Langaton sähköajoneuvojen latausjärjestelmä (wevcs)

Nyt päivien maailma on siirtymässä kohti sähköistettyä liikkuvuutta vähentämään uusiutumattomien fossiilisilla polttoaineilla toimivien ajoneuvojen aiheuttamia epäpuhtauspäästöjä ja tarjoamaan vaihtoehdon kalliille polttoaineelle kuljetukseen. Mutta sähköajoneuvoissa matkustusetäisyys ja latausprosessi ovat kaksi pääkysymystä, jotka vaikuttavat sen käyttöönottoon tavanomaisissa ajoneuvoissa.

Johdollisen lataustekniikan käyttöönoton ansiosta sinun ei tarvitse enää odottaa latausasemilla tuntikausia. Lataa nyt ajoneuvosi pysäköimällä se vain pysäköintialueelle tai pysäköimällä autotalliin tai jopa ajaessasi voit ladata sähköajoneuvosi. Tästä lähtien olemme hyvin perehtyneet datan, ääni- ja videosignaalien langattomaan siirtoon, joten miksi emme voi siirtää valtaa ilman kautta.

Kiitos suurelle tutkija Nikola Teslalle hänen rajattomista hämmästyttävistä keksinnöistään, joissa langaton virransiirto on yksi niistä. Hän aloitti langattoman voimansiirron kokeilunsa vuonna 1891 ja kehitti Tesla-kelan. Tesla aloitti Wardenclyffe-tornin kehittämisen suurelle suurjännitteiselle langattomalle energiansiirtoasemalle vuonna 1901 ensisijaisen tavoitteenaan kehittää uusi langaton voimansiirtojärjestelmä. Surullisinta osa on tyydyttää Teslan veloista, torni dynamited ja purettiin romuksi 4. heinäkuuta ^th 1917

Langattoman latauksen perusperiaate on sama kuin muuntajan toimintaperiaate. Langattomassa latauksessa on lähetin ja vastaanotin, 220 V: n 50 Hz: n vaihtovirtalähde muunnetaan suurtaajuuksiseksi vaihtovirraksi ja tämä korkeataajuinen vaihtovirta syötetään lähetinkäämiön, sitten se luo vuorotellen magneettikentän, joka katkaisee vastaanottimen kelan ja aiheuttaa vaihtovirran tuotannon vastaanottimen kelassa. Mutta tehokkaan langattoman latauksen tärkeä asia on ylläpitää lähettimen ja vastaanottimen välistä resonanssitaajuutta. Resonanssitaajuuksien ylläpitämiseksi molemmille puolille lisätään kompensointiverkot. Lopuksi tämä vastaanottimen puolella oleva vaihtovirta tasaantui tasavirraksi ja syötetään akkuun BMS-järjestelmän kautta.

Staattinen ja dynaaminen langaton lataus

Sovelluksen perusteella langattomat sähköautojen latausjärjestelmät voidaan jakaa kahteen luokkaan,

1. Staattinen langaton lataus
2. Dynaaminen langaton lataus

1. Staattinen langaton lataus

Kuten nimestä käy ilmi, ajoneuvo ladataan, kun se pysyy staattisena. Joten täällä voimme yksinkertaisesti pysäköidä EV: n pysäköintipaikalle tai autotalliin, joka on yhdistetty WCS: ään. Lähetin on asennettu maan alle ja vastaanotin on järjestetty ajoneuvon alle. Ajoneuvon lataaminen kohdista lähetin ja vastaanotin ja jätä se latautumaan. Latausaika riippuu vaihtovirtalähteen tehotasosta, lähettimen ja vastaanottimen välisestä etäisyydestä ja niiden tyynyistä.

Tämä SWCS on paras rakentaa alueille, joilla EV on pysäköity tietylle aikavälille.

2. Dynaaminen langaton latausjärjestelmä (DWCS):

Kuten nimestä käy ilmi, ajoneuvo ladataan liikkeessä. Teho siirtyy ilman yli paikallaan olevasta lähettimestä liikkuvan ajoneuvon vastaanottokäämit. DWCS EV: n käyttöetäisyyttä voitaisiin parantaa lataamalla akkua jatkuvasti ajettaessa tiellä ja moottoriteillä. Se vähentää tarvetta suurelle energian varastoinnille, mikä vähentää edelleen ajoneuvon painoa.

