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电动汽车的无线充电原理

2019-12-27

  美国田纳西州橡树岭国家级实验室(ORNL)的专家开发规划出了一种无线充电技能。专家说,这类技能能够在一小时内为一辆电动轿车充满电。与他们在2016年发布的快速无线充电体系比照,它是六倍的输出功率进步。他们报告说,现阶段现已对这类无插电动轿车充电技能性做改进,以适用运货车等商业服务运用。
  橡树岭电力电子技能和电力机械集团公司的责任人BurakOzpineci说,这一精英团队都还没完结。他说,他们现已向着美国能源部设置的更大总体目标——即创立一系列敏捷、安全、简易的电动轿车充电体系——尽力。按美国能源部2016年发布的指令的叫法,这将“加速美国电动轿车的普及化”。

  他们的想法是将现在体系的输出功率吞吐量提高三倍,使电量耗光的电动轿车充电电池的充电时刻降到15分钟下列。且要给电动轿车充电,除了将电动轿车开到嵌入混凝土中的无线充电板上以外,不必将任何物品插进轿车或再做其他任何事儿。
  Ozpineci说,能源部的指令沒有标明这种体系应当是有线的仍是无线的。但他添补道,“他们的专长是在无线层面。因此他们说,他们将做无线部分。”
  现阶段艺术大师们用概画所描画的电动轿车充电泵相似轿车加油站,但是其释放出来的是电子而并不是石油。而电动轿车无线充电设备意味着的将会不仅仅是一种新的轿车燃料来历。好像20到30年曾经的无线互联网革新相同,电动轿车的无线电源或许不仅仅更改轿车的电力来历。一些未来学家觉得无线电源正在“才智城市”的盛行和加油站的式微中扮演要害人物。
  Ozpineci说,他们这可输出120KW功率、高效率为97%的无线充电技能所涉及到的2个重要因素是他们常用的原材料及其传送和接纳电力的线圈。在2019年9月的IEEE能量转化博览会(IEEE’sEnergyConversionCongressandExposition)上,他们具体介绍了这项技能的材料。他们的本文很快将在IEEEXplore数据库上发布。
  将无线电力从路面单元发射到电动轿车中的电力接纳单元(彼此之间隔着宽约6英尺的气隙),代表敏捷轰动地上线圈中的电场和磁场,并在电动轿车中的接纳线圈中形成相似行为。Ozpineci说,事实上,这意味着经过约每秒钟22,000个周期(即22千hz)的振荡电流来输出120KW的功率。
  他说:“难题是一般咱们都有硅器材,而当咱们到达更高的输出功率水按时,你无法在更高的电源开关频率下运作他们。在10千瓦时,你能转化到20千hz。但是假如你到达100KW甚至更高时,你有必要削减电源开关频率——因为热管散热难题、机器设备呼应难题及其他许多难题。”
  但是,以效率高传送更高的输出功率需求更高的电源开关频率。因此,这事实上意味着不仅把硅换为更结实(也更价格昂贵)的碳化硅,又要加强电力交换的发送端和接纳端上的线圈。
  Ozpineci说,特斯拉轿车的Model3也使用碳化硅电子设备。因此,橡树岭国家级实验室的技能对原材料的依靠在电动轿车体系中并不是前所未有。另一方面,他们供认他们的100磅(45Kg)线圈有必要展开一些改进和提高,才能够将其引向商业化出产的规划阶段。
  随后,他们有必要进一步创意规划,使输出功率提高三倍才能够到达能源部350至400KW的总体目标。Ozpineci说,此项工作中现已展开中,但他猜忌在全部350KW或更多的无线增压器中都需求有好几个电源模块。
  “咱们能够使用单一电源模块,”他说到现阶段120KW的发电机组表明,“咱们正处在或靠近这种电源模块的极限。若想做逾越极限的事儿,咱们有必要把这种模块并联,要么有必要把两个逆变器并联。假如你那样做的时分,你能因要同歩运作这些物品而碰到许多应战。”
  Ozpineci说,他的精英团队还要展开说白了便是电动轿车动态无线充电原理的可行性研究。动态无线充电体系可使用安裝在路面下的无线充电垫主动为行车中的电动车子电池充电。
  他说:“全世界许多团队都会关怀它,但大部分人都会考虑到削减输出功率。例如20KW。但咱们不将本身局限性在20KW。咱们需求100KW吗?需求120KW吗?需求更高的输出功率吗?不论咱们算出哪些結果,美国能源部都或许会为演示项目供给资金。”

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