מערכת טעינה לרכב חשמלי אלחוטי (wevcs)

עכשיו ימים של ימינו עוברים לעבר ניידות מחשמלית כדי להפחית את פליטת המזהמים הנגרמת על ידי כלי רכב מונעים מאובנים שאינם מתחדשים וכדי לספק אלטרנטיבה לדלק יקר לתחבורה. אך עבור כלי רכב חשמליים, טווח הנסיעה ותהליך הטעינה הם שני הנושאים העיקריים המשפיעים על אימוץו ביחס לרכבים קונבנציונליים.

עם כניסתה של טכנולוגיית טעינת חוטים, אין יותר המתנה בתחנות טעינה במשך שעות, כעת טען את רכבך רק על ידי חניה במקום חניה או על ידי חניה במוסך שלך או אפילו תוך כדי נסיעה תוכל לטעון את הרכב החשמלי שלך. נכון לעכשיו, אנחנו מכירים מאוד שידור אלחוטי של אותות נתונים, שמע ווידאו, אז למה אנחנו לא יכולים להעביר כוח דרך האוויר.

תודה למדען הדגול ניקולה טסלה על המצאותיו המדהימות ללא גבולות בהן העברת כוח אלחוטית היא אחת מהן. הוא החל את הניסוי שלו בהעברת כוח אלחוטי בשנת 1891 ופיתח סליל טסלה. בשנת 1901 במטרה העיקרית לפתח מערכת העברת חשמל אלחוטית חדשה טסלה החלה בפיתוח מגדל Wardenclyffe לתחנת העברת אנרגיה אלחוטית במתח גבוה גדול. החלק העצוב הוא החובות של לְהִשָׁבֵעַ טסלה, המגדל היה פוצץ והרס עבור גרוטאות ב -4 ביולי ^th 1917

העיקרון הבסיסי של טעינה אלחוטית זהה לעקרון העבודה של שנאי. בטעינה אלחוטית ישנם משדרים ומקלטים, אספקת זרם חילופין של 220 וולט 50 הרץ מומרת לזרם חילופין בתדירות גבוהה וזרם חילופין זה בתדר גבוה מסופק לסליל המשדר, ואז הוא יוצר שדה מגנטי מתחלף החותך את סליל המקלט וגורם לייצור תפוקת זרם חילופין. בסליל מקלט. אך הדבר החשוב לטעינה אלחוטית יעילה הוא לשמור על תדר התהודה בין המשדר למקלט. כדי לשמור על התדרים המהדהדים, רשתות פיצויים מתווספות משני הצדדים. ואז לבסוף, כוח זרם זה בצד המקלט תוקן ל- DC והוזן לסוללה באמצעות מערכת ניהול הסוללה (BMS).

טעינה אלחוטית סטטית ודינמית

בהתבסס על היישום, ניתן להבחין בין מערכות טעינה אלחוטיות עבור EV לשתי קטגוריות,

1. טעינה אלחוטית סטטית
2. טעינה אלחוטית דינמית

1. טעינה אלחוטית סטטית

כפי שהשם מציין, הרכב נטען כשהוא נשאר סטטי. אז כאן נוכל פשוט להחנות את ה- EV במקום החניה או במוסך המשולב ב- WCS. המשדר מותקן מתחת לאדמה והמקלט מסודר בתחתית הרכב. לטעינת הרכב יישר את המשדר והמקלט ולהשאירו לטעינה. זמן הטעינה תלוי ברמת כוח אספקת החשמל, המרחק בין המשדר למקלט וגדלי הרפידות שלהם.

SWCS זה הכי טוב לבנות באזורים בהם EV חונה לפרק זמן מסוים.

2. מערכת טעינה אלחוטית דינמית (DWCS):

כפי שהשם מציין כאן הרכב טעון תוך כדי תנועה. העברת הכוח באוויר משדר נייח לסליל המקלט ברכב נע. באמצעות טווח הנסיעה של DWCS EV ניתן לשפר באמצעות טעינה רציפה של הסוללה בזמן נסיעה בכבישים ובכבישים מהירים. זה מקטין את הצורך באחסון אנרגיה גדול אשר מפחית עוד יותר את משקל הרכב.

סוגי EVWCS

בהתבסס על טכניקות הפעלה ניתן לסווג את EVWCS לארבעה סוגים

1. מערכת טעינה אלחוטית קיבולתית (CWCS)
2. מערכת טעינה אלחוטית קבועה של ציוד מגנטי (PMWC)
3. מערכת טעינה אלחוטית אינדוקטיבית (IWC)
4. מערכת טעינה אלחוטית אינדוקטיבית מהדהדת (RIWC)

1. מערכת טעינה אלחוטית קיבולית (CWCS)

העברת אנרגיה אלחוטית בין משדר למקלט מתבצעת באמצעות זרם תזוזה הנגרם על ידי וריאציה של השדה החשמלי. במקום מגנטים או סלילים כמשדר ומקלט, משתמשים כאן בקבלים צימוד להעברה אלחוטית של כוח. מתח ה- AC סופק לראשונה למעגל תיקון גורמי הספק בכדי לשפר את היעילות ולשמור על רמות המתח ולהפחתת ההפסדים בזמן העברת הכוח. לאחר מכן הוא מועבר לגשר H לייצור מתח AC בתדירות גבוהה ו AC זה בתדר גבוה מוחל על לוח העברה הגורם להתפתחות שדה חשמלי מתנודד הגורם לזרם תזוזה בצלחת המקלט באמצעות אינדוקציה אלקטרוסטטית.

מתח ה- AC בצד המקלט מומר ל- DC כדי להזין את הסוללה דרך BMS על ידי מיישרים ומסנני מעגלים. תדירות, מתח, גודל קבלים צימוד ופער האוויר בין המשדר למקלט משפיעים על כמות ההספק המועברת. תדירות ההפעלה שלו היא בין 100 ל -600 קילוהרץ.

2. מערכת טעינה אלחוטית קבועה למגנטים (PMWC)

כאן משדר ומקלט מורכבים כל אחד ממפתל אבזור ומגנטים קבועים מסונכרנים בתוך הפיתול. בצד המשדר התפעול דומה להפעלת המנוע. כאשר אנו מרימים את זרם ה- AC על מתפתל המשדר הוא גורם מומנט מכני על מגנט המשדר גורם לסיבובו. בשל שינוי האינטראקציה המגנטית במשדר, שדה PM גורם למומנט על ראש המקלט, מה שמביא לסיבוב סינכרוני עם מגנט המשדר. כעת שינוי בשדה המגנטי הקבוע של המקלט גורם לייצור זרם חילופין בסלילה, כלומר המקלט משמש כמחולל ככניסה כוח מכנית למקבל PM שהופך ליציאה חשמלית במסלול המקלט. צימוד מגנטים קבועים מסתובבים מכונה הילוך מגנטי. כוח ה- AC שנוצר בצד המקלט מוזגן לסוללה לאחר תיקון וסינון באמצעות ממירי הספק.

3. מערכת טעינה אלחוטית אינדוקטיבית (IWC)

העיקרון הבסיסי של ה- IWC הוא חוק האינדוקציה של פאראדיי. כאן העברת כוח אלחוטית מושגת על ידי אינדוקציה הדדית של שדה מגנטי בין משדר לסליל המקלט. כאשר אספקת ה- AC העיקרית מוחלת על סליל המשדר, היא יוצרת שדה מגנטי AC שעובר דרך סליל המקלט ושדה מגנטי זה מניע אלקטרונים בסליל המקלט גורם לפלט כוח AC. תפוקת AC זו מתוקנת ומסוננת כדי לטעון את מערכת אחסון האנרגיה של ה- EV. כמות ההספק המועברת תלויה בתדירות, בהשראות הדדיות ובמרחק בין משדר לסליל המקלט. תדירות ההפעלה של IWC היא בין 19 ל- 50 קילוהרץ.

4. מערכת טעינה אלחוטית אינדוקטיבית מהדהדת (RIWC)

בעיקרון מהודים בעלי גורם איכות גבוה מעבירים אנרגיה בקצב גבוה בהרבה, ולכן על ידי פעולה בתהודה, אפילו עם שדות מגנטיים חלשים יותר אנו יכולים להעביר את אותה כמות כוח כמו ב- IWC. ניתן להעביר את הכוח למרחקים ארוכים ללא חוטים. העברת כוח מרבית דרך האוויר מתרחשת כאשר מכוונים את סלילי המשדר והמקלט, כלומר, יש להתאים את שני התדרים המהדהדים של הסלילים. אז כדי לקבל תדרים מהדהדים, רשתות פיצוי נוספות בסדרה ושילובים מקבילים מתווספות לסלילי המשדר והמקלט. רשתות פיצויים נוספות אלו יחד עם שיפור בתדירות התהודה מצמצמות גם את ההפסדים הנוספים. תדירות ההפעלה של RIWC היא בין 10 ל -150 קילוהרץ.

טעינת רכב חשמלי אלחוטי

טעינה אלחוטית גורמת לטעינה של EV ללא כל צורך בתקע. אם כל חברה מייצרת סטנדרטים משלה למערכות טעינה אלחוטיות שאינן תואמות מערכות אחרות אז זה לא יהיה דבר טוב. אז כדי להפוך את טעינת החשמל האלחוטי לידידותית יותר למשתמשים ארגונים בינלאומיים רבים כמו הוועדה הבינלאומית לאלקטרו (IEC), אגודת מהנדסי הרכב

(SAE), המכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה (IEEE), מעבדות החתמים (UL) עובדים על תקנים.

• SAE J2954 מגדיר את WPT עבור רכבי חשמל תוספים קלים לשימוש ומתודולוגיית יישור. על פי תקן זה, רמה 1 מציעה כוח כניסה מרבי של 3.7 קוו, רמה 2 מציעה 7.7 קילוואט, רמה 3 מציעה 11 קילוואט ורמה 4 מציעה 22 קילוואט. ויעילות היעד המינימלית חייבת להיות גדולה מ- 85% כאשר היא מיושרת. מרווח קרקע מותר צריך להיות עד 10 אינץ 'וסובלנות מצד לצד היא עד 4 אינץ'. שיטת היישור העדיפה ביותר היא משולש מגנטי המסייע להישאר בטווח הטעינה בחניה ידנית ומסייע במציאת מקומות חניה לרכבים אוטונומיים.

• תקן SAE J1772 מגדיר מצמד טעינה מוליך EV / PHEV.
• תקן SAE J2847 / 6 מגדיר תקשורת בין רכבים טעונים אלחוטיים למטענים אלחוטיים.
• תקן SAE J1773 מגדיר טעינה בשילוב אינדוקטיבי EV.
• תקן SAE J2836 / 6 מגדיר מקרי שימוש לתקשורת טעינה אלחוטית עבור PEV.
• נושא UL 2750 מגדיר מתווה חקירה עבור WEVCS.
• IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 מגדיר דרישות כלליות של מערכות EV WPT.
• IEC 62827-2 Ed.1.0 מגדיר ניהול WPT: ניהול בקרת מכשירים מרובים.
• IEC 63028 Ed.1.0 מגדיר WPT-Air דלק ברית מפרט מערכת תהודה בסיסית.

חברות מפותחות כיום ועובדות על WCS

• קבוצת Evatran מייצרת טעינה ללא תקע עבור רכבי נוסעים כמו טסלה דגם S, BMW i3, ניסן ליף, שברולט וולט מדור 1.
• חברת WiTricy מייצרת WCS למכוניות נוסעים ורכבי שטח עד כה היא עובדת עם הונדה מוטור בע"מ, ניסאן, GM, יונדאי, Furukawa Electric.
• קוואלקום הילה מייצרת WCS למכוניות נוסעים, ספורט ומכוניות מירוץ והיא נרכשת על ידי תאגיד Witricity.
• חברת Hevo Power מייצרת WCS לרכב נוסעים
• בומברדיה פרימובה מייצרת WCS לרכב נוסעים לרכבי שטח.
• סימנס וב.מ.וו מייצרות WCS לרכב נוסעים.
• Momentum Dynamic מייצרת את WCS Corporation לציוד מסחרי ואוטובוס.
• Conductix-Wampfler מייצרת WCS לצי ותעשייה.

אתגרים העומדים בפני WEVCS

• כדי להתקין תחנות טעינה אלחוטיות סטטיות ודינמיות על הכבישים, נדרש פיתוח תשתיות חדשות מכיוון שההסדר הנוכחי אינו מתאים להתקנות.
• צריך לשמור על EMC, EMI ותדרים בהתאם לתקנים לעניין בריאות ובטיחות האדם.