Belaidė elektrinių transporto priemonių įkrovimo sistema (WEVCS)

Dienomis pasaulis pereina prie elektrifikuoto mobilumo, kad sumažintų teršalų išmetimą, kurį sukelia neatsinaujinantys iškastiniu kuru varomos transporto priemonės, ir būtų alternatyva brangiam degalui transportuoti. Tačiau elektra varomų transporto priemonių važiavimo nuotolis ir įkrovimo procesas yra du pagrindiniai klausimai, turintys įtakos jo pritaikymui tradicinėms transporto priemonėms.

Įdiegus „Wire“ įkrovimo technologiją, nebereikės valandų valandas laukti įkrovimo stotelėse, o dabar įkraukite savo transporto priemonę tiesiog pastatydami ją automobilių stovėjimo aikštelėje arba stovėdami prie garažo ar net važiuodami galite įkrauti elektrinę transporto priemonę. Šiuo metu mes labai gerai žinome belaidį duomenų, garso ir vaizdo signalų perdavimą, tad kodėl negalėtume perduoti energijos per orą.

Ačiū puikiam mokslininkui Nikolai Tesla už beribius nuostabius išradimus, kuriuose belaidis energijos perdavimas yra vienas iš jų. Belaidžio energijos perdavimo eksperimentą jis pradėjo 1891 m. Ir sukūrė „Tesla“ ritę. 1901 m. Pagrindinis tikslas sukurti naują belaidę energijos perdavimo sistemą „Tesla“ pradėjo kurti „Wardenclyffe“ bokštą didelei aukštos įtampos belaidžio energijos perdavimo stočiai. Liūdniausia yra patenkinti „Tesla“ skolas. 1917 m. Liepos 4 ^d. Bokštas buvo dinamizuotas ir nugriautas dėl laužo.

Pagrindinis belaidžio įkrovimo principas yra toks pats kaip transformatoriaus veikimo principas. Belaidžio įkrovimo metu yra siųstuvas ir imtuvas, 220 V 50Hz kintamosios srovės maitinimas paverčiamas aukšto dažnio kintamąja srove ir ši aukšto dažnio kintama srovė tiekiama į siųstuvo ritę, tada sukuria kintamą magnetinį lauką, kuris nutraukia imtuvo ritę ir sukelia kintamosios srovės išėjimą imtuvo ritėje. Tačiau svarbu efektyviam belaidžiui įkrovimui išlaikyti rezonanso dažnį tarp siųstuvo ir imtuvo. Norint išlaikyti rezonansinius dažnius, iš abiejų pusių pridedami kompensaciniai tinklai. Tada pagaliau ši kintamosios srovės imtuvo pusė pataisyta į nuolatinę įtampą ir per akumuliatoriaus valdymo sistemą (BMS) tiekiama į akumuliatorių.

Statinis ir dinaminis belaidis įkrovimas

Remiantis programa, belaidžio įkrovimo sistemas EV galima išskirti į dvi kategorijas:

Statinis belaidis įkrovimas
Dinaminis belaidis įkrovimas

1. Statinis belaidis įkrovimas

Kaip rodo pavadinimas, transporto priemonė apmokestinama, kai ji lieka statiška. Taigi čia mes galėtume paprasčiausiai pastatyti EV prie WCS esančioje aikštelėje arba garaže. Siųstuvas sumontuotas po žeme, o imtuvas išdėstytas transporto priemonės apačioje. Norėdami įkrauti transporto priemonę, išlyginkite siųstuvą ir imtuvą ir palikite jį krauti. Įkrovimo laikas priklauso nuo kintamosios srovės maitinimo lygio, atstumo tarp siųstuvo ir imtuvo bei jų trinkelių dydžio.

Šį SWCS geriausia statyti tose vietose, kur EV yra statomas tam tikrą laiko tarpą.

2. Dinaminė belaidžio įkrovimo sistema (DWCS):

Kaip rodo pavadinimas, transporto priemonė įkraunama judant. Galia perduodama oru iš stacionaraus siųstuvo į judančios transporto priemonės imtuvo ritę. Naudojant „DWCS EV“ važiavimo nuotolį galima pagerinti nuolat įkraunant jo akumuliatorių važiuojant keliais ir greitkeliais. Tai sumažina didelių energijos kaupimo poreikį, o tai dar labiau sumažina transporto priemonės svorį.

