الیکٹرک گاڑیاں اب معیار، فنکشنل سادگی اور توانائی کی بچت کے لحاظ سے اپنے ماحول دوست خصوصیات کی وجہ سے مقبول ہو رہی ہیں۔ فنکشنل تھرسٹ ایک الیکٹرک موٹر سے چلتی ہے، جس کا ڈھانچہ اندرونی دہن کے انجن کے مقابلے میں سادہ ہوتا ہے۔ توانائی کی کارکردگی کے بارے میں، دہن والی کاروں اور الیکٹرک گاڑیوں کے درمیان موازنہ علامتی ہے: دہن والی کاروں کی توانائی کی کارکردگی 16 فیصد ہے، جبکہ الیکٹرک گاڑیوں کی توانائی کی کارکردگی 85 فیصد ہے۔ پروپلشن کی برقی نوعیت کو دہن - قابل تجدید توانائی پر مبنی فطرت پر ایک فائدہ ہے۔
بجلی بہت زیادہ لچک پیش کرتی ہے، بشمول توانائی کی کٹائی کی مختلف شکلوں کا استعمال جو بیٹری کو چارج کرنے میں مدد کرتی ہے، گاڑی کے آپریٹنگ وقت کو بڑھاتی ہے۔ لہذا، توانائی کی کٹائی کی ٹیکنالوجی برقی گاڑیوں کی تحقیق اور ترقی کے حل کے لیے ایک امکان ہے۔
الیکٹرک گاڑیوں کی خودمختاری براہ راست ان کے پاور ٹرین اور انرجی مینجمنٹ سسٹم کی کارکردگی کو ظاہر کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، ضروری انفراسٹرکچر، جیسا کہ طاقتور فاسٹ چارجنگ سسٹم جو اب سینکڑوں کلو واٹ تک پہنچ جاتا ہے، کو بھی پہلے سے سیٹ سائز اور کارکردگی کی سخت حدود کی تعمیل کرنے کی ضرورت ہے۔ اپنی مخصوص جسمانی خصوصیات کے ذریعے، سلکان کاربائیڈ (SiC) ان نئی مارکیٹ کی ضروریات کو مؤثر طریقے سے جواب دے سکتی ہے۔
ہائبرڈ اور الیکٹرک گاڑیوں میں، معروف الیکٹرانک پاور سسٹم DC/DC بوسٹ کنورٹرز اور DC/AC انورٹرز ہیں۔ الیکٹرک گاڑیوں کے لیے تیار کردہ الیکٹرانک سسٹم درجہ حرارت، کرنٹ اور وولٹیج کے سینسر سے لے کر SiC اور گیلیم نائٹرائڈ (GaN) پر مبنی سیمی کنڈکٹرز تک ہیں۔
سلیکن کاربائیڈ طاقتور ہے۔
آج، خود مختاری اور طویل چارجنگ کے اوقات الیکٹرک گاڑیوں کو اپنانے میں اہم رکاوٹیں بن چکے ہیں۔ تیز چارجنگ کے لیے، کم وقت میں چارج کرنے کے لیے زیادہ پاور درکار ہوتی ہے۔ کار میں محدود جگہ دستیاب ہونے کی وجہ سے، بیٹری چارجنگ سسٹم کو ہائی پاور ڈینسٹی فراہم کرنا چاہیے۔ اس کے بعد ہی ان سسٹمز کو گاڑی میں ضم کرنا ممکن ہو سکے گا۔
کسی بھی الیکٹرک گاڑی (EV) یا پلگ ان ہائبرڈ گاڑی (HEV) کے مرکز میں، ہم ہائی وولٹیج بیٹریاں (200 سے 450 VDC) اور ان کے چارجنگ سسٹم تلاش کر سکتے ہیں۔ آن بورڈ چارجرز (OBC) آپ کے گھر میں یا عوامی یا نجی چارجنگ اسٹیشن پر AC پاور سے بیٹریاں چارج کرنے کا ایک طریقہ فراہم کرتے ہیں۔ 3.6 کلو واٹ تھری فیز ہائی پاور کنورٹرز سے لے کر 22 کلو واٹ سنگل فیز تک، آج کے او بی سی کے پاس تیز رفتار چارجنگ کو یقینی بنانے اور محدود جگہ اور وزن کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے اعلیٰ ترین ممکنہ کارکردگی اور قابل اعتماد ہونا ضروری ہے۔
