Sistem pengecasan kenderaan elektrik tanpa wayar (wevcs)

Sekarang hari dunia beralih ke mobiliti elektrik untuk mengurangkan pelepasan pencemar yang disebabkan oleh kenderaan berbahan bakar fosil yang tidak dapat diperbaharui dan untuk memberikan alternatif kepada bahan bakar yang mahal untuk pengangkutan. Tetapi untuk kenderaan elektrik, jarak perjalanan dan proses pengecasan adalah dua masalah utama yang mempengaruhi penggunaannya berbanding kenderaan konvensional.

Dengan pengenalan teknologi pengecasan Wire, tidak perlu lagi menunggu di stesen pengecasan berjam-jam, sekarang caj kenderaan anda dengan hanya meletakkannya di tempat letak kereta atau dengan meletak kenderaan di garaj anda atau bahkan semasa memandu anda boleh mengecas kenderaan elektrik anda. Setakat ini, kami sangat biasa dengan penghantaran data, isyarat audio dan video tanpa wayar, jadi mengapa kami tidak dapat memindahkan kuasa melalui Udara.

Terima kasih kepada saintis hebat Nikola Tesla atas penemuannya yang luar biasa di mana pemindahan kuasa tanpa wayar adalah salah satu daripadanya. Dia memulakan percubaannya pada penghantaran kuasa tanpa wayar pada tahun 1891 dan mengembangkan gegelung Tesla. Pada tahun 1901 dengan tujuan utama untuk mengembangkan sistem penghantaran kuasa tanpa wayar baru Tesla mula mengembangkan Menara Wardenclyffe untuk stesen penghantaran tenaga tanpa wayar voltan tinggi yang besar. Bahagian yang paling menyedihkan adalah untuk hutang Puaskan Tesla, menara telah diletupkan dan dirobohkan untuk sekerap pada 4 Julai ^th 1917

Prinsip asas pengecasan tanpa wayar adalah sama dengan prinsip kerja pengubah. Dalam pengecasan tanpa wayar ada pemancar dan penerima, bekalan AC 220V 50Hz diubah menjadi arus bolak frekuensi tinggi dan AC frekuensi tinggi ini dibekalkan ke gegelung pemancar, kemudian mewujudkan medan magnet bergantian yang memotong gegelung penerima dan menyebabkan pengeluaran output daya AC dalam gegelung penerima. Tetapi perkara penting untuk pengecasan tanpa wayar yang cekap adalah mengekalkan frekuensi resonans antara pemancar dan penerima. Untuk mengekalkan frekuensi resonan, rangkaian pampasan ditambahkan di kedua sisi. Akhirnya, kuasa AC ini di sisi penerima diperbaiki ke DC dan dimasukkan ke bateri melalui Battery Management System (BMS).

Pengecasan Tanpa Wayar Statik dan Dinamik

Berdasarkan aplikasi tersebut, sistem pengecasan tanpa wayar untuk EV dapat dibezakan menjadi dua kategori,

Pengecasan Tanpa Wayar Statik
Pengecasan Tanpa Wayar Dinamik

1. Pengecasan Tanpa Wayar Statik

Seperti namanya, kenderaan akan dikenakan apabila tetap tidak bergerak. Jadi di sini kita hanya boleh meletakkan EV di tempat letak kereta atau di garaj yang digabungkan dengan WCS. Pemancar dipasang di bawah tanah dan penerima disusun di bahagian bawah kenderaan. Untuk mengecas kenderaan, sejajarkan pemancar dan penerima dan biarkan untuk pengisian. Masa pengisian bergantung pada tahap kuasa bekalan AC, jarak antara pemancar & penerima dan ukuran padnya.

SWCS ini terbaik untuk dibina di kawasan di mana EV diparkir untuk selang waktu tertentu.

2. Sistem Pengecasan Tanpa Wayar Dinamik (DWCS):

Seperti namanya di sini kenderaan akan dikenakan semasa bergerak. Kuasa bergerak melalui udara dari pemancar pegun ke gegelung penerima dalam kenderaan yang bergerak. Dengan menggunakan jarak tempuh DWCS EV dapat ditingkatkan dengan pengisian bateri yang berterusan semasa memandu di jalan raya dan lebuh raya. Ia mengurangkan keperluan penyimpanan tenaga yang besar yang seterusnya mengurangkan berat kenderaan.

