- Sạc không dây tĩnh và động
- Các loại EVWCS
- Sạc xe điện không dây
- Các công ty hiện đang phát triển và làm việc trên WCS
- Những thách thức mà WEVCS phải đối mặt
Hiện nay, một ngày thế giới đang chuyển sang hướng di chuyển bằng điện để giảm lượng khí thải gây ô nhiễm do các phương tiện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch không thể tái sinh và cung cấp sự thay thế cho nhiên liệu đắt tiền cho giao thông. Nhưng đối với xe điện, phạm vi di chuyển và quá trình sạc là hai vấn đề chính ảnh hưởng đến việc áp dụng nó so với các loại xe thông thường.
Với sự ra đời của công nghệ sạc dây, không còn phải chờ đợi hàng giờ tại các trạm sạc, giờ đây bạn có thể sạc xe bằng cách chỉ cần đỗ xe tại chỗ đỗ xe hoặc đỗ xe tại ga ra hoặc ngay cả khi đang lái xe, bạn có thể sạc xe điện của mình. Hiện tại, chúng ta đã rất quen thuộc với việc truyền dữ liệu, tín hiệu âm thanh và hình ảnh không dây, vậy tại sao chúng ta không thể truyền điện qua Air.
Cảm ơn nhà khoa học vĩ đại Nikola Tesla vì những phát minh tuyệt vời vô hạn của ông, trong đó truyền điện không dây là một trong số đó. Ông bắt đầu thử nghiệm truyền điện không dây vào năm 1891 và phát triển cuộn dây Tesla. Năm 1901 với mục tiêu chính là phát triển một hệ thống truyền tải điện không dây mới, Tesla đã bắt đầu phát triển Tháp Wardenclyffe cho trạm truyền tải năng lượng không dây cao áp lớn. Phần buồn nhất là nợ thỏa mãn của Tesla, tháp được dynamited và phá hủy để tháo dỡ vào ngày 4 tháng 7 ngày 1917
Nguyên lý cơ bản của sạc không dây cũng giống như nguyên lý làm việc của máy biến áp. Trong sạc không dây có máy phát và máy thu, nguồn điện xoay chiều 220V 50Hz được biến đổi thành dòng điện xoay chiều tần số cao và dòng điện xoay chiều tần số cao này được cung cấp cho cuộn dây máy phát, sau đó nó tạo ra từ trường xoay chiều cắt cuộn dây máy thu và tạo ra nguồn điện xoay chiều. trong cuộn dây máy thu. Nhưng điều quan trọng để sạc không dây hiệu quả là duy trì tần số cộng hưởng giữa bộ phát và bộ thu. Để duy trì tần số cộng hưởng, mạng bù được thêm vào ở cả hai phía. Cuối cùng, nguồn AC này ở phía máy thu được chỉnh lưu thành DC và được cấp cho pin thông qua Hệ thống quản lý pin (BMS).
Sạc không dây tĩnh và động
Dựa trên ứng dụng, hệ thống sạc không dây cho EV có thể được phân biệt thành hai loại,
- Sạc không dây tĩnh
- Sạc không dây động
1. Sạc không dây tĩnh
Như tên cho thấy, chiếc xe được sạc khi nó vẫn ở trạng thái tĩnh. Vì vậy, ở đây chúng tôi có thể chỉ cần đỗ xe EV tại điểm đỗ xe hoặc trong nhà để xe được kết hợp với WCS. Bộ phát được lắp bên dưới mặt đất và bộ thu được bố trí bên dưới gầm xe. Để sạc xe, hãy căn chỉnh bộ phát và bộ thu và để nó sạc. Thời gian sạc phụ thuộc vào mức nguồn cung cấp AC, khoảng cách giữa bộ phát và bộ thu và kích thước tấm đệm của chúng.
SWCS này là tốt nhất để xây dựng ở các khu vực mà EV đang được đỗ trong một khoảng thời gian nhất định.
2. Hệ thống sạc không dây động (DWCS):
Như tên chỉ ra ở đây, xe được sạc khi đang di chuyển. Công suất truyền trong không khí từ một máy phát đứng yên đến cuộn dây thu trong một phương tiện đang chuyển động. Bằng cách sử dụng phạm vi di chuyển của DWCS EV có thể được cải thiện với việc sạc pin liên tục khi lái xe trên đường bộ và đường cao tốc. Nó làm giảm nhu cầu lưu trữ năng lượng lớn, giảm trọng lượng của xe.
