Sistem wireless de încărcare a vehiculelor electrice (wevcs)

În prezent, lumea se îndreaptă către mobilitatea electrificată pentru a reduce emisiile poluante cauzate de vehiculele care nu sunt regenerabile cu combustibil fosil și pentru a oferi alternativa combustibilului scump pentru transport. Dar pentru vehiculele electrice, distanța de deplasare și procesul de încărcare sunt cele două probleme majore care afectează adoptarea acestuia față de vehiculele convenționale.

Odată cu introducerea tehnologiei de încărcare a firelor, nu mai așteptați la stațiile de încărcare ore în șir, acum încărcați vehiculul doar parcându-l în loc de parcare sau parcând la garaj sau chiar în timp ce conduceți, puteți încărca vehiculul electric. De acum, suntem foarte familiarizați cu transmisia fără fir a datelor, semnalelor audio și video, așa că de ce nu putem transfera energie prin aer.

Mulțumim marelui om de știință Nikola Tesla pentru invențiile sale nelimitate uimitoare în care transferul de energie fără fir este una dintre ele. El și-a început experimentul privind transmisia fără fir a energiei în 1891 și a dezvoltat bobina Tesla. În 1901, cu scopul principal de a dezvolta un nou sistem de transmisie a energiei fără fir, Tesla a început să dezvolte Turnul Wardenclyffe pentru stația mare de transmisie a energiei fără fir de înaltă tensiune. Cel mai trist este parte a datoriilor satisfaceti lui Tesla, turnul a fost dinamitat și demolat pentru fier vechi, la 4 iulie ^th 1917

Principiul de bază al încărcării fără fir este același cu principiul de lucru al transformatorului. În încărcarea fără fir există emițător și receptor, sursa de curent alternativ de 220V 50Hz este transformată în curent alternativ de înaltă frecvență și această curent alternativ de înaltă frecvență este furnizată bobinei emițătorului, apoi creează câmp magnetic alternativ care taie bobina receptorului și determină producția de ieșire de curent alternativ. în bobina receptorului. Dar important pentru o încărcare wireless eficientă este menținerea frecvenței de rezonanță între emițător și receptor. Pentru a menține frecvențele rezonante, rețelele de compensare sunt adăugate de ambele părți. Apoi, în sfârșit, această alimentare de curent alternativ la partea receptorului sa redresat la curent continuu și a fost alimentată bateriei prin sistemul de gestionare a bateriei (BMS).

Încărcare wireless statică și dinamică

Pe baza aplicației, sistemele de încărcare fără fir pentru EV pot fi distinse în două categorii,

Încărcare statică fără fir
Încărcare dinamică fără fir

1. Încărcare statică fără fir

După cum indică și numele, vehiculul se încarcă când rămâne static. Deci, aici am putea parca pur și simplu EV la locul de parcare sau în garajul care este încorporat cu WCS. Transmițătorul este montat sub sol și receptorul este așezat în vehicul dedesubt. Pentru a încărca vehiculul, aliniați emițătorul și receptorul și lăsați-l la încărcare. Timpul de încărcare depinde de nivelul de alimentare cu sursă alternativă, distanța dintre emițător și receptor și dimensiunile pad-urilor acestora.

Acest SWCS este cel mai bine să fie construit în zone în care EV este parcat pentru un anumit interval de timp.

2. Sistem dinamic de încărcare fără fir (DWCS):

După cum indică numele, vehiculul va fi taxat în mișcare. Puterea se transferă prin aer de la un emițător staționar la bobina receptorului într-un vehicul în mișcare. Folosind autonomia de deplasare a DWCS EV ar putea fi îmbunătățită prin încărcarea continuă a bateriei sale în timp ce conduceți pe drumuri și autostrăzi. Reduce nevoia de stocare mare de energie, care reduce și mai mult greutatea vehiculului.

