電動(dòng)汽車無(wú)線充電的電力傳輸

盡管與汽油或柴油汽車相比，電動(dòng)汽車 (EV) 的綠色特性可能已得到廣泛認(rèn)可，但一些消費(fèi)者頑固地拒絕過渡，主要是因?yàn)槌杀?。然而，其他因素也發(fā)揮了作用。根據(jù)麥肯錫的一份報(bào)告，里程焦慮和沒有足夠的高效充電站也被認(rèn)為是購(gòu)買的嚴(yán)重障礙。報(bào)告稱，隨著電動(dòng)汽車價(jià)格繼續(xù)下降，這兩個(gè)因素可能很快就會(huì)變得更加突出。

那么，為什么收費(fèi)會(huì)引起如此大的關(guān)注呢?嗯，首先，它是一個(gè)數(shù)字游戲。在大多數(shù)主要市場(chǎng)，道路上沒有足夠的公共充電站。結(jié)果是，經(jīng)常主要依靠家庭和工作場(chǎng)所充電的現(xiàn)有車主害怕長(zhǎng)途旅行。

同時(shí)，這種基礎(chǔ)設(shè)施的缺乏為潛在的未來(lái)買家提供了一個(gè)重要的理由來(lái)保持對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)的忠誠(chéng)。因此，除非公共充電條款看到持續(xù)的投資，否則電動(dòng)汽車的使用可能在中短期內(nèi)仍然受到限制。

為什么要無(wú)線充電?

一種解決方案可能是引入一種更加動(dòng)態(tài)和靈活的電動(dòng)汽車充電方法，傳統(tǒng)上這種充電方式是基于家庭、工作場(chǎng)所和公共道路上的有線插入式充電。這些方法中的每一種都有其自身的特定限制。

在沒有停車庫(kù)的住宅中，家庭充電并不總是可行的，因?yàn)閺姆孔拥降缆返娜诵械郎箱佋O(shè)電線是不可取的。一些工作場(chǎng)所不愿意投資有線充電基礎(chǔ)設(shè)施，而在人口密集的城市地區(qū)，此類基礎(chǔ)設(shè)施的空間往往非常寶貴。

然后是有線插電式汽車充電在公共環(huán)境中的方式存在缺陷。1 級(jí)和 2 級(jí)交流充電以及 3 級(jí)直流快速充電都是“動(dòng)手”技術(shù)，因?yàn)樗鼈円篑{駛員在充電過程的開始和結(jié)束時(shí)扮演物理角色。最近的全球健康危機(jī)可能會(huì)導(dǎo)致公眾更加關(guān)注公共基礎(chǔ)設(shè)施的使用，并盡可能地傾向于非接觸式技術(shù)。

這就是無(wú)線充電可以發(fā)揮重要作用的地方。通?；谕ㄟ^將電磁波從充電板傳輸?shù)竭B接到車輛的板上來(lái)為電池充電的能力，無(wú)線充電具有為電動(dòng)汽車移動(dòng)性提供更靈活和更具成本效益的方法的潛力。

通過消除對(duì)電線和笨重的直立式電源裝置的需求，電動(dòng)汽車司機(jī)可以在更多的地方充電。此外，它還為圍繞共享充電設(shè)備的任何公共衛(wèi)生擔(dān)憂提供了創(chuàng)新的技術(shù)解決方案。

電力傳輸解釋

在固定基礎(chǔ)設(shè)施方面，有兩種主要技術(shù)——發(fā)射器(充電站)和接收器(汽車)。該系統(tǒng)在車輛進(jìn)入充電區(qū)域時(shí)啟動(dòng)，將來(lái)自電源的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓為電池充電，并由無(wú)線感應(yīng)電力傳輸提供支持。

用簡(jiǎn)單的操作術(shù)語(yǔ)來(lái)說，一個(gè)典型的平臺(tái)會(huì)看到由 AC/DC 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電源功率，功率因數(shù)校正級(jí)用于通過將輸入電流轉(zhuǎn)換為接近于同相的正弦波形來(lái)提高效率。電網(wǎng)電壓，從而提高功率因數(shù)。

DC/AC 逆變器產(chǎn)生 80 kHz 至 120 kHz 的高頻交流電壓。然后使用補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高系統(tǒng)效率，使用諧振電容器減少額外損耗。

