قسمت شانزدهم دوره آنلاین

ویدیو قسمت شانزدهم دوره آنلاین

شارژ بی ­سیم خودروهای برقی

اخیرا شارژ بی­سیم تلفن‌­های همراه ممکن شده است که بدون نیاز به وصل کردن کابل شارژ به گوشی آن را شارژ می­‌کند. این تکنولوژی همچنین می‌­تواند برای شارژ بی­سیم خودروهای الکتریکی توسعه یابد. در این ارائه می‌­خواهیم با مزایا و معایب شارژ بی­سیم، اجزای سیستم شارژ القایی بی­سیم و اینکه سیستم انتقال قدرت القایی چگونه کار می­‌کند آشنا شویم.

حین شارژ بی­سیم، قدرت از یک منبع بدون نیاز به کابل انتقا‌ل‌­دهنده منتقل می‌­شود. انواع مختلفی از روش­‌های انتقال قدرت بی­سیم بر اساس واسطه حامل انرژی ممکن است. آن‌ها به طور کلی می‌­توانند به دسته‌­های القایی، خازنی، مایکرویو، لیزر و انتقال صوتی طبقه‌­بندی شوند.

شارژ بی سیم القایی

شارژ بی­ سیم خودروهای برقی | قسمت شانزدهم دوره آنلاین

انتقال قدرت القایی یا IPT یک شکل انتقال قدرت بی­سیم است که بر اساس میدان مغناطیسی فرکانس بالا می‌­باشد. به طور معمول وسایل از فرکانسی در محدوده kHz تا MHz استفاده می­‌کنند و محدوده قدرت می­‌تواند از میکرووات تا هزاران کیلووات متغیر باشد. بازدهی انتقال قدرت می­تواند بین ۷۵ تا ۹۲ درصد باشد. از طرف دیگر انتقال قدرت خازنی به فرکانس‌­های نوسانی میدانی الکتریکی در فرکانس­‌هایی بین kHz۱۰۰ تا مگاهرتز متکی است. به طور معمول کاربردهایی که شامل قدرت پایین از ۱ تا ۵۰ وات هستند بازدهی بین ۵۰ تا ۸۰ درصد دارند. سایر روش‌­های شارژ بی­سیم شامل مواردی هستند که از امواج مایکروویو در محدوده فرکانسی بین MHz ۳۰۰ تا GHz ۳ استفاده می‌­کنند، به طور مثال می­‌توان به ماهواره‌­های فضایی اشاره کرد. در نهایت انتقال قدرت با لیزر است که از تابش الکترومغناطیس در فرکانس­‌های بالا و انتقال صوتی که در محدوده بین ۲۰ تا ۱۰۰ کیلوهرتز استفاده می‌­کنند. قدرت القایی محبوب‌­ترین روش انتقال قدرت بی­سیم است که برای شارژ باتری خودروهای الکتریکی استفاده می‌شود که در این ارائه روی آن تمرکز خواهیم کرد.

شارژ بی­ سیم خودروهای برقی

سیستم IPT مزایا و معایبی نسبت به شارژ رسانایی دارد. سه مزیت چنین سیستم‌­هایی این است که نیاز نداریم دکل­‌های شارژ را به خیابان‌­ها اضافه کنیم و از این رو از نظر زیبایی شناسی به ویژه برای شهرهای سنتی سازگارتر هستند. علاوه بر این پدهای شارژ بی­سیم را می­توان در زمین دفن کرد. همچنین آن‌ها ایمن و راحت هستند زیرا خودروهای الکتریکی می‌­توانند در پارکینگ­‌های راحت و بدون نیاز به اتصال هیچ کابلی به سیستم شارژ شوند. شارژ بی­سیم خودروهای الکتریکی در حال حاضر در دسترس است و انتظار می‌­رود در آینده گسترش یابد. معایب اصلی سیستم IPT اتلاف­ بالا در سیستم است. قیمت سیستم با توجه به نیاز به مبدل­‌های اضافی و دو پد شارژ که مورد نیاز است بالاتر می‌­باشد. اگرچه بازدهی قدرت این سیستم­‌ها در حال پیشرفت است و با بازدهی شارژ رسانایی رقابت خواهد کرد.

