- Statično in dinamično brezžično polnjenje
- Vrste EVWCS
- Brezžično polnjenje električnih vozil
- Podjetja, ki so trenutno razvita in delajo na WCS
- Izzivi, s katerimi se sooča WEVCS
Zdaj se svet premika k elektrificirani mobilnosti, da bi zmanjšal emisije onesnaževal, ki jih povzročajo neobnovljiva vozila s fosilnimi gorivi, in ponudil alternativo dragemu gorivu za prevoz. Toda pri električnih vozilih sta glavna področja potovanja in postopek polnjenja dva glavna vprašanja, ki vplivata na njegovo sprejetje nad običajnimi vozili.
Z uvedbo tehnologije polnjenja Wire, brez več ur čakanja na polnilnih postajah, zdaj napolnite vozilo tako, da ga parkirate samo na parkirnem mestu, parkirate v garaži ali celo med vožnjo polnite električno vozilo. Zdaj že dobro poznamo brezžični prenos podatkov, avdio in video signalov, zakaj ne bi mogli prenašati moči po zraku.
Hvala velikemu znanstveniku Nikoli Tesli za njegove neomejene neverjetne izume, pri katerih je brezžični prenos moči eden izmed njih. Leta 1891 je začel svoj eksperiment na področju brezžičnega prenosa moči in razvil Teslovo tuljavo. Leta 1901 je Tesla s primarnim ciljem razviti nov sistem brezžičnega prenosa električne energije začel razvijati stolp Wardenclyffe za veliko visokonapetostno postajo za brezžični prenos energije. Najbolj žalostno del je, da dolgove zadovoljiti Tesle, je bil stolp dynamited in porušili za ostanki 4. julija th 1917
Osnovno načelo brezžičnega polnjenja je enako kot princip delovanja transformatorja. Pri brezžičnem polnjenju obstajajo oddajnik in sprejemnik, 220V 50Hz AC napajalnik se pretvori v visokofrekvenčni izmenični tok in ta visokofrekvenčni izmenični tok se dobavi v tuljavo oddajnika, nato pa ustvari izmenično magnetno polje, ki preseka sprejemno tuljavo in povzroči proizvodnjo izmenične moči v sprejemni tuljavi. Toda za učinkovito brezžično polnjenje je pomembno ohraniti resonančno frekvenco med oddajnikom in sprejemnikom. Za vzdrževanje resonančnih frekvenc so na obeh straneh dodana kompenzacijska omrežja. Nato se ta AC na strani sprejemnika odpravi na enosmerni tok in napaja v baterijo prek sistema za upravljanje baterij (BMS).
Statično in dinamično brezžično polnjenje
Na podlagi aplikacije lahko sisteme brezžičnega polnjenja za EV razdelimo v dve kategoriji,
- Statično brezžično polnjenje
- Dinamično brezžično polnjenje
1. Statično brezžično polnjenje
Kot že ime pove, se vozilo napolni, ko ostane statično. Tu bi lahko preprosto parkirali EV na parkirišču ali v garaži, ki je vgrajena v WCS. Oddajnik je nameščen pod zemljo, sprejemnik pa spodaj. Za polnjenje vozila poravnajte oddajnik in sprejemnik in ga pustite za polnjenje. Čas polnjenja je odvisen od ravni napajalnega napajanja, razdalje med oddajnikom in sprejemnikom ter velikosti njihovih ploščic.
Ta SWCS je najbolje graditi na območjih, kjer je EV parkiran za določen časovni interval.
2. Dinamični sistem za brezžično polnjenje (DWCS):
Kot že ime pove, se vozilo med vožnjo polni. Moč se prenaša po zraku iz mirujočega oddajnika na sprejemniško tuljavo v vozilu, ki se premika. Z uporabo DWCS EV bi lahko potovalni doseg izboljšali z nenehnim polnjenjem akumulatorja med vožnjo po cestiščih in avtocestah. Zmanjšuje potrebo po velikem shranjevanju energije, kar dodatno zmanjša težo vozila.