Tipuri de EVWCS

Pe baza tehnicilor de operare EVWCS poate fi clasificat în patru tipuri

Sistem capacitiv de încărcare fără fir (CWCS)
Sistem de încărcare fără fir cu unelte magnetice permanente (PMWC)
Sistem de încărcare fără fir inductiv (IWC)
Sistem de încărcare wireless inductiv rezonant (RIWC)

1. Sistem capacitiv de încărcare fără fir (CWCS)

Transferul wireless de energie între emițător și receptor se realizează prin intermediul curentului de deplasare cauzat de variația câmpului electric. În loc de magneți sau bobine ca emițător și receptor, condensatorii de cuplare sunt folosiți aici pentru transmisia fără fir a puterii. Tensiunea alternativă furnizată mai întâi circuitului de corecție a factorului de putere pentru a îmbunătăți eficiența și pentru a menține nivelurile de tensiune și pentru a reduce pierderile în timpul transmiterii puterii. Apoi, este alimentat la o punte H pentru generarea de tensiune de înaltă frecvență alternativă și această frecvență înaltă de curent alternativ este aplicată pe placa de transmisie, ceea ce determină dezvoltarea unui câmp electric oscilant care provoacă curent de deplasare la placa receptorului prin intermediul inducției electro-statice.

Tensiunea alternativă la partea receptorului este convertită în curent continuu pentru a alimenta bateria prin BMS prin redresoare și circuite de filtrare. Frecvența, tensiunea, dimensiunea condensatorilor de cuplare și spațiul de aer dintre emițător și receptor afectează cantitatea de putere transferată. Frecvența de funcționare este cuprinsă între 100 și 600 KHz.

2. Sistem de încărcare fără fir (PMWC) cu angrenaj magnetic permanent

Aici emițătorul și receptorul constau fiecare din înfășurarea armăturii și magneți permanenți sincronizați în interiorul înfășurării. La partea transmițătorului, funcționarea este similară cu funcționarea motorului. Când aplicăm curentul alternativ la înfășurarea emițătorului, acesta induce un cuplu mecanic pe magnetul emițătorului, cauzează rotația acestuia. Datorită schimbării interacțiunii magnetice a emițătorului, câmpul PM determină cuplul receptorului PM, ceea ce duce la rotația sa sincronă cu magnetul emițătorului. Acum, schimbarea câmpului magnetic permanent al receptorului determină producția de curent alternativ în înfășurare, adică receptorul acționează ca generator ca putere mecanică de intrare a receptorului PM transformată în ieșire electrică la înfășurarea receptorului. Cuplarea magneților permanenți rotativi este denumită angrenaj magnetic. Puterea CA generată la partea receptorului este alimentată la baterie după rectificare și filtrare prin intermediul convertoarelor de putere.

3. Sistem de încărcare fără fir inductiv (IWC)

Principiul de bază al IWC este legea inducției Faraday. Aici transmisia fără fir a puterii se realizează prin inducerea reciprocă a câmpului magnetic între emițător și bobina receptorului. Când sursa principală de curent alternativ aplicată bobinei emițătorului, aceasta creează un câmp magnetic alternativ care trece prin bobina receptorului și acest câmp magnetic deplasează electronii în bobina receptorului cauzând o ieșire de curent alternativ. Această ieșire de curent alternativ este rectificată și filtrată pentru a încărca sistemul de stocare a energiei EV. Cantitatea de energie transferată depinde de frecvență, inductanță reciprocă și distanța dintre bobina emițătorului și receptorului. Frecvența de funcționare a IWC este între 19 și 50 KHz.

