ワイヤレス電気自動車充電システム（wevcs）

今日、世界は、再生不可能な化石燃料車によって引き起こされる汚染物質の排出を削減し、輸送用の高価な燃料に代わるものを提供するために、電動モビリティにシフトしています。しかし、電気自動車の場合、走行距離と充電プロセスは、従来の自動車よりも採用に影響を与える2つの主要な問題です。

ワイヤー充電技術の導入により、充電ステーションで何時間も待つ必要がなくなり、駐車場に駐車するか、ガレージに駐車するか、運転中でも電気自動車を充電できるようになりました。現在のところ、私たちはデータ、オーディオ、ビデオ信号のワイヤレス伝送に精通しているので、なぜ無線で電力を転送できないのですか。

ワイヤレス電力伝送がその1つである彼の無限の驚くべき発明に対して、偉大な科学者ニコラ・テスラに感謝します。彼は1891年にワイヤレス電力伝送の実験を開始し、テスラコイルを開発しました。テスラは1901年に、新しいワイヤレス電力伝送システムの開発を主な目標として、大型高電圧ワイヤレスエネルギー伝送ステーション用のウォーデンクリフタワーの開発を開始しました。悲しい部分は満足テスラの債務に、タワーはdynamitedたと7月4日にスクラップのために取り壊さです^番目1917

ワイヤレス充電の基本原理は、変圧器の動作原理と同じです。ワイヤレス充電では、送信機と受信機があり、220V 50HzのAC電源が高周波交流に変換され、この高周波ACが送信機コイルに供給され、それが受信機コイルを切断してAC電力出力の生成を引き起こす交流磁場を生成しますレシーバーコイルで。しかし、効率的なワイヤレス充電のために重要なことは、送信機と受信機の間の共振周波数を維持することです。共振周波数を維持するために、補償ネットワークが両側に追加されています。そして最後に、受信機側のこのAC電源はDCに整流され、バッテリー管理システム（BMS）を介してバッテリーに供給されます。

静的および動的ワイヤレス充電

アプリケーションに基づいて、EV用のワイヤレス充電システムは2つのカテゴリに分類できます。

1. 静的ワイヤレス充電
2. 動的ワイヤレス充電

1.静的ワイヤレス充電

名前が示すように、車両は静止したままのときに充電されます。したがって、ここでは、EVを駐車場またはWCSに組み込まれているガレージに簡単に駐車できます。送信機は地面の下に取り付けられ、受信機は車両の下に配置されます。車両を充電するには、送信機と受信機を調整し、充電のために放置します。充電時間は、AC電源の電力レベル、送信機と受信機の間の距離、およびそれらのパッドサイズによって異なります。

このSWCSは、EVが特定の時間間隔で駐車されているエリアに構築するのに最適です。

2.動的ワイヤレス充電システム（DWCS）：

名前が示すように、ここで車両は移動中に充電されます。電力は、静止した送信機から移動中の車両の受信コイルに無線で転送されます。DWCS EVを使用することにより、道路や高速道路を走行中にバッテリーを継続的に充電することで、走行距離を改善することができます。それはさらに車両の重量を減らす大きなエネルギー貯蔵の必要性を減らします。

EVWCSの種類

操作技術に基づいて、EVWCSは4つのタイプに分類できます

1. 容量性ワイヤレス充電システム（CWCS）
2. 永久磁石ギアワイヤレス充電システム（PMWC）
3. 誘導ワイヤレス充電システム（IWC）
4. 共振誘導ワイヤレス充電システム（RIWC）

1.容量性ワイヤレス充電システム（CWCS）

送信機と受信機の間のエネルギーのワイヤレス伝送は、電界の変化によって引き起こされる変位電流によって実現されます。ここでは、送信機と受信機としての磁石やコイルの代わりに、電力のワイヤレス伝送にカップリングコンデンサが使用されています。効率を改善し、電圧レベルを維持し、電力を送信する際の損失を減らすために、最初に力率補正回路に供給されるAC電圧。次に、高周波AC電圧を生成するためにHブリッジに供給され、この高周波ACが送信プレートに適用されます。これにより、静電誘導によって受信プレートに変位電流を発生させる振動電界が発生します。

受信機側のAC電圧はDCに変換され、整流器とフィルター回路によってBMSを介してバッテリーに給電します。周波数、電圧、結合コンデンサのサイズ、および送信機と受信機の間のエアギャップは、転送される電力量に影響します。動作周波数は100〜600KHzです。