Vrste EVWCS
Na podlagi tehnik delovanja lahko EVWCS razvrstimo v štiri vrste
- Kapacitivni brezžični sistem za polnjenje (CWCS)
- Sistem brezžičnega polnjenja s trajnim magnetnim orodjem (PMWC)
- Induktivni brezžični sistem za polnjenje (IWC)
- Resonančni induktivni brezžični sistem za polnjenje (RIWC)
1. Kapacitivni brezžični sistem za polnjenje (CWCS)
Brezžični prenos energije med oddajnikom in sprejemnikom se izvede s pomočjo premičnega toka, ki ga povzroči sprememba električnega polja. Namesto magnetov ali tuljav kot oddajnika in sprejemnika se tukaj za brezžični prenos moči uporabljajo sklopni kondenzatorji. AC napetost se najprej dobavi v vezje za korekcijo faktorja moči, da se izboljša učinkovitost in ohrani raven napetosti ter zmanjšajo izgube med oddajanjem moči. Nato se napaja na H-most za generiranje visokofrekvenčne izmenične napetosti in ta visokofrekvenčni izmenični tok se aplicira na oddajno ploščo, kar povzroči razvoj nihajočega električnega polja, ki povzroča premik toka na sprejemni plošči s pomočjo elektrostatične indukcije.
AC napetost na strani sprejemnika se pretvori v enosmerno napetost za napajanje akumulatorja prek BMS prek usmerniških in filtrirnih vezij. Frekvenca, napetost, velikost sklopnih kondenzatorjev in zračna reža med oddajnikom in sprejemnikom vplivajo na količino prenesene moči. Njegova delovna frekvenca je med 100 in 600 KHz.
2. Sistem brezžičnega polnjenja s trajnim magnetom (PMWC)
Tu sta oddajnik in sprejemnik sestavljena iz navitja armature in sinhroniziranih trajnih magnetov znotraj navitja. Na strani oddajnika je delovanje podobno kot delovanje motorja. Ko uporabimo izmenični tok na navitje oddajnika, povzroči mehanski navor na magnetu oddajnika in povzroči njegovo vrtenje. Zaradi spremembe magnetne interakcije v oddajniku polje PM povzroči navor na sprejemniku PM, kar povzroči njegovo vrtenje sinhrono z magnetom oddajnika. Zdaj sprememba v stalnem magnetnem polju sprejemnika povzroči nastanek izmeničnega toka v navitju, tj. Sprejemnik deluje kot generator kot mehanski vhod moči sprejemnika PM, pretvorjen v električni izhod na navitju sprejemnika. Sklopka vrtečih se trajnih magnetov se imenuje magnetno orodje. Proizvedena izmenična moč na strani sprejemnika se napaja v baterijo po popravku in filtriranju skozi pretvornike moči.
3. Induktivni brezžični sistem za polnjenje (IWC)
Osnovno načelo IWC je Faradayev zakon indukcije. Tu se brezžični prenos moči doseže z medsebojno indukcijo magnetnega polja med oddajnikom in sprejemnikom. Ko glavna napajalna napetost, ki se nanaša na tuljavo oddajnika, ustvari izmenično magnetno polje, ki prehaja skozi sprejemniško tuljavo in to magnetno polje premika elektrone v sprejemni tuljavi in povzroči izhodno moč izmeničnega toka. Ta AC izhod je popravljen in filtriran, da napolni sistem za shranjevanje energije EV. Količina prenesene moči je odvisna od frekvence, medsebojne induktivnosti in razdalje med tuljavo oddajnika in sprejemnika. Delovna frekvenca IWC je med 19 in 50 KHz.
4. Resonančni induktivni brezžični sistem za polnjenje (RIWC)
V bistvu resonatorji z visokim faktorjem kakovosti prenašajo energijo z veliko višjo hitrostjo, zato lahko z delovanjem v resonanci tudi s šibkejšimi magnetnimi polji oddajamo enako količino moči kot v IWC. Moč je mogoče prenesti na velike razdalje brez žic. Maksimalen prenos moči po zraku se zgodi, ko so nastavljene tuljave oddajnika in sprejemnika, tj. Obe resonančni frekvenci tuljave bi morali biti usklajeni. Da bi dobili dobre resonančne frekvence, so v oddajne in sprejemne tuljave dodana dodatna kompenzacijska omrežja v seriji in vzporedne kombinacije. Ta dodatna kompenzacijska omrežja skupaj z izboljšanjem resonančne frekvence zmanjšujejo tudi dodatne izgube. Delovna frekvenca RIWC je med 10 in 150 KHz.
Brezžično polnjenje električnih vozil
Brezžično polnjenje omogoča polnjenje EV brez potrebe po vtiču. Če vsako podjetje oblikuje lastne standarde za sisteme brezžičnega polnjenja, ki ne bodo združljivi z drugimi sistemi, potem to ne bo dobro. Torej, da bi bilo brezžično polnjenje EV bolj uporabniško prijazno Številne mednarodne organizacije, kot je International Electro Technical Commission (IEC), Društvo avtomobilskih inženirjev
(SAE), Laboratoriji za zavarovalništvo (UL) Inštitut za inženirje elektrotehnike in elektronike (IEEE) delajo na standardih.
- SAE J2954 opredeljuje WPT za lahka vtična električna vozila in metodologijo poravnave. V skladu s tem standardom nivo 1 ponuja največjo vhodno moč 3,7 Kw, nivo 2 ponuja 7,7 kW, nivo 3 ponuja 11 kW in nivo 4 ponuja 22 kW. In minimalna ciljna učinkovitost mora biti večja od 85%, če je usklajena. Dovoljena oddaljenost od tal mora biti do 10 palcev, odstopanje od strani do strani pa do 4 palca. Najbolj zaželena metoda poravnave je magnetna triangulacija, ki pomaga ostati znotraj območja polnjenja pri ročnem parkiranju in pomaga pri iskanju parkirnih mest za avtonomna vozila.
- Standard SAE J1772 opredeljuje prevodno spojno sponko EV / PHEV.
- Standard SAE J2847 / 6 opredeljuje komunikacijo med brezžičnimi polnjenimi vozili in brezžičnimi polnilniki EV.
- Standard SAE J1773 opredeljuje EV induktivno sklopljeno polnjenje.
- Standard SAE J2836 / 6 opredeljuje primere uporabe za brezžično polnjenje za PEV.
- Predmet UL 2750 opredeljuje oris preiskave za WEVCS.
- IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 opredeljuje splošne zahteve za sisteme EV WPT.
- IEC 62827-2 Ed.1.0 opredeljuje upravljanje WPT: upravljanje z več napravami.
- IEC 63028 Ed.1.0 opredeljuje specifikacijo resonančnega osnovnega sistema WPT-Air Fuel Alliance.
Podjetja, ki so trenutno razvita in delajo na WCS
- Skupina Evatran izdeluje polnjenje brez napajanja za potniške EV, kot so Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf, Gen 1 Chevrolet Volt.
- WiTricy Corporation izdeluje WCS za osebna vozila in športna terenska vozila do zdaj sodeluje s podjetji Honda Motor Co. Ltd, Nissan, GM, Hyundai in Furukawa Electric.
- Qualcomm Halo izdeluje WCS za potniške, športne in dirkalne avtomobile, prevzela pa ga je korporacija Witricity.
- Hevo Power izdeluje WCS za osebna vozila
- Bombardier Primove izdeluje WCS za osebna vozila do SUV vozil.
- Siemens in BMW izdelujeta WCS za osebna vozila.
- Momentum Dynamic izdeluje komercialni vozni park in avtobuse podjetja WCS Corporation.
- Conductix-Wampfler izdeluje WCS za industrijsko floto in avtobuse.
Izzivi, s katerimi se sooča WEVCS
- Za namestitev statičnih in dinamičnih brezžičnih polnilnic na cestah je potreben nov razvoj infrastrukture, saj trenutna ureditev za naprave ni primerna.
- Potreba po vzdrževanju EMC, EMI in frekvenc v skladu s standardi za skrb za zdravje in varnost ljudi.