Trådløst ladesystem for elektriske kjøretøy (wevcs)

Nå om dagen skifter verden mot elektrifisert mobilitet for å redusere utslippene av forurensende stoffer forårsaket av ikke-fornybare fossile drivstoffbiler og for å gi alternativet til dyrt drivstoff for transport. Men for elektriske biler er kjøreområdet og ladeprosessen de to viktigste problemene som påvirker adopsjonen over konvensjonelle biler.

Med introduksjonen av Wire-ladeteknologi, ikke lenger ventetid på ladestasjoner i flere timer, får du nå ladet bilen din ved å bare parkere den på parkeringsplassen eller ved å parkere i garasjen din, eller til og med mens du kjører, kan du lade elbilen. Fra nå av er vi veldig kjent med trådløs overføring av data-, lyd- og videosignaler, så hvorfor kan vi ikke overføre strøm via luften.

Takk til god forsker Nikola Tesla for hans ubegrensede fantastiske oppfinnelser der trådløs kraftoverføring er en av dem. Han startet eksperimentet med trådløs kraftoverføring i 1891 og utviklet Tesla-spolen. I 1901 med det primære målet om å utvikle et nytt trådløst kraftoverføringssystem startet Tesla utviklingen av Wardenclyffe Tower for en stor høyspent trådløs energitransmisjonsstasjon. Den tristeste er å tilfredsstille Teslas gjeld, ble tårnet dynamitt og revet for skrap den 4. juli ^th 1917

Grunnleggende prinsipp for trådløs lading er det samme som transformatorens arbeidsprinsipp. Ved trådløs lading er det sender og mottaker, 220V 50Hz vekselstrømforsyning blir konvertert til høyfrekvent vekselstrøm, og denne høyfrekvente vekselstrømmen blir levert til senderspolen, så skaper det vekslende magnetfelt som kutter mottakerspolen og forårsaker produksjonen av vekselstrøm. i mottakerspole. Men det viktige for effektiv trådløs lading er å opprettholde resonansfrekvensen mellom sender og mottaker. For å opprettholde resonansfrekvensene legges kompensasjonsnettverk til på begge sider. Så endelig ble denne vekselstrømmen på mottakersiden rettet opp til DC og matet til batteriet via Battery Management System (BMS).

Statisk og dynamisk trådløs lading

Basert på applikasjonen kan trådløse ladesystemer for EV skilles inn i to kategorier,

Statisk trådløs lading
Dynamisk trådløs lading

1. Statisk trådløs lading

Som navnet indikerer, blir kjøretøyet ladet når det forblir statisk. Så her kan vi bare parkere EV på parkeringsplassen eller i garasjen som er innlemmet i WCS. Senderen er montert under bakken og mottakeren er ordnet i kjøretøyets under. For å lade kjøretøyet må du justere senderen og mottakeren og la den stå for lading. Ladetiden avhenger av strømforsyningsnivået, avstanden mellom senderen og mottakeren og deres padstørrelse.

Denne SWCS er best å bygge i områder der EV parkeres i et bestemt tidsintervall.

2. Dynamisk trådløst ladesystem (DWCS):

Som navnet indikerer her, blir kjøretøy ladet mens de er i bevegelse. Kraften overføres over luften fra en stasjonær sender til mottakerspolen i et kjøretøy i bevegelse. Ved å bruke DWCS EVs kjøreområde kan forbedres med kontinuerlig lading av batteriet mens du kjører på veier og motorveier. Det reduserer behovet for stor energilagring som ytterligere reduserer vekten til kjøretøyet.

Typer EVWCS

Basert på driftsteknikker kan EVWCS klassifiseres i fire typer

Kapasitivt trådløst ladesystem (CWCS)
Permanent trådløst ladesystem for magnetisk utstyr (PMWC)
Induktivt trådløst ladesystem (IWC)
Resonant induktivt trådløst ladesystem (RIWC)

1. Kapasitivt trådløst ladesystem (CWCS)

Trådløs overføring av energi mellom sender og mottaker oppnås ved hjelp av forskyvningsstrøm forårsaket av variasjonen i elektrisk felt. I stedet for magneter eller spoler som sender og mottaker, brukes koblingskondensatorer her for trådløs kraftoverføring. AC-spenningen ble først levert til effektfaktorkorrigeringskrets for å forbedre effektiviteten og for å opprettholde spenningsnivåene og for å redusere tapene mens strømmen overføres. Deretter leveres den til en H-bro for høyfrekvent vekselstrømsgenerering, og denne høyfrekvente vekselstrømmen påføres overføringsplaten som forårsaker utvikling av svingende elektrisk felt som forårsaker forskyvningsstrøm ved mottakerplaten ved hjelp av elektrostatisk induksjon.

AC-spenningen på mottakersiden konverteres til DC for å føre batteriet gjennom BMS av likeretter og filterkretser. Frekvens, spenning, størrelse på koblingskondensatorer og luftspalte mellom sender og mottaker påvirker mengden overført kraft. Driftsfrekvensen er mellom 100 og 600 KHz.

