta, rambu lalu lintas, lokasi lampu lalu lintas, pembangunan jalan, dan kemacetan lalu lintas.

 

Agar teknologi mengemudi otonom dapat dibuka, banyak ahli setuju bahwa adopsi skala besar 5G—teknologi nirkabel generasi berikutnya—diperlukan [51,52], karena 5G dapat berjalan di atas infrastruktur yang ada, meskipun pemutakhiran stasiun seluler diperlukan. Selain itu, 5G dapat menjadi salah satu teknologi standar konektivitas pemersatu yang dapat menghindari fragmentasi pasar dan teknis serta dapat menurunkan biaya bagi produsen otomotif. Menurut studi ilmiah, teknologi 5G juga dapat menawarkan kemampuan pencegahan yang berkembang. Dalam skenario kritis, seperti kecelakaan mobil, sistem deteksi dan kontrol AV harus memiliki waktu reaksi yang cepat. Dalam kondisi ini, seperangkat teknologi sensor, misalnya, dapat mencapai komunikasi langsung dengan mobil otonom lainnya, radar, laser, perangkat sonar, dan kamera [53,54,55]. Dalam kondisi saat ini, LTE (4G) yang tersedia mendukung transmisi data pada 100 Mbps. Di sisi lain, kecepatan di jaringan 5G bisa mencapai hingga 5Gbps. Dalam sudut pandang itu, penyebaran jaringan 5G selama dekade berikutnya akan meningkatkan pengembangan AV dan meningkatkan keamanan yang sesuai.

 

8. Kesimpulan

 

Pengembangan elektrifikasi dalam rangka pemanfaatan sumber energi terbarukan telah dimulai. Tujuan akhirnya adalah interkoneksi penuh EV ke SEG. Transisi dari satu keadaan ke keadaan lainnya, yaitu penggunaan kendaraan konvensional di satu ujung, dan tenaga yang dioperasikan di ujung lainnya, dengan menukar listrik dengan jaringan listrik, tentu tidak dapat terjadi tanpa langkah-langkah perantara. Langkah-langkah ini terutama mencakup HEV, yang dapat menunjukkan manfaat teknologi baru ini kepada konsumen, dan dengan demikian mendorong mereka dengan lancar ke prevalensi penggerak listrik. Transisi ke elektrifikasi dan teknologi V2G membutuhkan investasi di sektor ini dan biaya tambahan, yang dapat dengan mudah dikompensasikan dalam jangka pendek atau panjang. Pada contoh pertama, kompensasi terkait dengan manfaat ekonomi langsung kepada pemilik EV, dan kepada operator jaringan V2G dari penghematan konsumsi listrik. Namun, kompensasi juga terkait secara tidak langsung dengan beban APBN untuk mengatasi beban pencemaran lingkungan dengan penggunaan sumber energi tak terbarukan.

 

Selain itu, perkembangan teknologi di sektor terkait lainnya (yaitu, komunikasi nirkabel seiring mendekatnya era jaringan 5G) dapat mendorong kemajuan ilmiah dalam teknologi EV. Konsep AV menawarkan penggunaan energi yang bermanfaat dan keuntungan lingkungan, dan dapat mempengaruhi perspektif dunia masa depan di berbagai bidang: pengurangan lalu lintas, keselamatan kendaraan dan mengemudi, perilaku perjalanan, efisiensi bahan bakar, pencegahan kecelakaan di jalan, dan manfaat parkir.

 

Kontribusi Penulis

 

Konseptualisasi, TAS dan PKG; metodologi, TAS, PKG, dan CNI; investigasi, PTT, EGT, dan TVZ; tulisan—persiapan draf asli, TAS, PKG, CNI, PTT, EGT, dan TVZ; penulisan—review dan penyuntingan, TAS, PKG, CNI, PTT, EGT, dan TVZ Semua penulis telah membaca dan menyetujui versi naskah yang diterbitkan.

 

Pendanaan

 

Penelitian ini tidak menerima dana eksternal.

 

Konflik kepentingan

 

Penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.