شارژ بی­ سیم خودروهای برقی | قسمت شانزدهم دوره آنلاین

حال می‌­خواهیم نگاهی به اجزای اصلی سیستم IPT و درک نحوه­‌ی کار آن بیندازیم. در قدم اول سیستم IPT قدرتش را از جریان برق ۵۰ هرتز می‌گیرد که می­تواند تک­فاز یا سه فاز باشد و با استفاده از مبدل DC به DC یکسو می­‌شود. همچنین می‌­توان به طور مستقیم از منبع DC استفاده کرد. این ورودی DC سپس با استفاده از مبدل DC به AC به جریان AC فرکانس بالا تبدیل می‌­شود. استاندارد SAE J2954 برای شارژ خودرو الکتریکی پهنای کوچکی بین ۸۰ تا ۹۰ کیلوهرتز برای شارژ بی­سیم اختصاص می­‌دهد که مرکز محدوده فرکانسی ۸۵ کیلوهرتز است. مبدل ولتاژ تعدیل شده یا ولتاژ PWM را با عرض پالس ۸۵ کیلوهرتز تولید می­‌کند که به پد شارژ بی­سیم تغذیه می‌­شود. پد شارژ از سیم­‌پیچ­‌های هادی که با شکلی خاص تمام سطح را فراگرفته‌­اند و ممکن است مواد مغناطیسی داشته باشند تشکیل شده است. یک پد شارژ روی زمین قرار گرفته است و پد اولیه یا پد پایه نامیده می­شود و پد دوم زیر خودرو قرار گرفته و پد ثانویه یا پد خودرو نامیده می‌­شود. زمانی که دو پد در مجاورت و نزدیک هم قرار دارند به صورت الکترومغناطیسی به هم وصل می­‌شوند که انتقال قدرت بین آن‌ها را ممکن می­‌سازد. مبدل ولتاژ PWM یک جریان سینوسی فرکانس بالا و ولتاژ روی پد پایه به وسیله رزونانس یا هم‌نوایی با مدار جبرانی که شامل خازن­‌ها است تولید می­‌کند. جریان AC سینوسی از سیم‌­پیچ­‌های اولیه به دلیل اتصال الکترومغناطیسی به سیم­‌پیچ ثانویه منتقل می‌­شود. مدار جبرانی به کاهش توان واکنشی که باید توسط منبع تامین شود کمک می‌­کند بنابراین بازدهی سیستم را افزایش می‌­دهد. در خودرو، جریان AC سیم­‌پیچ­‌های ثانویه توسط یک مبدل AC به DC یکسو و با استفاده از مبدل DC به DC برای شارژ خودرو الکتریکی تنظیم می­‌شود.

پد شارژی که به خوبی طراحی شده باشد سه جزء مهم دارد، اول مواد هادی جریان است. به طور معمول سیم­‌های مسی با مقاومت پایین و طراحی شده برای عملکردهای فرکانس بالا ترجیح داده می­‌شوند. سیم litz نوع مخصوصی از سیم­‌های مسی است که به طور گسترده برای طراحی و ساخت پدهای شارز به کار گرفته می‌­شود که یک قرقره از سیم‌­های نازک است که رشته­‌های سیم نسبت به یکدیگر عایق شده‌­اند. می‌­توان از هادی‌­های فویل که از فویل‌­های نازک تشکیل شده­‌اند برای کاهش اتلاف فرکانس بالا در پدهای شارژ استفاده کرد. دوم به موادی نیاز داریم که شار مغناظیسی را جهت‌­دهی کنند. نمونه‌­ای از این مواد فریت‌­ها هستند که از نفوذپذیری مغناطیسی نسبتا بالایی برخوردارند و همچنین یک هادی خوب برای میدان مغناطیسی هستند. در نهایت مواد محافظت کننده شار مغناطیسی است. مثالی از این مواد لایه آلومینیم در زیر نوار فریت است. کاربرد مواد محافظت­‌کننده این است که مانع نفوذ شار مغناظیسی به زمین می­‌شود بنابراین تنها اجازه‌­ی حرکت شار مغناطیسی در یک جهت از پد پایه به پد خودرو را می­‌دهد.

شارژ بی­ سیم خودروهای برقی | قسمت شانزدهم دوره آنلاین

در عمل دو پد شارژ می‌­توانند اشکال و ابعاد مختلفی داشته باشند همانطور که در شکل با رنگ قرمز مشخص شده است. در بعضی از موارد هر پد می‌­تواند از مواد مغناطیسی مثل فریت تشکیل شود که در شکل با رنگ آبی نشان داده شده است. یک کاربرد جالب شارژ بیسیم قابلیت شارژ خودرو هنگام رانندگی است. که به شارژ دینامیک یا شارژ جاده­ای خودرو الکتریکی برمی‌­گردد. در اینجا یک پد پایه بزرگ یا چندین پد کوچک می‌­توانند زیر سطح جاده با یا بدون مواد مغناطیسی مثل فریت قرار گیرند. مبد‌‌‌ل‌­های الکتریکی برق که به این پدها متصل‌­اند می‌­توانند به تولید میدان مغناطیسی کمک کنند که این میدان سپس توسط پد خودرو دریافت می­شود. بنابراین خودرو هنگام رانندگی توان و قدرت را به صورت بی­سیم دریافت می­‌کند که هم برای تامین قدرت رانندگی و هم شارژ باتری به کار گرفته می‌­شود. نتیجه مفید این امر این است که خودروها به باتری‌­های کوچک‌تری احتیاج دارند. به علاوه قابلیت شارژ هنگام رانندگی نگرانی از بابت مسافت قابل حرکت را از بین می‌­برد و برای راننده راحتی به همراه خواهد داشت.

شارژ بی­ سیم خودروهای برقی | قسمت شانزدهم دوره آنلاین

از طرف دیگر شارژ جاده­‌ای معایبی هم دارد. یک اینکه هزینه نسبتا بالاتری دارد. دیگر اینکه بازدهی این سیستم زمانی که پد پایه و پد خودرو در یک راستا قرار نگیرند کاهش می‌­یابد. همچنین کارهای عمرانی برای نصب این سیستم در جاده زیاد است و این سیستم نیاز به استانداردسازی خودروهای الکتریکی نیز دارد.

برای دیدن قسمت‌های بعدی دوره اینجا کلیک کنید

برای دیدن قسمت‌های قبلی دوره اینجا کلیک کنید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *