Система беспроводной зарядки электромобилей (wevcs)

В настоящее время мир переходит в сторону электрифицированной мобильности, чтобы сократить выбросы загрязняющих веществ, вызываемых невозобновляемыми автомобилями, работающими на ископаемом топливе, и предоставить альтернативу дорогостоящему топливу для транспорта. Но для электромобилей дальность поездки и процесс зарядки - две основные проблемы, влияющие на их распространение по сравнению с обычными автомобилями.

С внедрением технологии проводной зарядки больше не нужно ждать на зарядных станциях часами, теперь заряжайте свой автомобиль, просто припарковав его на парковочном месте или припарковав его в гараже, или даже во время вождения вы можете зарядить свой электромобиль. На данный момент мы очень хорошо знакомы с беспроводной передачей данных, аудио и видео сигналов, так почему мы не можем передавать энергию по воздуху?

Спасибо великому ученому Николе Тесла за его безграничные удивительные изобретения, в которых беспроводная передача энергии является одним из них. Он начал свой эксперимент по беспроводной передаче энергии в 1891 году и разработал катушку Тесла. В 1901 году с основной целью разработать новую систему беспроводной передачи энергии Тесла начал разработку башни Уорденклифф для большой станции беспроводной передачи энергии высокого напряжения. Самое печальное заключается в долги Satisfy Тесла, башня была взорвана и снесли на металлолом 4 июля - ^го 1917

Основной принцип беспроводной зарядки такой же, как и принцип работы трансформатора. В беспроводной зарядке есть передатчик и приемник, источник переменного тока 220 В, 50 Гц преобразуется в высокочастотный переменный ток, и этот высокочастотный переменный ток подается на катушку передатчика, затем он создает переменное магнитное поле, которое разрезает катушку приемника и вызывает выработку выходной мощности переменного тока. в катушке приемника. Но для эффективной беспроводной зарядки важно поддерживать резонансную частоту между передатчиком и приемником. Для поддержания резонансных частот с обеих сторон добавлены компенсационные сети. Затем, наконец, эта мощность переменного тока на стороне приемника выпрямляется до постоянного тока и подается в батарею через систему управления батареями (BMS).

Статическая и динамическая беспроводная зарядка

В зависимости от области применения системы беспроводной зарядки для электромобилей можно разделить на две категории:

Статическая беспроводная зарядка
Динамическая беспроводная зарядка

1. Статическая беспроводная зарядка

Как видно из названия, автомобиль заряжается, когда он остается неподвижным. Таким образом, здесь мы могли бы просто припарковать электромобиль на парковочном месте или в гараже, который оборудован WCS. Передатчик расположен под землей, а приемник - под ним. Чтобы зарядить автомобиль, совместите передатчик и приемник и оставьте его для зарядки. Время зарядки зависит от уровня мощности источника переменного тока, расстояния между передатчиком и приемником и размеров их контактных площадок.

Эту SWCS лучше всего устанавливать в местах, где электромобиль припаркован в течение определенного промежутка времени.

2. Динамическая система беспроводной зарядки (DWCS):

Как видно из названия, автомобиль заряжается во время движения. Мощность передается по воздуху от неподвижного передатчика к приемной катушке движущегося транспортного средства. Используя DWCS EV, можно увеличить дальность движения за счет непрерывной зарядки аккумулятора при движении по шоссе и шоссе. Это снижает потребность в большом накопителе энергии, что еще больше снижает вес автомобиля.

Типы EVWCS

По методике эксплуатации EVWCS можно разделить на четыре типа

Емкостная система беспроводной зарядки (CWCS)
Система беспроводной зарядки с постоянным магнитом (PMWC)
Индуктивная система беспроводной зарядки (IWC)
Система резонансной индуктивной беспроводной зарядки (RIWC)

1. Емкостная система беспроводной зарядки (CWCS)

Беспроводная передача энергии между передатчиком и приемником осуществляется посредством тока смещения, вызванного изменением электрического поля. Вместо магнитов или катушек в качестве передатчика и приемника здесь используются конденсаторы связи для беспроводной передачи энергии. Напряжение переменного тока сначала подается в схему коррекции коэффициента мощности для повышения эффективности и поддержания уровней напряжения, а также для уменьшения потерь при передаче энергии. Затем он подается на Н-мост для генерации высокочастотного переменного напряжения, и этот высокочастотный переменный ток подается на передающую пластину, что вызывает развитие колеблющегося электрического поля, которое вызывает ток смещения на пластине приемника посредством электростатической индукции.

Напряжение переменного тока на стороне приемника преобразуется в постоянное, чтобы питать батарею через BMS с помощью цепей выпрямителя и фильтра. Частота, напряжение, размер разделительных конденсаторов и воздушный зазор между передатчиком и приемником влияют на количество передаваемой мощности. Его рабочая частота составляет от 100 до 600 кГц.