Jenis EVWCS

Berdasarkan Teknik operasi EVWCS dapat dikelaskan kepada empat jenis

Sistem Pengecasan Tanpa Wayar Kapasitif (CWCS)
Sistem Pengecasan Tanpa Wayar Gear Magnetik Kekal (PMWC)
Sistem Pengecasan Tanpa Wayar Induktif (IWC)
Sistem Pengecasan Tanpa Wayar Resonan (RIWC)

1. Sistem Pengecasan Tanpa Wayar Kapasitif (CWCS)

Pemindahan tenaga tanpa wayar antara pemancar dan penerima dilakukan melalui arus anjakan yang disebabkan oleh variasi medan elektrik. Daripada magnet atau gegelung sebagai pemancar dan penerima, kapasitor gandingan digunakan di sini untuk penghantaran kuasa tanpa wayar. Voltan AC pertama kali dibekalkan ke rangkaian pembetulan faktor kuasa untuk meningkatkan kecekapan dan mengekalkan tahap voltan dan untuk mengurangkan kerugian semasa menghantar kuasa. Kemudian dibekalkan ke jambatan H untuk penjanaan voltan AC frekuensi tinggi dan AC frekuensi tinggi ini digunakan pada plat pemancar yang menyebabkan pengembangan medan elektrik berayun yang menyebabkan arus sesaran pada plat penerima dengan aruhan elektro statik.

Voltan AC di bahagian penerima ditukar ke DC untuk memberi makan bateri melalui BMS oleh penyearah dan litar penapis. Kekerapan, voltan, ukuran kapasitor gandingan dan jurang udara antara pemancar dan penerima mempengaruhi jumlah kuasa yang dipindahkan. Frekuensi operasi antara 100 hingga 600 KHz.

2. Sistem Pengecasan Tanpa Wayar Magnet Gear Kekal (PMWC)

Di sini pemancar dan penerima masing-masing terdiri daripada belitan angker dan magnet kekal yang disegerakkan di dalam belitan. Pada operasi pemancar adalah serupa dengan operasi motor. Apabila kita menggunakan arus AC pada belitan pemancar, ia menyebabkan daya kilas mekanikal pada magnet pemancar menyebabkan putarannya. Oleh kerana perubahan interaksi magnet pada pemancar, medan PM menyebabkan tork pada penerima PM yang mengakibatkan putarannya segerak dengan magnet pemancar. Sekarang perubahan medan magnet kekal penerima menyebabkan pengeluaran arus AC dalam penggulungan iaitu, penerima bertindak sebagai penjana sebagai input daya mekanikal ke penerima PM yang ditukarkan menjadi output elektrik pada belitan penerima. Gandingan magnet kekal berputar disebut sebagai gear magnet. Kuasa AC yang dihasilkan di sisi penerima dimasukkan ke bateri setelah membetulkan dan menyaring melalui penukar kuasa.

3. Sistem Pengecasan Tanpa Wayar Induktif (IWC)

Prinsip asas IWC adalah undang-undang induksi Faraday. Di sini penghantaran kuasa tanpa wayar dicapai dengan saling aruhan medan magnet antara gegelung pemancar dan penerima. Apabila bekalan AC utama digunakan pada gegelung pemancar, ia menghasilkan medan magnet AC yang melewati gegelung penerima dan medan magnet ini menggerakkan elektron dalam gegelung penerima menyebabkan output daya AC. Output AC ini diperbaiki dan disaring untuk Mengisi sistem simpanan tenaga EV. Jumlah daya yang dipindahkan bergantung pada frekuensi, induktansi bersama dan jarak antara pemancar dan gegelung penerima. Kekerapan operasi IWC adalah antara 19 hingga 50 KHz.

4. Sistem Pengecasan Tanpa Wayar Induktif Resonan (RIWC)

Pada dasarnya resonator yang mempunyai faktor Berkualiti tinggi menghantar tenaga pada kadar yang jauh lebih tinggi, jadi dengan beroperasi pada resonans, bahkan dengan medan magnet yang lebih lemah kita dapat menghantar jumlah daya yang sama seperti di IWC. Kuasa boleh dipindahkan ke jarak jauh tanpa wayar. Pemindahan daya maksimum di udara berlaku apabila gegelung pemancar dan penerima diselaraskan, iaitu, frekuensi resonan kedua gegelung harus dipadankan. Jadi untuk mendapatkan frekuensi resonan yang baik, rangkaian pampasan tambahan dalam siri dan kombinasi selari ditambahkan pada gegelung pemancar dan penerima. Rangkaian pampasan tambahan ini bersama dengan peningkatan frekuensi resonan juga mengurangkan kerugian tambahan. Kekerapan operasi RIWC adalah antara 10 hingga 150 KHz.