2. Permanent Magnet Gear Wireless Charging System (PMWC)

Her består sender og mottaker hver av ankervikling og synkroniserte permanente magneter inne i viklingen. På sendersiden er driften lik motordrift. Når vi bruker vekselstrømmen til transmitterviklingen, induserer den mekanisk dreiemoment på sendermagneten og forårsaker at den roterer. På grunn av den magnetiske interaksjonsendringen i senderen forårsaker PM-felt dreiemoment på mottakerens PM, noe som resulterer i at den roterer synkront med sendermagneten. Nå endring i mottakerens permanente magnetfelt forårsaker vekselstrømsproduksjonen i vikling, dvs. mottakeren fungerer som generator som mekanisk strøminngang til mottakeren PM omgjort til elektrisk utgang ved mottakerviklingen. Koblingen av roterende permanente magneter kalles magnetisk utstyr. Den genererte vekselstrømmen på mottakersiden mates til batteriet etter utbedring og filtrering gjennom strømomformere.

3. Induktivt trådløst ladesystem (IWC)

Det grunnleggende prinsippet for IWC er Faradays induksjonslov. Her oppnås trådløs kraftoverføring ved gjensidig induksjon av magnetfelt mellom sender og mottakerspole. Når hovedstrømforsyningen brukes til senderspolen, skaper den vekselstrømsmagnetfelt som passerer gjennom mottakerspolen, og dette magnetfeltet beveger elektroner i mottakerspolen og forårsaker vekselstrøm. Denne vekselstrømutgangen korrigeres og filtreres for å lade EVs energilagringssystem. Mengden overført kraft avhenger av frekvens, gjensidig induktans og avstand mellom sender og mottakerspole. Driftsfrekvensen til IWC er mellom 19 og 50 KHz.

4. Resonant induktivt trådløst ladesystem (RIWC)

I utgangspunktet sender resonatorer med høy kvalitetsfaktor energi med mye høyere hastighet, så ved å operere i resonans, selv med svakere magnetfelt, kan vi overføre samme mengde kraft som i IWC. Kraften kan overføres til lange avstander uten ledninger. Maks overføring av kraft over luft skjer når sender- og mottakerspolene er innstilt, dvs. at begge spolens resonansfrekvenser skal matches. Så for å få gode resonansfrekvenser, blir ekstra kompensasjonsnettverk i serien og parallelle kombinasjoner lagt til sender- og mottakerspolene. Dette ekstra kompensasjonsnettverket sammen med forbedring av resonansfrekvensen reduserer også de ekstra tapene. Driftsfrekvensen til RIWC er mellom 10 og 150 KHz.

Trådløs lading av elektriske kjøretøy

Trådløs lading gjør at EV lades uten behov for å koble til. Hvis hvert selskap lager sine egne standarder for trådløse ladesystemer som ikke er kompatible med andre systemer, vil det ikke være en god ting. Så for å gjøre trådløs EV-lading mer brukervennlig Mange internasjonale organisasjoner som International Electro Technical Commission (IEC), Society of Automotive Engineers

(SAE), Underwriters Laboratories (UL) Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) jobber med standarder.

SAE J2954 definerer WPT for Light-Duty Plug-In EVs og Alignment Methodology. I henhold til denne standarden tilbyr nivå 1 maksimal inngangseffekt på 3,7 Kw, nivå 2 tilbyr 7,7 kW, nivå 3 tilbyr 11 kW og nivå 4 tilbyr 22 kW. Og minimum måloffektivitet må være større enn 85% når den er justert. Tillatt bakkeklaring bør være opptil 10 inches og toleranse fra side til side er opptil 4 inches. Den mest foretrukne justeringsmetoden er magnetisk triangulering som hjelper å holde seg innenfor ladningsområdet for manuell parkering og hjelper med å finne parkeringsplasser for autonome kjøretøy.

SAE J1772 standard definerer EV / PHEV ledende ladekobling.
SAE J2847 / 6 standard definerer kommunikasjon mellom trådløse ladede biler og trådløse EV-ladere.
SAE J1773 standard definerer EV induktivt koblet lading.
SAE J2836 / 6 standard definerer brukstilfeller for trådløs ladekommunikasjon for PEV.
UL-emne 2750 definerer oversikt over undersøkelser for WEVCS.
IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 definerer EV WPT Systems generelle krav.
IEC 62827-2 Ed.1.0 definerer WPT-Management: Multiple Device Control Management.
IEC 63028 Ed.1.0 definerer WPT-Air Fuel Alliance Resonant Baseline System Specification.

Bedrifter som for tiden er utviklet og jobber med WCS

Evatran-gruppen lager Plugless Charging for personbiler som Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf, Gen 1 Chevrolet Volt.
WiTricy Corporation lager WCS for personbiler og SUVer til nå jobber de med Honda Motor Co. Ltd, Nissan, GM, Hyundai, Furukawa Electric.
Qualcomm Halo lager WCS for passasjer-, sport- og racerbil og blir kjøpt opp av Witricity Corporation.
Hevo Power lager WCS for personbil
Bombardier Primove lager WCS for personbil til SUVer.
Siemens og BMW lager WCS for personbil.
Momentum Dynamic lager WCS Corporation kommersiell flåte og buss.
Conductix-Wampfler lager WCS for industriflåten og buss.

Utfordringer som WEVCS står overfor

For å installere statiske og dynamiske trådløse ladestasjoner på veiene, er det nødvendig med ny infrastrukturutvikling da dagens ordning ikke er egnet for installasjonene.
Behov for å opprettholde EMC, EMI og frekvenser i henhold til standarder for menneskers helse og sikkerhet.