 

Referensi

 

  1. Stel, MS; Tostes, JGR; Tavares, JR Krisis energi saat ini dan konsekuensi ekonomi dan lingkungan: Kerjasama manusia yang intens. Nat. Sains. 2013, 5, 244 – 252. [Google Scholar] [CrossRef]
  2. Yong, JY; Ramachandaramurthy, VG; Tan, KM; Mithulananthan, N. Tinjauan tentang teknologi mutakhir kendaraan listrik, dampak dan prospeknya. Memperbarui. Menopang. Energi Rev. 2015, 49, 365 – 385. [Google Scholar] [CrossRef]
  3. Du, J.; Ouyang, M. Tinjauan kemajuan teknologi kendaraan listrik dan prospek pengembangan di Cina. Listrik Dunia. weh. J. 2013, 6, 1086 – 1093. [Google Scholar] [CrossRef]
  4. Un-Noor, F.; Padmanaban, S.; Mihet-Popa, L.; Molah, MN; Hossain, E. Studi komprehensif tentang komponen, teknologi, tantangan, dampak, dan arah pengembangan kendaraan listrik utama (EV) di masa depan. Energi 2017, 10, 1217. [Google Scholar] [CrossRef]
  5. Lopes, JA; Soares, F.; Almeida, P. Integrasi Kendaraan Listrik dalam Sistem Tenaga Listrik. Proc IEEE 2011, 99, 168 – 183. [Google Scholar] [CrossRef]
  6. Monteiro, V.; Afonso, JA; Ferreira, JC; Afonso, JL Elektrifikasi kendaraan: Tantangan dan peluang baru untuk jaringan pintar. Energi 2018, 12, 118. [Google Scholar] [CrossRef]
  7. Chau, KT; Jiang, C.; Han, W.; Lee, CHT Penelitian elektromagnetik mutakhir dalam kendaraan listrik dan hibrida. Prog. elektromagnetik. Res. 2017, 159, 139 – 157. [Google Scholar] [CrossRef]
  8. Singh, KV; Bansal, HO; Singh, D. Tinjauan komprehensif tentang kendaraan listrik hibrida: Arsitektur dan komponen. J.Mod. terjemahan 2019, 27, 77 – 107. [Google Scholar] [CrossRef]
  9. Mwasilu, F.; Justo, JJ; Kim, E.-K.; Lakukan, TK; Jung, J.W. Kendaraan listrik dan interaksi jaringan pintar: Tinjauan tentang integrasi kendaraan ke jaringan dan sumber energi terbarukan. Memperbarui. Menopang. Energi Rev. 2014, 34, 501 – 516. [Google Scholar] [CrossRef]
  10. Udin, K.; Dubarry, M.; Glick, MB Kelangsungan operasi kendaraan-ke-jaringan dari perspektif teknologi baterai dan kebijakan. Kebijakan Energi 2018, 113, 342 – 347. [Google Scholar] [CrossRef]
  11. Putih, CD; Zhang, MK Menggunakan teknologi kendaraan-ke-jaringan untuk pengaturan frekuensi dan pengurangan beban puncak. J. Sumber Daya 2011, 196, 3972 – 3980. [Google Scholar] [CrossRef]
  12. Kruger, H.; Cruden, A. Strategi modular untuk kontrol agregator dan pertukaran data dalam aplikasi Vehicle-to-Grid (V2G) skala besar. Prosedur Energi 2018, 151, 7 – 11. [Google Scholar] [CrossRef]
  13. Yimin Zhou, Y.; Li, X. Vehicle to Grid Technology: Sebuah Tinjauan. Dalam Prosiding Konferensi Kontrol Tiongkok ke-2015 34, Hangzhou, Tiongkok, 28–30 Juli 2015. [Google Scholar]
  14. Daim, TU; Wang, X.; Cowan, K.; Shott, T. Peta jalan teknologi untuk smart electric vehicle-to-grid (V2G) pengisi daya perumahan. J. Inovasi. Entrep. 2016, 5. [Google Scholar] [CrossRef]
  15. Krainyukov, A.; Krivchenkov, A.; Saltanovs, R. Analisis kinerja komunikasi nirkabel untuk aplikasi V2G menggunakan teknologi WPT dalam transfer energi. Procedia Eng. 2017, 178, 172 – 181. [Google Scholar] [CrossRef]
  16. Fabio Arena, F.; Pau, G. Tinjauan komunikasi kendaraan. Internet masa depan 2019, 11, 27. [Google Scholar] [CrossRef]
  17. Tao, M.; Ota, K; Dong, M. Foud: Mengintegrasikan kabut dan awan untuk jaringan V5G berkemampuan 2G. Jaringan IEEE. 2017, 31, 8 – 13. [Google Scholar] [CrossRef]
  18. Li, Y.; Yu, G.; Liu, J.; Deng, F. Perancangan sistem layanan bantu V2G berbasis teknologi 5G. Dalam Prosiding Konferensi IEEE 2017 tentang Internet Energi dan Integrasi Sistem Energi (EI2), Beijing, Cina, 26–28 November 2017. [Google Scholar]
  19. Zong, W.; Zhang, C.; Wang, Z.; Zhu, J.; Chen, Q. Desain arsitektur dan implementasi kendaraan otonom. Akses IEEE 2018, 6, 21956 – 21970. [Google Scholar] [CrossRef]
  20. Chan, CC; Bouscayrol, A.; Chen, K. Kendaraan Listrik, Hibrida, dan Sel Bahan Bakar: Arsitektur dan Pemodelan. IEEE Trans. weh. teknologi. 2010, 59, 589 – 598. [Google Scholar] [CrossRef]
  21. Donateo, T. Kendaraan Listrik Hibrida; Publikasi InTech: London, Inggris, 2017. [Google Scholar]
  22. Vidyanandan, KV Sekilas tentang Kendaraan Listrik dan Hibrida. Pemindaian Energi 2018, 3, 7 – 14. [Google Scholar]
  23. Prof, B.; Redelbach, M.; Santini, DJ; Friedrich, H. Analisis biaya kendaraan listrik hibrida plug-in termasuk biaya pemeliharaan & perbaikan dan nilai jual kembali. Dalam Prosiding EVS26 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium, Los Angeles, CA, USA, 6–9 Mei 2012; hal.886–895. [Google Scholar]
  24. Falvo, .C.; Sbordon, D.; Bayram, IS; Devetskiotis, M. EV Stasiun dan mode pengisian daya: Standar internasional. Dalam Prosiding Simposium Internasional tentang Elektronika Daya, Penggerak Listrik, Otomasi dan Gerak, Ischia, Italia, 18–20 Juni 2014. [Google Scholar]
  25. Botsford, C.; Szczepanek, A. Pengisian cepat vs. pengisian lambat: Pro dan kontra untuk era baru kendaraan listrik. Dalam Prosiding Simposium Kendaraan Listrik Baterai, Hibrida dan Sel Bahan Bakar Internasional, Stavanger, Norwegia, 13–16 Mei 2009. [Google Scholar]
  26. Kong, P.-Y.; Karagiannidis, G. Skema pengisian untuk kendaraan listrik hibrida plug-in di jaringan pintar: Sebuah survei. Akses IEEE 2016, 4, 6846 – 6875. [Google Scholar] [CrossRef]
  27. SAE Internasional. Tersedia secara online: https://www.sae.org/ (diakses pada 22 Desember 2019).
  28. Panchal, C.; Stegen, S.; Lu, J. Review sistem pengisian kendaraan listrik nirkabel statis dan dinamis. Ind. Sci. teknologi. Int. J. 2018, 21, 922 – 937. [Google Scholar] [CrossRef]
  29. Qiu, C.; Chau, KT; Liu, C.; Chan, CC Ikhtisar transfer daya nirkabel untuk pengisian kendaraan listrik. Dalam Prosiding Simposium dan Pameran Kendaraan Listrik Dunia (EVS27), Barcelona, ​​Spanyol, 17–20 November 2013. [Google Scholar]
  30. Magudeswaran, P.; Pradheeba, G.; Priyadharshini, S.; Flora, MS Sistem pengisian kendaraan listrik nirkabel dinamis. Int. Res. J. Eng. teknologi. 2019, 6, 6609 – 6615. [Google Scholar]
  31. Mazharov, ND; Hristov, SM; Dichev, DA; Zhelezarov, IS Beberapa masalah pengisian nirsentuh dinamis kendaraan listrik. Politeknik Akta. digantung 2017, 14, 7 – 26. [Google Scholar]
  32. Panchal, C.; Lu, J.; Stegen, S. Sistem pengisian nirkabel dalam roda statis untuk kendaraan listrik. Int. J. Sci. teknologi. Res. 2017, 6, 280 – 284. [Google Scholar]
  33. Kruegera, H.; Crudena, A. Strategi modular untuk kontrol agregator dan pertukaran data dalam aplikasi Vehicle-to-Grid (V2G) skala besar. Dalam Prosiding Konferensi Tahunan ke-3 dalam Penyimpanan Energi dan Aplikasinya, CDT-ESA-AC ke-3, Sheffield, Inggris, 11–12 September 2018. [Google Scholar]
  34. Galiveeti, HR; Goswami, AK; Choudhury, NBD Dampak kendaraan listrik plug-in dan pembangkitan terdistribusi pada keandalan sistem distribusi. Int. J. Eng. Sci. teknologi. 2018. [Google Scholar] [CrossRef]
  35. Atmaja, TW; Susanti, V.; Mirdanies, M.; Muharam, A. Pengembangan V2G pada lahan parkir vertikal publik untuk mendukung sistem pengelolaan energi masyarakat. Konferensi Web MATEC. 2018, 164. [Google Scholar] [CrossRef]
  36. Dongqi Liu, D.; Zhong, Q.-C.; Wang, Y.; Liu, G. Pemodelan dan kontrol stasiun pengisian V2G berdasarkan teknologi synchronverter. CSEE J. Sistem Energi Daya. 2015, 1. [Google Scholar] [CrossRef]
  37. Ryan Collin, R.; Miao, Y.; Yokochi, A.; Enjeti, P.; Jouanne, A. Teknologi pengisian cepat kendaraan listrik canggih. Energi 2019, 12, 1839. [Google Scholar] [CrossRef]
  38. Mao, .; Zhang, X.; Zhou, B. Pemodelan dan metode penyelesaian untuk mendukung mode pengisian EV 'Vehicle-to-Anything'. Appl. Sci. 2018, 8, 1048. [Google Scholar] [CrossRef]
  39. Atmajaa, TD; Mirdanies, algoritma pengiriman stasiun pengisian seluler kendaraan M. Listrik. Dalam Proceedings of the 2nd International Conference on Sustainable Energy Engineering and Application, ICSEEA 2014, Bandung, Indonesia, 14–16 Oktober 2014. [Google Scholar]
  40. Chung, C.-Y.; Chynoweth, J.; Qiu, C.; Chu, C.-C.; Gadh, R. Desain infrastruktur pengisian kendaraan listrik pintar respon cepat. Dalam Prosiding Konferensi Energi dan Sistem Hijau, Long Beach, CA, AS, 25 November 2013. [Google Scholar]
  41. Wang, H.; Balasubramani, A.; Ye, Z. Perencanaan optimal dari generasi terbarukan untuk stasiun pengisian kendaraan listrik. Dalam Prosiding Konferensi Internasional tentang Komputasi, Jaringan dan Komunikasi (ICNC) 2018, Maui, HI, AS, 5–8 Maret 2018. [Google Scholar]
  42. Ma, C.-T. Perencanaan sistem stasiun pengisian kendaraan listrik yang terhubung ke jaringan dan teknologi utama: Tinjauan. Energi 2019, 12, 4201. [Google Scholar] [CrossRef]
  43. Saldana, G.; Martin, JIC; Zamora, saya.; Asensio, FJ; Oñederra, O. Kendaraan listrik ke jaringan listrik: Metodologi pengisian daya yang ditujukan untuk menyediakan layanan tambahan dengan mempertimbangkan penurunan daya baterai. Energi 2019, 12, 2443. [Google Scholar] [CrossRef]
  44. Hove, A.; Sandalow, D. Pengisian Kendaraan Listrik di Cina dan Amerika Serikat. Columbia, Sekolah Hubungan Internasional dan Publik, Pusat Kebijakan Energi Global. Tersedia secara online: https://energypolicy.columbia.edu/sites/default/files/file-uploads/EV_ChargingChina-CGEP_Report_Final.pdf) (diakses pada 22 Desember 2019).
  45. Yang, S.-N.; Wang, HW; Gan, CH; Lin, layanan stasiun pengisian daya YB Mobile di jaringan smart grid. Dalam Prosiding IEEE Smart Grid Communications 2012 Symposium-Smart Grid Services and Management Models, Kota Tainan, Taiwan, 5–8 November 2012. [Google Scholar]
  46. Li, Z.; Sahinoglu, Z.; Tao, Z.; Teo, jaringan kendaraan KH Electric dengan stasiun pengisian portabel nomaden. Dalam Prosiding Musim Gugur Konferensi Teknologi Kendaraan ke-72 IEEE (VTC 2010-Musim Gugur), Ottawa, ON, Kanada, 6–9 September 2010. [Google Scholar]
  47. Chen, N.; Li, M.; Wang, M.; Ibu, J.; Shen, X. Kompensasi kelebihan stasiun pengisian daya melalui penjadwalan penyimpanan energi seluler di jalan. Dalam Prosiding Konferensi Komunikasi Global IEEE 2019 (Globecom), Waikola, HI, AS, 9–13 Desember 2019. [Google Scholar]
  48. Krasniqi, X.; Hajrizi, E. Penggunaan teknologi IoT untuk mendorong industri otomotif dari kendaraan yang terhubung ke kendaraan otonom penuh. IFAC Pap. On line 2016, 49, 269 – 274. [Google Scholar] [CrossRef]
  49. Brian Paden, B.; Cáp, M.; Yong, SZ; Yershov, D.; Frazzoli, E. Sebuah survei perencanaan gerak dan teknik kontrol untuk kendaraan perkotaan self-driving. IEEE Trans. Intel. weh. 2016, 1, 33 – 55. [Google Scholar] [CrossRef]
  50. Gonzalez, D.; Perez, J.; Milanes, V.; Nashashibi, F. Sebuah tinjauan teknik perencanaan gerak untuk kendaraan otomatis. IEEE Trans. Intel. terjemahan sistem 2016, 17, 1135 – 1145. [Google Scholar] [CrossRef]
  51. Lema, MA; Lay, A.; Mahmudi, T.; Cuevas, M.; Sachs, J.; Markendahl, J.; Dohler, M. Analisis kasus dan teknologi bisnis untuk aplikasi latensi rendah 5G. Akses IEEE 2017, 5, 5917 – 5935. [Google Scholar] [CrossRef]
  52. Alberio, M.; Parladori, G. Inovasi dalam otomotif: Tantangan untuk 5G dan di luar jaringan. Dalam Prosiding Konferensi Internasional Teknologi Listrik dan Elektronik 2017 untuk Otomotif, Torino, Italia, 15–16 Juni 2017. [Google Scholar]
  53. Heiko, GS; Xiaolong, H. Autonomous Driving di iCity-HD Maps sebagai Tantangan Utama Industri Otomotif. Teknik 2016, 2, 159 – 162. [Google Scholar]
  54. Simsek, M.; Aijaz, A.; Dohler, M.; Sachs, J.; Fettweis, Internet Taktil Berkemampuan G. 5G. IEEE J. Sel. Komunitas Daerah. 2016, 34, 460 – 473. [Google Scholar] [CrossRef]
  55. Campolo, C.; Molinaro, A.; Iera, A.; Menichella, F. 5G Network Slicing untuk Layanan Vehicle-to-Everything. Kabel IEEE. komuni. 2017, 24, 38 – 45. [Google Scholar] [CrossRef]