EVWCS tipai

Remiantis veikimo metodika, EVWCS gali būti skirstomi į keturis tipus

Talpinė belaidė įkrovimo sistema (CWCS)
Nuolatinė magnetinio krumpliaračio belaidžio įkrovimo sistema (PMWC)
Indukcinė belaidė įkrovimo sistema (IWC)
Rezonansinė indukcinė belaidžio įkrovimo sistema (RIWC)

1. Talpinė belaidė įkrovimo sistema (CWCS)

Belaidis energijos perdavimas tarp siųstuvo ir imtuvo vykdomas pernešimo srove, kurią sukelia elektrinio lauko kitimas. Vietoj magnetų ar ritinių, kaip siųstuvo ir imtuvo, belaidžiui energijos perdavimui čia naudojami jungiamieji kondensatoriai. Kintamosios srovės įtampa pirmiausia tiekiama į galios koeficiento korekcijos grandinę, siekiant padidinti efektyvumą ir išlaikyti įtampos lygį bei sumažinti nuostolius perduodant galią. Tada jis tiekiamas į H tiltą aukšto dažnio kintamosios įtampos generavimui ir šis aukšto dažnio kintamasis srovė yra pritaikoma perdavimo plokštei, kuri sukelia virpinančio elektrinio lauko išsivystymą, dėl kurio elektrostatinės indukcijos metu imtuvo plokštelėje atsiranda poslinkio srovė.

Kintamosios srovės įtampa imtuvo pusėje yra paverčiama nuolatine, kad maitintų bateriją per BMS lygintuvo ir filtro grandinėmis. Perduodamos galios kiekį įtakoja dažnis, įtampa, sujungimo kondensatorių dydis ir oro tarpas tarp siųstuvo ir imtuvo. Jo veikimo dažnis yra nuo 100 iki 600 KHz.

2. Nuolatinio magneto pavaros belaidžio įkrovimo sistema (PMWC)

Kiekvienas siųstuvas ir imtuvas susideda iš armatūros apvijos ir sinchronizuotų nuolatinių magnetų apvijos viduje. Siųstuvo pusėje veikimas yra panašus į variklio veikimą. Kai siųstuvo apvijai pritaikome kintamosios srovės srovę, tai sukasi siųstuvo magneto mechaninį sukimo momentą. Dėl magnetinio sąveikos keitiklio siųstuve PM laukas sukelia imtuvo PM sukimo momentą, dėl kurio jis sukasi sinchroniškai su siųstuvo magnetu. Dabar imtuvo nuolatinio magnetinio lauko pasikeitimas sukelia kintamosios srovės gamybą apvijoje, ty imtuvas veikia kaip generatorius kaip mechaninė įvesties imtuvo PM galia, paversta elektros išvestimi imtuvo apvijoje. Sukamųjų nuolatinių magnetų sujungimas vadinamas magnetine pavara. Sugeneruota kintamoji energija imtuvo pusėje tiekiama į akumuliatorių, kai ištaisoma ir filtruojama per maitinimo keitiklius.

3. Indukcinė belaidė įkrovimo sistema (IWC)

Pagrindinis IWC principas yra Faradėjaus indukcijos dėsnis. Čia bevielis energijos perdavimas pasiekiamas abipusiu magnetinio lauko indukcija tarp siųstuvo ir imtuvo ritės. Kai pagrindinis kintamosios srovės šaltinis yra įtrauktas į siųstuvo ritę, jis sukuria kintamosios srovės magnetinį lauką, kuris praeina per imtuvo ritę, ir šis magnetinis laukas juda imtuvo ritės elektronus, todėl kintamosios srovės galia. Ši kintamosios srovės išvestis ištaisoma ir filtruojama, kad būtų įkrauta EV energijos kaupimo sistema. Perduodamos galios kiekis priklauso nuo dažnio, abipusio induktyvumo ir atstumo tarp siųstuvo ir imtuvo ritės. IWC veikimo dažnis yra nuo 19 iki 50 KHz.