Các loại EVWCS
Dựa trên các kỹ thuật vận hành EVWCS có thể được phân thành bốn loại
- Hệ thống sạc không dây điện dung (CWCS)
- Hệ thống sạc không dây bánh răng từ tính vĩnh viễn (PMWC)
- Hệ thống sạc không dây cảm ứng (IWC)
- Hệ thống sạc không dây cảm ứng cộng hưởng (RIWC)
1. Hệ thống sạc không dây điện dung (CWCS)
Truyền năng lượng không dây giữa máy phát và máy thu được thực hiện nhờ dòng chuyển dời gây ra bởi sự biến thiên của điện trường. Thay vì nam châm hoặc cuộn dây làm máy phát và máy thu, các tụ điện ghép nối được sử dụng ở đây để truyền tải điện không dây. Điện áp xoay chiều đầu tiên được cung cấp cho mạch hiệu chỉnh hệ số công suất để nâng cao hiệu suất và duy trì các mức điện áp và giảm tổn thất khi truyền tải điện năng. Sau đó, nó được cung cấp cho cầu H để tạo ra điện áp xoay chiều tần số cao và điện xoay chiều tần số cao này được đưa vào tấm phát, gây ra sự phát triển của điện trường dao động gây ra dòng dịch chuyển tại tấm thu bằng cảm ứng tĩnh điện.
Điện áp AC ở phía máy thu được chuyển thành DC để nuôi pin qua BMS bằng mạch chỉnh lưu và mạch lọc. Tần số, điện áp, kích thước của tụ ghép và khe hở không khí giữa máy phát và máy thu ảnh hưởng đến lượng điện năng truyền. Tần số hoạt động của nó là từ 100 đến 600 KHz.
2. Hệ thống sạc không dây Magnet Gear vĩnh viễn (PMWC)
Ở đây mỗi máy phát và máy thu bao gồm cuộn dây phần ứng và các nam châm vĩnh cửu đồng bộ bên trong cuộn dây. Ở phía máy phát hoạt động tương tự như hoạt động của động cơ. Khi chúng ta đặt dòng điện xoay chiều vào cuộn dây máy phát, nó tạo ra mômen cơ học trên nam châm máy phát khiến nó quay. Do sự thay đổi tương tác từ trong máy phát, trường PM gây ra mô-men xoắn trên PM máy thu, dẫn đến việc nó quay đồng bộ với nam châm máy phát. Bây giờ sự thay đổi trong từ trường vĩnh cửu của máy thu gây ra việc tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây tức là máy thu hoạt động như máy phát điện như đầu vào công suất cơ học cho máy thu PM được chuyển thành đầu ra điện ở cuộn dây máy thu. Khớp nối của nam châm vĩnh cửu quay được gọi là bánh răng từ tính. Nguồn AC được tạo ra ở phía máy thu được cấp cho pin sau khi chỉnh lưu và lọc qua bộ chuyển đổi nguồn.
3. Hệ thống sạc không dây cảm ứng (IWC)
Nguyên tắc cơ bản của IWC là định luật cảm ứng Faraday. Ở đây việc truyền tải điện năng không dây được thực hiện nhờ cảm ứng từ trường lẫn nhau giữa cuộn dây máy phát và máy thu. Khi nguồn điện xoay chiều chính đặt vào cuộn dây máy phát, nó tạo ra từ trường xoay chiều đi qua cuộn dây thu và từ trường này di chuyển các electron trong cuộn dây thu gây ra công suất điện xoay chiều. Đầu ra AC này được điều chỉnh và lọc để Sạc hệ thống lưu trữ năng lượng của EV. Công suất chuyển phụ thuộc vào tần số, độ tự cảm lẫn nhau và khoảng cách giữa cuộn dây máy phát và máy thu. Tần số hoạt động của IWC từ 19 đến 50 KHz.