EVWCS-tyypit

Toimintatekniikoiden perusteella EVWCS voidaan luokitella neljään tyyppiin

1. Kapasitiivinen langaton latausjärjestelmä (CWCS)
2. Langaton pysyvä magneettisen vaihteen latausjärjestelmä (PMWC)
3. Langaton induktiivinen latausjärjestelmä (IWC)
4. Resonanssi-induktiivinen langaton latausjärjestelmä (RIWC)

1. Kapasitiivinen langaton latausjärjestelmä (CWCS)

Langaton energian siirto lähettimen ja vastaanottimen välillä tapahtuu siirtovirran avulla, jonka aiheuttaa sähkökentän vaihtelu. Lähettimen ja vastaanottimen magneettien tai kelojen sijasta kytkentäkondensaattoreita käytetään tässä virran langattomaan siirtoon. Vaihtojännite syötettiin ensin tehokertoimen korjauspiiriin tehokkuuden parantamiseksi ja jännitetasojen ylläpitämiseksi sekä häviöiden vähentämiseksi samalla kun lähetetään tehoa. Sitten se syötetään H-siltaan suurtaajuisen vaihtojännitteen muodostamista varten ja tämä korkeataajuinen vaihtovirta syötetään lähetyslevyyn, mikä aiheuttaa värähtelevän sähkökentän kehittymisen, joka aiheuttaa siirtovirtaa vastaanottolevyssä sähköstaattisen induktion avulla.

AC-jännite vastaanottimen puolella muunnetaan tasavirraksi syöttämään akkua BMS: n kautta tasasuuntaaja- ja suodatinpiireillä. Kytkentäkondensaattoreiden taajuus, jännite, koko ja lähettimen ja vastaanottimen välinen ilmarako vaikuttavat siirrettyyn tehoon. Sen toimintataajuus on välillä 100-600 KHz.

2. Pysyvä magneettivaihteiden langaton latausjärjestelmä (PMWC)

Tällöin lähetin ja vastaanotin koostuvat kumpikin käämityksestä ja käämin sisällä olevista synkronoiduista kestomagneeteista. Lähettimen puolella toiminta on samanlainen kuin moottorin toiminta. Kun käytämme vaihtovirtaa lähettimen käämitykseen, se aiheuttaa mekaanisen vääntömomentin lähettimen magneetissa ja aiheuttaa sen pyörimisen. Lähettimen magneettisen vuorovaikutuksen muutoksen vuoksi PM-kenttä aiheuttaa vääntömomentin vastaanottimen PM: ssä, mikä johtaa sen pyörimiseen synkronisesti lähettimen magneetin kanssa. Nyt muutos vastaanottimen pysyvässä magneettikentässä aiheuttaa vaihtovirran tuotannon käämityksessä, ts. Vastaanotin toimii generaattorina vastaanottimen PM: n mekaanisena syötteenä muunnettuna sähkötehoksi vastaanottimen käämityksessä. Pyörivien kestomagneettien kytkentää kutsutaan magneettiseksi vaihteeksi. Syntynyt vaihtovirta vastaanottimen puolella syötetään akkuun tasasuuntaajan ja suodattimen läpi muuntajien kautta.

3. Induktiivinen langaton latausjärjestelmä (IWC)

IWC: n perusperiaate on Faradayn induktiolaki. Tässä langaton tehonsiirto saavutetaan magneettikentän keskinäisellä induktiolla lähettimen ja vastaanottimen kelan välillä. Kun lähettimen kelaan syötetty päävirtalähde syöttää AC-magneettikentän, joka kulkee vastaanottokelan läpi, ja tämä magneettikenttä siirtää elektronit vastaanottokelassa aiheuttaen vaihtovirran. Tämä vaihtovirtaulostulo korjataan ja suodatetaan lataamaan sähköenergian varastointijärjestelmä. Siirretyn tehon määrä riippuu taajuudesta, keskinäisestä induktanssista ja lähettimen ja vastaanottimen kelan välisestä etäisyydestä. IWC: n toimintataajuus on välillä 19-50 KHz.