2. Система беспроводной зарядки с постоянным магнитом (PMWC)

Здесь передатчик и приемник состоят из обмотки якоря и синхронизированных постоянных магнитов внутри обмотки. На стороне передатчика работа аналогична работе двигателя. Когда мы подаем переменный ток на обмотку передатчика, он создает механический крутящий момент на магните передатчика, вызывая его вращение. Из-за изменения магнитного взаимодействия в передатчике поле PM вызывает крутящий момент на PM приемника, в результате чего он вращается синхронно с магнитом передатчика. Теперь изменение постоянного магнитного поля приемника вызывает выработку переменного тока в обмотке, т.е. приемник действует как генератор, поскольку механическая мощность, поступающая на PM приемника, преобразуется в электрическую мощность на обмотке приемника. Муфта вращающихся постоянных магнитов называется магнитной передачей.. Сгенерированная мощность переменного тока на стороне приемника поступает в аккумулятор после выпрямления и фильтрации через преобразователи мощности.

3. Индуктивная система беспроводной зарядки (IWC)

Основным принципом IWC является закон индукции Фарадея. Здесь беспроводная передача энергии достигается за счет взаимной индукции магнитного поля между передатчиком и приемной катушкой. Когда основной источник переменного тока подается на катушку передатчика, он создает магнитное поле переменного тока, которое проходит через катушку приемника, и это магнитное поле перемещает электроны в катушке приемника, вызывая выход переменного тока. Этот выход переменного тока выпрямляется и фильтруется для зарядки системы накопления энергии электромобиля. Количество передаваемой мощности зависит от частоты, взаимной индуктивности и расстояния между передатчиком и катушкой приемника. Рабочая частота IWC составляет от 19 до 50 кГц.

4. Система резонансной индукционной беспроводной зарядки (RIWC)

В основном резонаторы с высоким коэффициентом качества передают энергию с гораздо большей скоростью, поэтому, работая в резонансе, даже с более слабыми магнитными полями мы можем передавать такое же количество энергии, как и в IWC. Мощность может передаваться на большие расстояния без проводов. Максимальная передача мощности по воздуху происходит, когда катушки передатчика и приемника настроены, т.е. резонансные частоты обеих катушек должны быть согласованы. Таким образом, чтобы получить хорошие резонансные частоты, к катушкам передатчика и приемника добавляются дополнительные схемы компенсации в последовательной и параллельной комбинациях. Эта дополнительная схема компенсации наряду с улучшением резонансной частоты также снижает дополнительные потери. Рабочая частота RIWC составляет от 10 до 150 кГц.

Беспроводная зарядка электромобилей

Беспроводная зарядка позволяет электромобилю заряжаться без подключения к электросети. Если каждая компания будет устанавливать свои собственные стандарты для систем беспроводной зарядки, которые не будут совместимы с другими системами, это не будет хорошо. Таким образом, чтобы сделать беспроводную зарядку электромобилей более удобной для пользователя Многие международные организации, такие как Международная электротехническая комиссия (IEC), Общество автомобильных инженеров

(SAE), Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) Underwriters Laboratories (UL) работают над стандартами.

SAE J2954 определяет WPT для электромобилей малой грузоподъемности и методологию регулировки. В соответствии с этим стандартом, уровень 1 предлагает максимальную входную мощность 3,7 кВт, уровень 2 - 7,7 кВт, уровень 3 - 11 кВт, а уровень 4 - 22 кВт. И минимальная целевая эффективность при согласовании должна быть больше 85%. Допустимый дорожный просвет должен составлять до 10 дюймов, а допуск из стороны в сторону - до 4 дюймов. Наиболее предпочтительным методом выравнивания является магнитная триангуляция, которая помогает оставаться в пределах диапазона заряда при ручной парковке и помогает найти места для парковки автономных транспортных средств.

Стандарт SAE J1772 определяет проводящий переходник заряда EV / PHEV.
Стандарт SAE J2847 / 6 определяет связь между беспроводными заряженными автомобилями и беспроводными зарядными устройствами для электромобилей.
Стандарт SAE J1773 определяет индуктивно связанную зарядку электромобилей.
Стандарт SAE J2836 / 6 определяет варианты использования беспроводной зарядки для PEV.
Тема UL 2750 определяет план исследования для WEVCS.
IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 определяет общие требования к системам EV WPT.
МЭК 62827-2 ред. 1.0 определяет WPT-Management: управление контролем нескольких устройств.
Стандарт IEC 63028 Ed.1.0 определяет спецификацию резонансной базовой системы БПЭ-Воздушно-топливного союза.

Компании, которые в настоящее время разрабатывают и работают над WCS

Группа Evatran производит беспроводную зарядку для легковых электромобилей, таких как Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf, Chevrolet Volt первого поколения.
WiTricy Corporation производит WCS для легковых автомобилей и внедорожников, до сих пор она работает с Honda Motor Co. Ltd, Nissan, GM, Hyundai, Furukawa Electric.
Qualcomm Halo создает WCS для пассажирских, спортивных и гоночных автомобилей и приобретается корпорацией Witricity.
Hevo Power делает WCS для легковых автомобилей
Bombardier Primove производит WCS для легковых автомобилей и внедорожников.
Siemens и BMW создают WCS для легковых автомобилей.
Momentum Dynamic производит коммерческий флот и автобусы WCS Corporation.
Conductix-Wampfler производит WCS для промышленного парка и автобусов.

Проблемы, с которыми сталкивается WEVCS

Для установки статических и динамических станций беспроводной зарядки на дорогах требуется развитие новой инфраструктуры, поскольку нынешнее расположение не подходит для таких установок.
Необходимо поддерживать электромагнитную совместимость, электромагнитные помехи и частоты в соответствии со стандартами, касающимися здоровья и безопасности человека.