4. Hệ thống sạc không dây cảm ứng cộng hưởng (RIWC)
Về cơ bản, các bộ cộng hưởng có hệ số Chất lượng cao truyền năng lượng với tốc độ cao hơn nhiều, vì vậy bằng cách hoạt động ở mức cộng hưởng, ngay cả với từ trường yếu hơn, chúng tôi có thể truyền cùng một lượng công suất như trong IWC. Nguồn điện có thể được truyền đi khoảng cách xa mà không cần dây dẫn. Việc truyền tối đa công suất qua không khí xảy ra khi cuộn dây máy phát và máy thu được điều chỉnh, tức là tần số cộng hưởng của cả hai cuộn dây phải phù hợp với nhau. Vì vậy để có được tần số cộng hưởng tốt, người ta bổ sung thêm mạng bù mắc nối tiếp và kết hợp song song vào cuộn dây máy phát và máy thu. Mạng bù bổ sung này cùng với việc cải thiện tần số cộng hưởng cũng làm giảm tổn thất bổ sung. Tần số hoạt động của RIWC là từ 10 đến 150 KHz.
Sạc xe điện không dây
Sạc không dây giúp EV có thể sạc mà không cần cắm điện. Nếu mỗi công ty đưa ra tiêu chuẩn riêng cho hệ thống sạc không dây sẽ không tương thích với các hệ thống khác thì đó sẽ không phải là điều tốt. Vì vậy, để làm cho sạc EV không dây thân thiện hơn với người dùng Nhiều tổ chức quốc tế như Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (IEC), Hiệp hội kỹ sư ô tô
(SAE), Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) của Phòng thí nghiệm Underwriters (UL) đang nghiên cứu các tiêu chuẩn.
- SAE J2954 xác định WPT cho EVs plug-in Light-Duty và Phương pháp căn chỉnh. Theo tiêu chuẩn này, mức 1 cung cấp công suất đầu vào tối đa là 3,7 Kw, mức 2 cung cấp 7,7Kw, mức 3 cung cấp 11Kw và mức 4 cung cấp 22Kw. Và hiệu quả mục tiêu tối thiểu phải lớn hơn 85% khi được căn chỉnh. Khoảng sáng gầm xe cho phép phải lên đến 10 inch và dung sai hai bên tối đa 4 inch. Phương pháp căn chỉnh được ưa thích nhất là phương pháp tam giác từ tính giúp duy trì phạm vi tính phí khi đỗ xe thủ công và hỗ trợ tìm điểm đỗ cho xe tự hành.
- Tiêu chuẩn SAE J1772 xác định Bộ ghép sạc dẫn điện EV / PHEV.
- Tiêu chuẩn SAE J2847 / 6 xác định Giao tiếp giữa Xe được sạc không dây và Bộ sạc EV không dây.
- Tiêu chuẩn SAE J1773 xác định tính năng Sạc cảm ứng EV.
- Tiêu chuẩn SAE J2836 / 6 xác định các Trường hợp Sử dụng cho Giao tiếp Sạc Không dây cho PEV.
- Chủ đề 2750 của UL xác định Đề cương điều tra, cho WEVCS.
- IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 xác định Yêu cầu chung của Hệ thống EV WPT.
- IEC 62827-2 Ed.1.0 định nghĩa WPT-Management: Quản lý điều khiển nhiều thiết bị.
- IEC 63028 Ed.1.0 xác định Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống cơ sở cộng hưởng liên minh nhiên liệu không khí WPT.
Các công ty hiện đang phát triển và làm việc trên WCS
- Tập đoàn Evatran đang sản xuất Plugless Charging cho các xe điện chở khách như Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf, Gen 1 Chevrolet Volt.
- Tập đoàn WiTricy đang sản xuất WCS cho xe du lịch và xe SUV cho đến nay họ đang làm việc với Honda Motor Co. Ltd, Nissan, GM, Hyundai, Furukawa Electric.
- Qualcomm Halo đang sản xuất WCS cho Xe khách, xe thể thao và xe đua và nó được mua lại bởi tập đoàn Witricity.
- Hevo Power đang sản xuất WCS cho xe du lịch
- Bombardier Primove đang sản xuất WCS cho xe chở khách đến xe SUV.
- Siemens và BMW đang sản xuất WCS cho xe du lịch.
- Momentum Dynamic đang chế tạo đội xe thương mại và xe buýt của WCS Corporation.
- Conductix-Wampfler đang sản xuất WCS cho đội xe và xe buýt trong ngành.
Những thách thức mà WEVCS phải đối mặt
- Để lắp đặt các trạm sạc không dây tĩnh và động trên các tuyến đường, cần phải phát triển cơ sở hạ tầng mới vì bố trí hiện tại không phù hợp với việc lắp đặt.
- Cần duy trì EMC, EMI và tần số theo tiêu chuẩn đối với mối quan tâm về sức khỏe và an toàn của con người.