تمام تیز چارجنگ سسٹمز کو ایک کمپیکٹ اور موثر چارجنگ اسٹیشن کی ضرورت ہوتی ہے، اور موجودہ SiC پاور ماڈیول مطلوبہ پاور کثافت اور کارکردگی کے ساتھ سسٹمز بنانے کی اجازت دیتے ہیں۔ طاقت کی کثافت اور نظام کی کارکردگی کے حوالے سے مہتواکانکشی اہداف حاصل کرنے کے لیے، SiC ٹرانجسٹرز اور ڈائیوڈز کا استعمال کرنا ضروری ہے۔
اعلی سختی والے SiC سبسٹریٹس کی بہترین برقی فیلڈ طاقت پتلی سبسٹریٹس کے استعمال کی اجازت دیتی ہے۔ سلکان ایپیٹیکسیل پرت کے مقابلے میں، یہ موٹائی کے دسویں حصے تک پہنچ سکتی ہے۔ بیٹریوں میں رجحان صلاحیت کو بڑھانا ہے، اور یہ خصوصیت کم چارجنگ اوقات سے وابستہ ہے۔ اس کے بدلے میں، اعلی طاقت اور کارکردگی کے ساتھ او بی سی کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ 11 کلو واٹ اور 22 کلو واٹ۔
SCT3xHR سیریز کے تعارف کے ساتھ، ROHM اب AEC-Q101 کوالیفائیڈ SiC MOSFET فیلڈ میں وسیع ترین پروڈکٹ لائن پیش کرتا ہے، جو کہ آن بورڈ چارجرز اور آٹوموٹیو ایپلی کیشنز کے لیے DC/DC کنورٹرز کے لیے درکار اعلی وشوسنییتا کی ضمانت دیتا ہے (شکل 1)۔ STMicroelectronics میں AEC-Q101 کے مطابق MOSFETs، سلیکون اور سلکان کاربائیڈ (SiC) ڈائیوڈز، اور 32-bit SPC5 آٹوموٹیو مائیکرو کنٹرولرز کی ایک وسیع رینج بھی ہے جو ان ڈیمانڈنگ کنورٹرز کو لاگو کرنے کے لیے قابل توسیع، لاگت سے موثر، اور توانائی کے موثر حل فراہم کرتے ہیں۔ (شکل 2)۔
گرڈ تک گاڑی
توقع ہے کہ اگلی دہائی میں لاکھوں بیٹری سے چلنے والی الیکٹرک گاڑیاں سڑک پر نظر آئیں گی، جو گرڈ کے لیے ایک بہت بڑا چیلنج ہیں۔ جیسا کہ غیر پروگرام قابل قابل تجدید وسائل کی پیداوار میں توسیع ہوتی ہے، اسی طرح متوازن نیٹ ورکس کی ضرورت بھی بڑھ جاتی ہے۔
جب کار کی بیٹریاں ہوم چارجنگ وال باکسز یا کارپوریٹ یا پبلک چارجنگ اسٹیشنز کے ذریعے نیٹ ورک سے منسلک ہوتی ہیں تو ان کا ذہین انتظام انتہائی پرکشش ہو جاتا ہے۔ آن بورڈ بیٹریاں نیٹ ورک کو پاور کرنے کے ساتھ ساتھ پاور ڈرا کرنے کے لیے استعمال کی جا سکتی ہیں، پاور جذب کرنے کی فوری ضرورت پر منحصر ہے۔
یہ نظام گاڑی میں جمع ہونے والی توانائی کی واپسی یا نیٹ ورک (بیٹری کو) کے ذریعے ریکوری فراہم کرنے کے لیے ریموٹ کنٹرول کا استعمال کرتا ہے۔ اس نظام کو لاگو کرنے کے لیے کلیدی ٹیکنالوجی ایک دو طرفہ پاور انورٹر ہے جو براہ راست ہائی وولٹیج بیٹری (300 سے 500 وولٹ) کے ساتھ خودکار سائیڈ پر اور کم وولٹیج نیٹ ورک سائیڈ (شکل 3) پر جوڑا جاتا ہے۔
وہیکل ٹو گرڈ (V2G) ٹیکنالوجی گرڈ کو زیادہ متوازن اور موثر بنانے کی صلاحیت رکھتی ہے۔ جیسے جیسے بجلی کی طلب بڑھتی ہے، طلب اور رسد میں توازن رکھنا بہت ضروری ہے۔
