无线充电技术可以为未来的电动汽车提供快速方便的充电服务。因此,汽车业界和外部利益相关者可以通过合作找到最佳的无线充电解决方案。

当更多的电动汽车在路上行驶时,充电基础设施的开发和使用将受到越来越多的社会关注。采用传导充电技术的超高速直流充电站是目前的主流方案。但是,在汽车行业的某些领域,视觉或“无线”充电技术对用户的易用性至关重要,可以促进电动汽车的更多应用。

无论何时何地,无线充电对电动汽车用户都很有吸引力。无线电力公司(WiTricith)在2019年购买高通(Qualcomm)公司的技术和知识产权后,引入了充电功率达22千瓦的无线充电系统。售后市场将为电动汽车用户提供1kw的无线充电配置。

WiTricith产品管理副总裁David SCHATZ认为,汽车制造商在电动汽车上配置无线充电接收器后,无线充电的应用时代即将到来。WiTricith将与汽车制造商和一级供应商合作,满足电动汽车潜在客户的无线充电期望。韩国已经在Jennises GV60上应用了无线充电,中国一汽集团也在红旗E-HS9电动汽车上引进了无线充电技术。

车辆测试

近年来,汽车制造商正加紧对电感充电技术的探索。

沃尔沃汽车正在瑞典哥滕堡(Gothenburg)进行为期三年的车辆试验,组建了Momentum Dynamics的40 kW无线充电设备XC40 Recharge电动汽车车队,出租车操作员Cabonline每天运行12 h,每年行驶100,00公里进行测试。沃尔沃汽车驱动装置无线充电R & ampd部门的罗伯特埃里克森(Robert ERIKSSON)表示,出租车车辆测试将成为公共无线充电的典型应用案例。

到目前为止,ERIKSSON对实验的充电效率值感到满意。沃尔沃汽车林德霍尔姆R & amp在D中心充电站,团队用10厘米厚的冰进行了测试,如果水分子覆盖整个充电垫,所有的电都可以毫无损失地直接通过。但是ERIKSSON认为,沃尔沃团队应该更好地理解在车身下方安装线圈对车辆布局和寿命的影响,线圈应该能够承受石头及投掷物的冲击。

更高的功率

大众高级项目经理、田纳西州诺克斯维尔创新枢纽的Hendrik MAINKA博士表示,传统充电方式实现品牌系统之间的互操作性是一个挑战,无线充电也将面临同样的挑战。

大众(WHO)正在与橡树岭国家研究所(ORNL)国家交通研究中心无线充电研究组合作。MAINKA提到,目前正在ORNL和大众可行性研究中,使用保时捷Taycan调查120千瓦和270~300千瓦的高功率无线充电替代有线直流充电方案的可能性。大众公司R & ampd项目组Andrew FOOTE表示,目前电池技术可以实现大功率目标。大众汽车(WHO)需要设计一个能在高功率值下运行的系统,这个系统虽然有热量限制,但必须保证所有部件都能充分冷却。

FOOTE提到,曾多次讨论大众泄漏磁场(stray fields)、电磁干扰(EMI)等电磁兼容性问题。汽车的无线充电系统有很多标准,大多数都在85 kHz波段或相应波段谐波内,频率不能超过极限。充电系统运行时,必须确保用户安全,防止通信和其他组件干扰系统运行。

线圈设计

诺克斯维尔小组正在重新设计无线电力传输(wireless power transfer)两侧的线圈,以达到漏磁场的极限。为此,需要重新开发磁性材料和电线,通过输送加电流和升级电容器来生成谐振电路,并处理无功(reactive power)。对于未来的生产应用,需要重新设计车辆冷却系统来冷却车辆零部件。

到目前为止,ORNL/大众集团开发的电源转换效率已经满足了设计要求。目前田纳西大学正在进行更高功率水平的无线充电性能测试,并将加快车辆充电系统的寿命测试。目前,WiTricity开发了无线充电系统,为货车和公共汽车车辆提供50 ~ 450千瓦的快速充电。

ERIKSSON认为,无线充电系统普及后,电动汽车只需要一节容量较小的电池就能满足用户的日常出行需求。

作者:格雷厄姆头

整理:王小辉

编辑:莆田

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