 

Artikel ini awalnya diterbitkan oleh Penerima Lisensi MDPI, Basel, Swiss, pada tanggal 23 Desember 2019, dan telah diterbitkan ulang sesuai dengan Lisensi Publik Internasional Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0. Anda bisa membaca artikel aslinya disini . Pandangan yang diungkapkan dalam artikel ini adalah milik penulis sendiri dan bukan WorldRef.

 

Jelajahi layanan WorldRef untuk mempelajari bagaimana kami membuat ekspansi global Anda lebih mudah dan ekonomis!

Tenaga Panas dan Kogenerasi | Pertambangan dan Mineral | Pengendalian Polusi Udara | Sistem Penanganan Material | Pengolahan Air dan Air Limbah | Suku Cadang, Alat dan Barang Habis Pakai |  Solusi Pembangkit Listrik  |  Solusi Listrik Terbarukan dengan Pembiayaan

Lihat Semua Wawasan

Anda mungkin juga menyukai

Paper PenelitianEnergi matahari
Strategi Pengiriman untuk Pemanfaatan Sistem Penyimpanan Baterai di Bangunan yang Dioptimalkan Smart Grid
Baca Selengkapnya
Potensi Area yang Belum Dimanfaatkan untuk Tenaga Fotovoltaik di Uni Eropa
Paper Penelitian
Potensi Area yang Belum Dimanfaatkan untuk Tenaga Fotovoltaik di Uni Eropa
Baca Selengkapnya
Pencernaan Anaerobik Fase Air dari Karbonisasi Hidrotermal Campuran Limbah Padat Kota
Tenaga airPaper PenelitianPengelolaan Limbah
Pencernaan Anaerobik Fase Air dari Karbonisasi Hidrotermal Campuran Limbah Padat Kota
Baca Selengkapnya
Apakah India Siap Untuk Kendaraan Listrik Tesla?
Mobilitas ElektronikIndia
Apakah India Siap Untuk Tesla?
Baca Selengkapnya

Produk Industri Populer di WorldRef