Pengecasan Kenderaan Elektrik Tanpa Wayar

Pengecasan tanpa wayar menjadikan EV dapat dicas tanpa memerlukan palam. Sekiranya setiap syarikat membuat piawaian sendiri untuk sistem pengecasan tanpa wayar yang tidak sesuai dengan sistem lain maka itu bukan perkara yang baik. Oleh itu, untuk menjadikan pengecasan EV tanpa wayar lebih mesra pengguna Banyak organisasi antarabangsa seperti International Electro Technical Commission (IEC), Persatuan Jurutera Automotif

(SAE), Underwriters Laboratories (UL) Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) sedang mengusahakan standard.

SAE J2954 mendefinisikan WPT untuk Light-Duty Plug-In EVs dan Metodologi Penjajaran. Mengikut standard ini, tahap 1 menawarkan daya input maksimum 3.7 Kw, level2 menawarkan 7.7Kw, tahap 3 menawarkan 11Kw dan level4 menawarkan 22Kw. Dan kecekapan sasaran minimum mestilah lebih besar daripada 85% apabila diselaraskan. Pelepasan tanah yang dibenarkan mestilah hingga 10 inci dan toleransi sisi ke sisi hingga 4 inci. Kaedah penjajaran yang paling disukai adalah triangulasi magnetik yang membantu berada dalam jarak cas di tempat letak kenderaan manual dan membantu mencari tempat letak kenderaan untuk kenderaan autonomi.

Piawaian SAE J1772 mentakrifkan EV / PHEV Conductive Charge Coupler.
Piawaian SAE J2847 / 6 menentukan Komunikasi Antara Kenderaan Bercas Tanpa Wayar dan Pengecas EV Tanpa Wayar.
Piawaian SAE J1773 menentukan Pengecasan Bergandingan EV secara Induktif.
Piawai SAE J2836 / 6 menentukan Kes Penggunaan untuk Komunikasi Pengecasan Tanpa Wayar untuk PEV.
Subjek UL 2750 mendefinisikan Garis Besar Penyiasatan, untuk WEVCS.
IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 mentakrifkan Keperluan Umum Sistem EV WPT.
IEC 62827-2 Ed.1.0 mentakrifkan Pengurusan WPT: Pengurusan Kawalan Pelbagai Peranti.
IEC 63028 Ed.1.0 mentakrifkan Spesifikasi Sistem Dasar WPT-Air Fuel Alliance Resonant Baseline.

Syarikat yang Sedang Dibangunkan dan Mengusahakan WCS

Kumpulan Evatran membuat Pengecasan Plugless untuk EV penumpang seperti Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf, Gen 1 Chevrolet Volt.
WiTricy Corporation membuat WCS untuk kereta Penumpang dan SUV hingga kini ia bekerjasama dengan Honda Motor Co. Ltd, Nissan, GM, Hyundai, Furukawa Electric.
Qualcomm Halo membuat WCS untuk Penumpang, kereta sport dan perlumbaan dan ia diperoleh oleh syarikat Witricity.
Hevo Power membuat WCS untuk kereta Penumpang
Bombardier Primove membuat WCS untuk kereta Penumpang ke SUV.
Siemens dan BMW membuat WCS untuk kereta Penumpang.
Momentum Dynamic membuat armada dan Bas Komersial WCS Corporation.
Conductix-Wampfler sedang membuat armada dan Bas WCS untuk Industri.

Cabaran yang Dihadapi oleh WEVCS

Untuk memasang stesen pengecasan tanpa wayar statik dan dinamik di jalan raya, pembangunan infrastruktur baru diperlukan kerana pengaturan semasa tidak sesuai untuk pemasangan.
Perlu menjaga EMC, EMI dan frekuensi mengikut piawaian untuk kesihatan dan keselamatan manusia.