4. Resonanssi-induktiivinen langaton latausjärjestelmä (RIWC)

Pohjimmiltaan korkealla laatutekijällä varustetut resonaattorit lähettävät energiaa paljon nopeammin, joten toimimalla resonanssilla, jopa heikommilla magneettikentillä, voimme lähettää saman määrän tehoa kuin IWC: ssä. Teho voidaan siirtää pitkiä matkoja ilman johtoja. Suurin tehonsiirto ilmassa tapahtuu, kun lähettimen ja vastaanottimen kelat on viritetty, ts. Molempien kelojen resonanssitaajuudet tulisi sovittaa yhteen. Joten hyvien resonanssitaajuuksien saamiseksi lähetin- ja vastaanotinkeloihin lisätään sarjassa ja rinnakkaisyhdistelmissä ylimääräisiä kompensointiverkkoja. Tämä ylimääräinen kompensointiverkko yhdessä resonanssitaajuuden parantumisen kanssa vähentää myös lisähäviöitä. RIWC: n toimintataajuus on välillä 10 - 150 KHz.

Langaton sähköajoneuvojen lataus

Langaton lataus saa EV: n latautumaan ilman liitäntää. Jos jokainen yritys tekee omat standardinsa langattomille latausjärjestelmille, jotka eivät ole yhteensopivia muiden järjestelmien kanssa, se ei ole hyvä asia. Joten langattoman sähköautojen lataamisen käyttäjäystävällisemmäksi Monet kansainväliset organisaatiot, kuten International Electro Technical Commission (IEC), Automotive Engineers Society

(SAE), Underwriters Laboratories (UL) Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) työskentelevät standardien parissa.

• SAE J2954 määrittelee WPT: n kevyille laajennuksille ja kohdistusmenetelmille. Tämän standardin mukaan taso 1 tarjoaa enimmäistulotehon 3,7 kW, taso 2 tarjoaa 7,7 kW, taso 3 tarjoaa 11 kW ja taso 4 22 kW. Ja vähimmäistavoitetehokkuuden on oltava yli 85% tasattuna. Sallitun maavaran tulisi olla korkeintaan 10 tuumaa ja sivuttain toleranssi enintään 4 tuumaa. Edullisin kohdistusmenetelmä on magneettinen kolmiomittaus, joka auttaa pysymään latausalueella manuaalisessa pysäköinnissä ja auttaa löytämään pysäköintipaikkoja autonomisille ajoneuvoille.

• SAE J1772 -standardi määrittelee EV / PHEV-johtavan latausliittimen.
• SAE J2847 / 6 -standardi määrittelee tiedonsiirron langattomasti ladattujen ajoneuvojen ja langattomien EV-laturien välillä.
• SAE J1773 -standardi määrittelee EV-induktiivisesti kytketyn latauksen.
• SAE J2836 / 6 -standardi määrittelee käyttötapaukset langattomalle latausyhteydelle PEV: lle.
• UL-aihe 2750 määrittelee tutkimuksen pääpiirteet WEVCS: lle.
• IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 määrittelee EV WPT -järjestelmien yleiset vaatimukset.
• IEC 62827-2 Ed.1.0 määrittelee WPT-hallinnan: monen laitteen hallinnan.
• IEC 63028 Ed.1.0 määrittelee WPT-Air Fuel Alliance Resonant Baseline -järjestelmän määrittelyn.

Yritykset, jotka ovat tällä hetkellä kehittäneet ja työskentelevät WCS: n parissa

• Evatran-konserni valmistaa pistotonta latausta henkilöautoihin, kuten Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf, Gen 1 Chevrolet Volt.
• WiTricy Corporation valmistaa WCS: ää henkilöautoille ja maastoautoille, ja se on toistaiseksi työskennellyt Honda Motor Co.Ltd: n, Nissanin, GM: n, Hyundain, Furukawa Electricin kanssa.
• Qualcomm Halo valmistaa WCS: ää matkustaja-, urheilu- ja kilpa-autoille, ja Witricity Corporation ostaa sen.
• Hevo Power tekee WCS: ää henkilöautoille
• Bombardier Primove tekee WCS: ää henkilöautoille maastoautoihin.
• Siemens ja BMW tekevät WCS: ää henkilöautoille.
• Momentum Dynamic valmistaa WCS Corporationin kaupallista laivastoa ja linja-autoja.
• Conductix-Wampfler valmistaa WCS: ää teollisuuden laivastolle ja linja -autoille.

WEVCS: n kohtaamat haasteet

• Staattisten ja dynaamisten langattomien latausasemien asentamiseksi teille tarvitaan uutta infrastruktuurin kehittämistä, koska nykyinen järjestely ei sovellu asennuksiin.
• Tarve ylläpitää EMC, EMI ja taajuudet ihmisten terveyttä ja turvallisuutta koskevan normin mukaisesti.