وائرلیس چارجنگ
گیراج یا عوامی پارکنگ میں واقع چارجنگ پوائنٹس کی بدولت، ایک دلچسپ علاقہ الیکٹرک گاڑیوں کی وائرلیس چارجنگ ہے۔ ضروری نہیں ہے کہ چارجنگ پوائنٹ کار کے نیچے ریسیور کے ساتھ درست طریقے سے منسلک ہو۔ طویل مدتی میں، ایک مائیکرو لوڈنگ ورژن تیار کرنے کی کوشش کی جائے گی جو طویل لوڈنگ پلیٹوں اور عوامی سڑکوں کو جوڑ کر EV/HEV گاڑیوں کو ڈرائیونگ کے دوران بھی لوڈ کر سکے، لیکن اس کا انحصار اس بات پر ہوگا کہ قومی سطح پر درپیش مشکلات کی تعداد اور مقامی انتظامی سطح
V2G ٹیکنالوجی کو بلاتعطل چلانے، نیٹ ورک کے استحکام کے فوائد فراہم کرنے اور گاڑیوں کو جنریٹر اور ڈیٹا کے ذرائع کے طور پر کام کرنے کی اجازت دینے کے لیے، وائرلیس چارجنگ ٹیکنالوجی کو نہ صرف گاڑی میں بلکہ گھریلو اور شہری انفراسٹرکچر میں بھی شامل کیا جانا چاہیے۔ گاڑی چارج کی جاتی ہے۔ اگر ضرورت ہو تو یہ گاڑی کو انتہائی قابل استعمال بنائے گا۔
مقناطیسی گونج ٹیکنالوجی پر مبنی وائرلیس چارجنگ الیکٹرک گاڑیوں کو، قسم یا سائز سے قطع نظر، کنکریٹ اور اسفالٹ جیسے مواد کا استعمال کرتے ہوئے ماخذ پلیٹ پر لچکدار کنڈلی رکھ کر خود بخود اور محفوظ طریقے سے چارج ہونے دیتی ہے۔ وائرلیس پاور گاڑیوں کو خود مختار طور پر چارج کرنے اور V2G ٹیکنالوجی کو نافذ کرنے کے قابل بنائے گی جو انسانی مداخلت کے بغیر مسلسل پرجوش اور کم ہوتی رہتی ہے (شکل 4)۔
نتیجہ
براڈ بینڈ سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجیز اور ڈیجیٹل نیٹ ورک کی صلاحیتوں سے فعال فاسٹ چارجنگ اسٹیشن الیکٹرک گاڑیوں کو اپنانے میں تیزی لانے میں مدد کریں گے۔ جیسے جیسے الیکٹرک گاڑیوں کی عالمی مانگ بڑھ رہی ہے، اسی طرح چارجنگ انفراسٹرکچر کو سپورٹ کرنے کی بھی ضرورت ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں کے لیے جدید چارجنگ ٹیکنالوجیز تبدیلی کے لیے ایک اتپریرک ثابت ہو سکتی ہیں، الیکٹرک گاڑیوں کو اپنانے کو فروغ دینے میں مدد کر سکتی ہیں، اور کاربن کے اخراج کو کم کرنے کے مقصد میں بہت زیادہ حصہ ڈال سکتی ہیں۔
الیکٹرک گاڑیوں کے پاور الیکٹرانکس کو SiC پاور ڈیوائسز سے بہتر بنایا گیا ہے تاکہ بہتری کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے: نظام کی توانائی کی کارکردگی؛ الیکٹرک گاڑیوں کی طاقت اور طاقت کی کثافت؛ اور ہائی پاور ایپلی کیشنز جن کے لیے ہائی وولٹیج اور پاور کی ضرورت ہوتی ہے - اس طرح سسٹم کی کارکردگی اور طویل مدتی وشوسنییتا میں اہم حصہ ڈالتے ہیں۔ SiC MOSFETs اور SiC Schottky بیریئر diodes (SBDs) اعلی تعدد پر سب سے زیادہ سوئچنگ کی کارکردگی کو یقینی بناتے ہیں۔