4. Sistem de încărcare fără fir inductiv rezonant (RIWC)

Practic, rezonatoarele cu factor de calitate ridicat transmit energie la o rată mult mai mare, astfel încât, operând la rezonanță, chiar și cu câmpuri magnetice mai slabe putem transmite aceeași cantitate de putere ca în IWC. Puterea poate fi transferată pe distanțe lungi fără fire. Transferul maxim de putere peste aer are loc atunci când bobinele emițătorului și receptorului sunt reglate, adică ambele frecvențe rezonante ale bobinelor ar trebui să fie potrivite. Deci, pentru a obține frecvențe rezonante bune, rețelele de compensare suplimentare din serie și combinații paralele sunt adăugate bobinelor emițătorului și receptorului. Această rețea de compensare suplimentară, împreună cu îmbunătățirea frecvenței rezonante, reduce și pierderile suplimentare. Frecvența de funcționare a RIWC este între 10 și 150 KHz.

Încărcare fără fir a vehiculelor electrice

Încărcarea fără fir face ca EV să se încarce fără a fi nevoie de conectare. Dacă fiecare companie își creează propriile standarde pentru sistemele de încărcare fără fir care nu vor fi compatibile cu alte sisteme, atunci nu va fi un lucru bun. Deci, pentru a face încărcarea fără fir a EV mai ușor de utilizat Multe organizații internaționale precum International Electro Technical Commission (IEC), Society of Automotive Engineers

(SAE), Underwriters Laboratories (UL) Institutul de ingineri electrici și electronici (IEEE) lucrează la standarde.

SAE J2954 definește WPT pentru vehicule electrice ușoare și metodologie de aliniere. Conform acestui standard, nivelul 1 oferă o putere maximă de intrare de 3,7 Kw, nivelul 2 oferă 7,7 kW, nivelul 3 oferă 11 kW și nivelul 4 oferă 22 kW. Și eficiența țintă minimă trebuie să fie mai mare de 85% atunci când este aliniată. Garda la sol admisă trebuie să fie de până la 10 inci, iar toleranța laterală să fie de până la 4 inci. Cea mai preferabilă metodă de aliniere este triangularea magnetică care ajută să rămână în raza de încărcare în parcarea manuală și ajută la găsirea locurilor de parcare pentru vehiculele autonome.

Standardul SAE J1772 definește cuplajul de încărcare conductivă EV / PHEV.
Standardul SAE J2847 / 6 definește comunicarea între vehiculele încărcate fără fir și încărcătoarele EV fără fir.
Standardul SAE J1773 definește încărcarea cuplată inductiv EV.
Standardul SAE J2836 / 6 definește cazuri de utilizare pentru comunicații de încărcare fără fir pentru PEV.
Subiectul UL 2750 definește conturul investigației, pentru WEVCS.
IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 definește cerințele generale ale sistemelor EV WPT.
IEC 62827-2 Ed.1.0 definește WPT-Management: Managementul controlului dispozitivelor multiple.
IEC 63028 Ed.1.0 definește specificația sistemului de bază rezonant al alianței WPT-Air Fuel Alliance.

Companii dezvoltate în prezent și care lucrează la WCS

Grupul Evatran realizează încărcare fără conectare pentru vehicule electrice de pasageri precum Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf, Gen 1 Chevrolet Volt.
WiTricy Corporation realizează WCS pentru autoturisme și SUV-uri până acum lucrează cu Honda Motor Co. Ltd, Nissan, GM, Hyundai, Furukawa Electric.
Qualcomm Halo realizează WCS pentru pasageri, sport și mașini de curse și este achiziționat de corporația Witricity.
Hevo Power produce WCS pentru autoturisme
Bombardier Primove realizează WCS pentru autoturisme către SUV-uri.
Siemens și BMW realizează WCS pentru autoturisme.
Momentum Dynamic face din WCS Corporation flotă comercială și autobuz.
Conductix-Wampfler produce WCS pentru flota industrială și autobuz.

Provocări cu care se confruntă WEVCS

Pentru a instala stații de încărcare fără fir statice și dinamice pe drumuri, este necesară dezvoltarea de noi infrastructuri, deoarece amenajarea actuală nu este potrivită pentru instalații.
Necesitatea menținerii EMC, EMI și a frecvențelor conform standardelor pentru îngrijirea sănătății și siguranței umane.