परिचय
एक रेंज विस्तारित ईएसएस प्रणाली एक पूरी तरह से एकीकृत उत्पाद को संदर्भित करती है जहां बैटरी, बिजली रूपांतरण उपकरण, जनरेटर इंटरफ़ेस और नियंत्रक को एक इकाई के रूप में डिज़ाइन किया गया है। यह एकीकृत दृष्टिकोण अनुकूलित शीतलन, कम संचार विलंबता और पूर्व-परीक्षणित नियंत्रण अनुक्रमों की अनुमति देता है। इंजेट हैनकैंग ने 2024 में पांच सौ किलोवाट घंटे की रेंज वाला विस्तारित ईएसएस सिस्टम प्रोटोटाइप विकसित किया और 2025 में छह उत्पादन इकाइयां तैनात कीं। यह लेख संचालन के पहले वर्ष से एकीकृत डिजाइन वास्तुकला, घटक चयन तर्क और प्रदर्शन डेटा का विवरण देता है।
एकीकृत सिस्टम आर्किटेक्चर विवरण
इंजेट हैनकांग रेंज विस्तारित ईएसएस प्रणाली एक सामान्य डीसी बस आर्किटेक्चर का उपयोग करती है। बैटरी बैंक में दो सौ चालीस वोल्ट विन्यास में व्यवस्थित लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाएं होती हैं। एक द्विदिश डीसी डीसी कनवर्टर बैटरी को एक हजार वोल्ट डीसी बस से जोड़ता है। जनरेटर, एक परिवर्तनीय गति डीजल इकाई, एक सक्रिय रेक्टिफायर के माध्यम से बस से जुड़ता है। ग्रिड टाई इन्वर्टर बस को एसी साइड से जोड़ता है। एक प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर बैटरी की चार्ज स्थिति, जनरेटर की स्थिति, लोड पावर और ग्रिड की स्थिति की निगरानी करता है। नियंत्रक चार्ज थ्रेशोल्ड की स्थिति के आधार पर जनरेटर को स्टार्ट और स्टॉप कमांड जारी करता है। सभी घटक एक मानक बीस फुट शिपिंग कंटेनर में फिट होते हैं। बैटरी कंटेनर के बाएँ आधे हिस्से में व्याप्त है। जनरेटर दाहिने पिछले कोने पर है। इन्वर्टर, रेक्टिफायर और कंट्रोलर दाहिने सामने वाले हिस्से में हैं। थर्मल प्रबंधन बैटरी के लिए लिक्विड कूल्ड प्लेट और जनरेटर और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए फोर्स्ड एयर कूलिंग का उपयोग करता है।
घटक चयन और विशिष्टताएँ
विस्तारित ईएसएस प्रणाली में प्रत्येक घटक को विशिष्ट प्रदर्शन मानदंडों के आधार पर चुना गया था। बैटरी सेल तीन दशमलव दो वोल्ट के नाममात्र वोल्टेज और तीन सौ एम्पीयर घंटे की क्षमता वाले प्रिज्मीय लिथियम आयरन फॉस्फेट हैं। बैटरी बैंक में तीन समानांतर कोशिकाओं के अड़तालीस श्रृंखला समूहों में व्यवस्थित एक सौ चौवालीस सेल हैं। नाममात्र ऊर्जा पांच सौ अठारह किलोवाट घंटे है। जनरेटर एक चार सिलेंडर टर्बोचार्ज्ड डीजल इकाई है जो लगातार एक सौ पचास किलोवाट पर रेटेड है। जनरेटर में स्वचालित चार्जर के साथ बारह वोल्ट की शुरुआती बैटरी शामिल है। सक्रिय रेक्टिफायर सिलिकॉन कार्बाइड MOSFETs का उपयोग करता है और पूर्ण लोड पर इसकी रेटेड दक्षता सत्तानबे प्रतिशत है। ग्रिड टाई इन्वर्टर को लगातार तीन सौ किलोवाट और दस सेकंड के लिए पांच सौ किलोवाट पर रेट किया गया है। नियंत्रक एक प्रोग्राम योग्य लॉजिक नियंत्रक है जिसमें दोहरी अनावश्यक बिजली आपूर्ति और उपयोग के समय निर्धारण के लिए एक वास्तविक समय घड़ी है।