然后，由鐵氧體板支撐的發(fā)送器和接收器線圈用于增強(qiáng)和引導(dǎo)磁耦合以進(jìn)行無(wú)線傳輸。同時(shí)，在接收端，高頻交流電被轉(zhuǎn)換成大功率高壓直流電，然后連接到電池上。電池管理系統(tǒng)(BMS)用于提供電源控制和通信，并執(zhí)行檢查電池電量等功能，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和安全的運(yùn)行。

極端情況下，動(dòng)態(tài)無(wú)線充電——放置在道路下方的線圈與位于車輛底盤下方的接收器連接——可能成為一種更加靈活的電力傳輸方法，允許車輛在旅途中充電。這種創(chuàng)新的技術(shù)方法幾乎適用于任何類型的道路和任何環(huán)境條件，可以消除對(duì)加油站等傳統(tǒng)充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求。它還可以作為一種優(yōu)雅而強(qiáng)大的方法來(lái)為電動(dòng)市政和公共交通車輛供電，例如在同一路線上每周、每周運(yùn)行的公共汽車。

事實(shí)上，近年來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了幾家提供無(wú)線電動(dòng)道路系統(tǒng)的公司。一個(gè)這樣的組織是以色列的Electreon，其共享充電平臺(tái)基于放置在車道中心道路下方的銅線圈、位于車輛底盤下方的接收器以及提供實(shí)時(shí)通信的管理和電源單元每輛車都將能量從電網(wǎng)傳輸?shù)降缆废路降幕A(chǔ)設(shè)施。Electreon 表示，銅線圈可以在一夜之間沿著一公里的道路安裝，成本為每公里 160,000 美元。

該公司表示，對(duì)城市和環(huán)境的好處是多方面的，包括取消充電站、減少與電動(dòng)車隊(duì)相關(guān)的碳排放以及相對(duì)較低的基礎(chǔ)設(shè)施成本。對(duì)于公共汽車運(yùn)營(yíng)商和電動(dòng)汽車車主來(lái)說，該系統(tǒng)將通過最大限度地減少對(duì)車載電池的需求來(lái)鼓勵(lì)開發(fā)更輕的車隊(duì)。無(wú)線技術(shù)還將結(jié)束里程焦慮，同時(shí)提供一種未來(lái)將非常適合采用自動(dòng)駕駛汽車的基礎(chǔ)設(shè)施。

克服采用障礙

從廣義上講，對(duì)采用電動(dòng)汽車的沉默與技術(shù)壁壘無(wú)關(guān)。無(wú)線充電系統(tǒng)背后的組件廣泛可用且廣為人知。例如，KEMET 可以提供大多數(shù)相關(guān)系統(tǒng)和組件，包括交流濾波裝置、脈沖緩沖器、鐵氧體片和電容器。

采用的最大挑戰(zhàn)是抵制變革。對(duì)于固定應(yīng)用，插入式充電已經(jīng)搶占了無(wú)線的領(lǐng)先地位，并被廣泛采用和理解。汽車制造商還投資了數(shù)十億美元用于電池開發(fā)，特別關(guān)注能量密度和尺寸。對(duì)于動(dòng)態(tài)充電，需要考慮現(xiàn)有道路設(shè)計(jì)的性質(zhì)、未來(lái)維護(hù)和全壽命成本。

這并不是說無(wú)線充電沒有作用。在某些情況下，例如新城市和城市中心的設(shè)計(jì)和開發(fā)，它可能成為最可行和最具成本效益的解決方案。展望未來(lái)，根據(jù)個(gè)人位置和應(yīng)用的具體情況，公共充電基礎(chǔ)設(shè)施最有可能包括傳統(tǒng)的插入式充電和無(wú)線充電的組合，以更好地支持電動(dòng)汽車的長(zhǎng)期采用。

無(wú)論組合如何，像 KEMET 這樣的組件供應(yīng)商都處于有利地位，可以支持快速發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新的市場(chǎng)。車隊(duì)電氣化的趨勢(shì)是不可阻擋的，國(guó)家政府和地方當(dāng)局面臨著開發(fā)足夠的充電基礎(chǔ)設(shè)施以滿足需求的壓力。