4. Rezonansinė indukcinė belaidžio įkrovimo sistema (RIWC)

Iš esmės rezonatoriai, turintys aukštą kokybės faktorių, energiją perduoda daug didesniu greičiu, todėl veikdami rezonansu, net esant silpnesniems magnetiniams laukams, mes galime perduoti tą patį energijos kiekį, kaip ir IWC. Galia be laidų gali būti perduodama dideliais atstumais. Maksimalus galios perdavimas oru įvyksta, kai yra sureguliuotos siųstuvo ir imtuvo ritės, ty abu ritės rezonansiniai dažniai turėtų būti suderinti. Taigi, norint gauti gerus rezonansinius dažnius, prie siųstuvo ir imtuvo ritės pridedami papildomi kompensaciniai tinklai iš eilės ir lygiagrečios kombinacijos. Šis papildomas kompensavimo tinklas kartu su rezonansinio dažnio pagerėjimu taip pat sumažina papildomus nuostolius. RIWC veikimo dažnis yra nuo 10 iki 150 KHz.

Belaidžio elektromobilio įkrovimas

Belaidis įkrovimas priverčia EV krauti nereikalaujant prijungti. Jei kiekviena įmonė nustato savo belaidžio įkrovimo sistemų standartus, kurie nebus suderinami su kitomis sistemomis, tai nebus gerai. Taigi, kad bevielis elektros energijos įkrovimas būtų patogesnis vartotojui. Daugelis tarptautinių organizacijų, pavyzdžiui, Tarptautinė elektrotechnikos komisija (IEC), Automobilių inžinierių draugija

(SAE), Underwriters Laboratories (UL) Elektros ir elektronikos inžinierių institutas (IEEE) dirba pagal standartus.

SAE J2954 apibrėžia WPT lengviems įskiepiams ir suderinimo metodikoms. Pagal šį standartą 1 lygio maksimali įėjimo galia yra 3,7 Kw, 2 lygio - 7,7 kW, 3 lygio - 11 kW, o 4 lygio - 22 kW. Minimalus tikslinis efektyvumas turi būti didesnis nei 85%, kai jis sulyginamas. Leistinas prošvaisa turėtų būti iki 10 colių, o leistinas nuokrypis nuo šono iki 4 colių. Geriausias derinimo metodas yra magnetinė trianguliacija, padedanti likti už įkrovimo ribų rankiniu būdu statant automobilį ir padedanti rasti autonominių transporto priemonių stovėjimo vietas.

SAE J1772 standartas apibrėžia EV / PHEV laidžiojo įkrovimo jungtį.
SAE J2847 / 6 standartas apibrėžia ryšį tarp belaidžių įkrautų transporto priemonių ir belaidžių EV įkroviklių.
SAE J1773 standartas apibrėžia EV induktyviai susietą įkrovimą.
SAE J2836 / 6 standartas apibrėžia PEV belaidžio įkrovimo ryšio naudojimo atvejus.
UL tema 2750 apibrėžia WEVCS tyrimo planą.
IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 apibrėžia EV WPT sistemų bendruosius reikalavimus.
IEC 62827-2 Ed.1.0 apibrėžia WPT valdymą: kelių įrenginių valdymo valdymas.
IEC 63028 Ed.1.0 apibrėžia WPT oro kuro aljanso rezonansinės bazinės sistemos specifikaciją.

Šiuo metu įmonės kuria ir dirba su WCS

„Evatran“ grupė gamina be įkrovimo pakrautus keleivinius automobilius, tokius kaip „Tesla Model S“, „BMW i3“, „Nissan Leaf“, „Gen 1“ „Chevrolet Volt“.
„WiTricy Corporation“ iki šiol gamina lengvųjų automobilių ir visureigių WCS ir dirba su „Honda Motor Co. Ltd“, „Nissan“, GM, „Hyundai“, „Furukawa Electric“.
„Qualcomm Halo “ gamina keleivinių, sportinių ir lenktyninių automobilių WCS, kurį įsigijo „Witricity“ korporacija.
„Hevo Power “ gamina lengvųjų automobilių WCS
„Bombardier Primove “ gamina lengvųjų automobilių WCS visureigiams.
„Siemens“ ir BMW gamina lengvųjų automobilių WCS.
„Momentum Dynamic “ kuria WCS Corporation komercinį parką ir autobusus.
„Conductix-Wampfler “ gamina WCS pramonės parkui ir autobusams.

Iššūkiai, su kuriais susiduria WEVCS

Norint keliuose įrengti statines ir dinamines belaidžio įkrovimo stoteles, reikia naujos infrastruktūros plėtros, nes dabartinė tvarka įrenginiams netinka.
Reikia išlaikyti EMS, EMI ir dažnius pagal žmonių sveikatos ir saugos standartus.