नियंत्रण तर्क और राज्य मशीन संचालन
विस्तारित सीमा ईएसएस प्रणाली में नियंत्रण तर्क पांच राज्यों के साथ एक राज्य मशीन के रूप में काम करता है। राज्य एक निष्क्रिय है, जहां सिस्टम लोड और ग्रिड की निगरानी करता है लेकिन कोई कार्रवाई नहीं करता है। स्थिति दो बैटरी डिस्चार्ज है, जहां सिस्टम बैटरी से लोड की आपूर्ति करता है। राज्य तीन ग्रिड से बैटरी चार्ज है, जहां सिस्टम कम लागत अवधि के दौरान बैटरी चार्ज करता है। राज्य चार जनरेटर चार्ज है, जहां सिस्टम जनरेटर शुरू करता है और बैटरी को चार्ज करता है। राज्य पांच दोष है, जहां सिस्टम बैटरी को अलग कर देता है और जनरेटर बंद कर देता है। राज्यों के बीच परिवर्तन चार्ज की स्थिति, दिन के समय और ग्रिड स्थिति से शुरू होते हैं। चार्ज थ्रेशोल्ड की स्थिति कॉन्फ़िगर करने योग्य है। जनरेटर शुरू करने के लिए तीस प्रतिशत और जनरेटर बंद करने के लिए सत्तर प्रतिशत की डिफ़ॉल्ट सीमा के साथ इंजेट हैनकांग शिप सिस्टम। नियंत्रक में राज्यों के बीच दोलन को रोकने के लिए पांच प्रतिशत अंक का डेडबैंड शामिल है।
प्रयोगशाला पर्यावरण से प्रोटोटाइप परीक्षण परिणाम
पांच सौ किलोवाट घंटे के प्रोटोटाइप को क्षेत्र में तैनाती से पहले बारह सप्ताह के प्रयोगशाला परीक्षण कार्यक्रम से गुजरना पड़ा। परीक्षण कार्यक्रम ने विद्युत प्रदर्शन, थर्मल प्रदर्शन और सुरक्षा प्रतिक्रिया को मापा। विद्युत प्रदर्शन परीक्षणों ने जनरेटर प्रारंभ क्षणिक के दौरान प्लस या माइनस एक प्रतिशत के भीतर डीसी बस वोल्टेज विनियमन को मापा। जेनरेटर को पूरी शक्ति से शुरू करने का समय आठ सेकंड था, जो इंजन वार्म अप द्वारा सीमित था। वोल्टेज स्पाइक्स से बचने के लिए बैटरी करंट रैंप दर बिंदु दो सी तक सीमित थी। जनरेटर ईंधन से लोड तक सिस्टम की राउंड ट्रिप दक्षता, जिसमें सभी पावर इलेक्ट्रॉनिक्स भी शामिल हैं, पूर्ण लोड पर चौंतीस प्रतिशत मापी गई। मुख्य रूप से नियंत्रक और बैटरी प्रबंधन प्रणाली से स्टैंडबाय हानि एक बिंदु दो किलोवाट पर मापी गई। रेंज एक्सटेंडर ने परीक्षण अवधि के दौरान कुल ऊर्जा का अड़तीस प्रतिशत योगदान दिया, शेष ग्रिड चार्जिंग से।
छह उत्पादन इकाइयों से क्षेत्र प्रदर्शन डेटा
2025 की पहली तिमाही में छह उत्पादन रेंज विस्तारित ईएसएस सिस्टम संयुक्त राज्य भर में वाणिज्यिक साइटों पर तैनात किए गए थे। इंजेट हैनकांग ने नौ महीनों के लिए इन इकाइयों से प्रदर्शन डेटा एकत्र किया। संयुक्त डेटासेट में चौवन हजार परिचालन घंटे शामिल हैं। औसत सिस्टम अपटाइम निन्यानवे दशमलव दो प्रतिशत था। डाउनटाइम का सबसे आम कारण निर्धारित जनरेटर रखरखाव था। नौ महीने की अवधि में अनिर्धारित डाउनटाइम प्रति सिस्टम औसतन आठ घंटे रहा। प्रति सिस्टम औसत जनरेटर स्टार्ट गिनती एक सौ बीस थी। औसत दौड़ अवधि दो घंटे थी। जनरेटर शुरू होने पर बैटरी की औसत चार्ज स्थिति इकतीस प्रतिशत थी। जनरेटर रुकने पर चार्ज की औसत स्थिति उनसठ प्रतिशत थी। सभी छह प्रणालियों में औसत बैटरी क्षमता में गिरावट शून्य दशमलव आठ प्रतिशत थी। उच्चतम साइकिल चालन वाली प्रणाली में एक दशमलव चार प्रतिशत की गिरावट थी। सबसे कम साइकलिंग वाले सिस्टम में शून्य दशमलव तीन प्रतिशत गिरावट थी।
चरम स्थितियों के दौरान थर्मल प्रदर्शन
छह उत्पादन प्रणालियों में से दो अत्यधिक गर्मी के तापमान वाले क्षेत्रों में स्थित हैं। एरिज़ोना में एक प्रणाली में परिवेश का तापमान पैंतालीस डिग्री सेल्सियस तक पहुंच गया। टेक्सास में अन्य प्रणाली में बयालीस डिग्री सेल्सियस तापमान दर्ज किया गया। इंजेट हैनकांग ने वर्ष के सबसे गर्म सप्ताह के दौरान दोनों प्रणालियों के थर्मल डेटा का विश्लेषण किया। एरिजोना प्रणाली ने बैटरी सेल का तापमान तीस से अड़तीस डिग्री सेल्सियस के बीच बनाए रखा। शीतलन प्रणाली ने औसतन पाँच दशमलव दो किलोवाट की खपत की, जो औसत सिस्टम थ्रूपुट का दो दशमलव छह प्रतिशत दर्शाता है। टेक्सास प्रणाली ने बैटरी सेल का तापमान अट्ठाईस और छत्तीस डिग्री के बीच बनाए रखा। शीतलन प्रणाली ने औसतन चार दशमलव आठ किलोवाट की खपत की। दोनों स्थानों पर जनरेटर डिब्बे का तापमान अधिकतम अट्ठाईस डिग्री तक पहुंच गया, जो कि पैंसठ डिग्री के ऑपरेटिंग विनिर्देश के भीतर है। किसी भी स्थान पर थर्मल संबंधी कोई शटडाउन नहीं हुआ।
रखरखाव डेटा और सेवा अंतराल
छह उत्पादन प्रणालियों के रखरखाव रिकॉर्ड वास्तविक सेवा आवश्यकताओं पर डेटा प्रदान करते हैं। जनरेटर को हर पांच सौ परिचालन घंटों में तेल परिवर्तन की आवश्यकता होती है। छह प्रणालियों में औसत जनरेटर परिचालन घंटे नौ महीनों में दो सौ चालीस घंटे थे, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक प्रणाली को इस अवधि के दौरान लगभग एक तेल परिवर्तन की आवश्यकता थी। बैटरी शीतलन प्रणाली को हर चार हजार घंटे या तीन साल में शीतलक प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। नौ महीने की अवधि के दौरान किसी शीतलक प्रतिस्थापन की आवश्यकता नहीं थी। जनरेटर डिब्बे के एयर फिल्टर को धूल भरे स्थानों पर हर छह महीने में और साफ स्थानों पर हर बारह महीने में बदलने की आवश्यकता होती है। एरिज़ोना प्रणाली को दो एयर फ़िल्टर परिवर्तनों की आवश्यकता थी। टेक्सास प्रणाली को इसकी आवश्यकता थी। शेष प्रणालियों को किसी की आवश्यकता नहीं थी। चार्ज गणना त्रुटि की स्थिति को ठीक करने के लिए नियंत्रक सॉफ़्टवेयर को सभी प्रणालियों में एक बार अद्यतन किया गया था। नौ महीने की अवधि के लिए सभी छह प्रणालियों में कुल रखरखाव लागत बारह हजार डॉलर थी, प्रति सिस्टम औसतन दो हजार डॉलर।
सुरक्षा एवं सुरक्षा प्रणाली प्रदर्शन
प्रत्येक श्रेणी विस्तारित ईएसएस प्रणाली में कई सुरक्षा परतें शामिल हैं। यदि डीसी बस वोल्टेज एक हजार एक सौ वोल्ट से अधिक हो जाए तो हार्डवेयर आधारित ओवरवोल्टेज ट्रिप बैटरी को डिस्कनेक्ट कर देती है। प्रत्येक बैटरी मॉड्यूल पर एक थर्मल फ़्यूज़ नब्बे डिग्री सेल्सियस पर खुलता है। यदि तापमान छह सौ डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है तो जनरेटर निकास गैस तापमान निगरानी इकाई बंद कर देती है। जनरेटर वायु सेवन पर एक फ्लेम अरेस्टर स्थापित किया गया है। बैटरी डिब्बे में एक दबाव राहत वेंट और गैस सेंसर का उपयोग करके एक थर्मल रनअवे डिटेक्शन सिस्टम है। नौ महीने की फ़ील्ड अवधि के दौरान, छह प्रणालियों में से किसी पर भी कोई सुरक्षा घटना नहीं घटी। इंजेट हैनकांग ने प्रोटोटाइप यूनिट पर सुरक्षा प्रणाली का नियंत्रित परीक्षण किया। एक आंतरिक हीटर का उपयोग करके एक एकल कोशिका को थर्मल रनवे में मजबूर किया गया। सिस्टम ने बारह सेकंड के भीतर गैस के विकास का पता लगाया और प्रभावित मॉड्यूल को अलग कर दिया। निकटवर्ती कोशिकाओं में कोई प्रसार नहीं हुआ।
निष्कर्ष
इंजेट हैनकांग की एकीकृत रेंज विस्तारित ईएसएस प्रणाली ने छह उत्पादन तैनाती में विश्वसनीय संचालन का प्रदर्शन किया है। प्रोटोटाइप परीक्षण के परिणाम चौंतीस प्रतिशत ईंधन लोड करने की दक्षता और आठ सेकंड जनरेटर प्रतिक्रिया समय दिखाते हैं। ऑपरेशन के नौ महीनों के फ़ील्ड प्रदर्शन डेटा में निन्यानबे दशमलव दो प्रतिशत अपटाइम और शून्य दशमलव आठ प्रतिशत की औसत बैटरी गिरावट दिखाई देती है। अत्यधिक गर्मी वाले स्थानों से थर्मल प्रदर्शन डेटा पुष्टि करता है कि तरल शीतलन प्रणाली विनिर्देश के भीतर बैटरी तापमान बनाए रखती है। रखरखाव डेटा प्रति सिस्टम दो हजार डॉलर की औसत वार्षिक लागत दिखाता है। सुरक्षा परीक्षणों ने बारह सेकंड के भीतर थर्मल रनवे रोकथाम की पुष्टि की। ये परिणाम विस्तारित रनटाइम की आवश्यकता वाले व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए एकीकृत रेंज विस्तारित ईएसएस सिस्टम के उपयोग का समर्थन करते हैं।