2.永久磁石ギアワイヤレス充電システム（PMWC）

ここで、送信機と受信機はそれぞれ、電機子巻線と巻線内の同期永久磁石で構成されています。送信機側の動作はモーターの動作と同様です。送信機の巻線にAC電流を流すと、送信機の磁石に機械的トルクが発生し、回転します。送信機の磁気相互作用の変化により、PMフィールドは受信機PMにトルクを発生させ、送信機の磁石と同期して回転します。ここで、受信機の永久磁場の変化により、巻線でAC電流が生成されます。つまり、受信機は、受信機PMへの機械的電力入力が受信機巻線で電気出力に変換される発電機として機能します。回転する永久磁石の結合は、磁気歯車と呼ばれます。レシーバー側で生成されたAC電力は、電力変換器を介して整流およびフィルタリングした後、バッテリーに供給されます。

3. 誘導ワイヤレス充電システム（IWC）

IWCの基本原則は、ファラデーの誘導の法則です。ここで、電力のワイヤレス伝送は、送信機と受信機のコイル間の磁場の相互誘導によって実現されます。主AC電源が送信機コイルに適用されると、受信機コイルを通過するAC磁場が生成され、この磁場が受信機コイル内の電子を移動させてAC電力出力を引き起こします。このAC出力は、EVのエネルギー貯蔵システムを充電するために整流およびフィルタリングされます。伝達される電力量は、周波数、相互インダクタンス、および送信機と受信機のコイル間の距離によって異なります。IWCの動作周波数は19〜50KHzです。

4.共振誘導ワイヤレス充電システム（RIWC）

基本的に、品質係数の高い共振器ははるかに高い速度でエネルギーを伝達するため、共振で動作することにより、弱い磁場でもIWCと同じ量の電力を伝達できます。電力は配線なしで長距離に転送できます。送信機と受信機のコイルが調整されている場合、つまり、両方のコイルの共振周波数が一致している場合、無線での電力の最大転送が発生します。したがって、良好な共振周波数を得るために、直列および並列の組み合わせで追加の補償ネットワークが送信機と受信機のコイルに追加されます。この追加の補償ネットワークは、共振周波数の改善とともに、追加の損失も削減します。RIWCの動作周波数は10〜150KHzです。

ワイヤレス電気自動車の充電

ワイヤレス充電により、EVはプラグインを必要とせずに充電できます。他のシステムと互換性のないワイヤレス充電システムについて、すべての企業が独自の基準を作成している場合、それは良いことではありません。したがって、ワイヤレスEV充電をよりユーザーフレンドリーにするために国際電気標準会議（IEC）、自動車技術者協会などの多くの国際機関

（SAE）、Underwriters Laboratories（UL）Institute of Electrical and Electronics Engineers（IEEE）は標準に取り組んでいます。

• SAE J2954は、軽量プラグインEVおよびアライメント手法のWPTを定義しています。この規格によると、レベル1は3.7 Kw、レベル2は7.7Kw、レベル3は11Kw、レベル4は22Kwの最大入力電力を提供します。また、最小目標効率は、調整時に85％を超える必要があります。許容される最低地上高は最大10インチで、左右の許容誤差は最大4インチです。最も好ましい位置合わせ方法は、手動駐車で充電範囲内にとどまり、自動運転車の駐車スポットを見つけるのに役立つ磁気三角測量です。

• SAE J1772規格は、EV / PHEV導電性電荷カプラーを定義しています。
• SAE J2847 / 6規格は、ワイヤレス充電車両とワイヤレスEV充電器間の通信を定義しています。
• SAE J1773規格は、EV誘導結合充電を定義しています。
• SAE J2836 / 6規格は、PEVのワイヤレス充電通信のユースケースを定義しています。
• ULサブジェクト2750は、WEVCSの調査の概要を定義しています。
• IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0は、EVWPTシステムの一般要件を定義しています。
• IEC 62827-2 Ed.1.0は、WPT管理：複数デバイス制御管理を定義しています。
• IEC 63028 Ed.1.0は、WPT-Air Fuel Alliance Resonant Baseline SystemSpecificationを定義しています。

現在開発され、WCSに取り組んでいる企業

• Evatranグループは、Tesla Model S、BMW i3、Nissan Leaf、Gen 1 ChevroletVoltなどの乗用EV用のプラグレス充電を行っています。
• WiTricy Corporationは、これまで乗用車とSUV用のWCSを製造しており、本田技研工業、日産、GM、現代、古河電気と協力しています。
• Qualcomm Haloは、乗用車、スポーツカー、レースカー用のWCSを製造しており、WitricityCorporationに買収されました。
• HevoPowerは乗用車用のWCSを製造しています
• Bombardier Primoveは、乗用車用のWCSをSUVに製造しています。
• シーメンスとBMWは乗用車用のWCSを製造しています。
• Momentum Dynamicは、WCSCorporationの商用車とバスを製造しています。
• Conductix-Wampflerは、業界のフリートとバス用のWCSを作成しています。

WEVCSが直面する課題

• 静的および動的ワイヤレス充電ステーションを道路に設置するには、現在の配置が設置に適していないため、新しいインフラストラクチャの開発が必要です。
• 人間の健康と安全に関する懸念の基準に従って、EMC、EMI、および周波数を維持する必要があります。