Когда идет проливной дождь, водитель, которому приходится подключать толстый и громоздкий кабель между своим электромобилем и зарядным устройством, обязательно промокнет до кожи. Но иногда альтернативы нет — батарея разряжена. Использовать беспроводные индуктивные системы для зарядки автомобиля намного удобнее. Это включает в себя передачу энергии через воздух или, точнее, через изменяющееся во времени магнитное поле.
В основе этой технологии лежат две катушки, одна из которых встроена в дорогу, парковочное место или гараж, а другая прикреплена к днищу автомобиля. В сочетании с подходящими конденсаторами эти катушки образуют своего рода резонансную «антенную систему для передачи энергии». Чем ближе две катушки друг к другу, тем эффективнее передается энергия.Высокоэффективная двунаправленная зарядка
Исследователи из Института ветроэнергетики и энергетических систем им. Фраунгофера IWES в Касселе разработали более экономичную конструкцию таких систем индуктивной зарядки. «Мы сознательно используем стандартные компоненты, которые уже доступны на массовом рынке», — объясняет Марко Юнг, заместитель начальника отдела преобразователей Fraunhofer IWES. Кроме того, исследователи используют системы катушек, для которых требуется меньше ферритовых листов.
Листы необходимы для контроля и экранирования магнитного поля, и они очень тяжелые из-за содержащегося в них оксида железа. Они также бывшиезадумчивый. Уменьшение количества используемого феррита дополнительно снижает вес и стоимость катушек.Еще одним преимуществом является специально разработанная силовая электроника и системы катушек, что означает, что система работает очень эффективно, даже когда катушка в автомобиле находится примерно в 20 сантиметрах от катушки на дороге. «Даже с воздушным зазором в 20 сантиметров мы достигаем КПД от 93 до 95 процентов — и делаем это во всем диапазоне мощностей, от 400 Вт до 3,6 киловатт», — поясняет д-р Рене Марклейн, менеджер проекта Fraunhofer IWES. «Подобные системы достигают такой эффективности только на меньших расстояниях, что ограничивает их полезность для автомобилей с большим дорожным просветом».
Катушки встроены в дорогу и в днище автомобиля, а система зарядки переносится в автомобиле и содержит электронику и соединения для различных зарядных кабелей. Ученые разработали систему так, чтобы предоставить водителям максимальную гибкость: она не только допускает индуктивную зарядку, но также имеет однофазное и трехфазное подключение к источнику питания благодаря концепции многофункциональной системы. Это позволяет водителям также заряжать свой автомобиль от обычных розеток и точек зарядки.Система может не только заряжать батареи, но и разряжать их.
Помимо других преимуществ, это может помочь стабилизировать общую электросеть. Как это работает? Когда солнце светит весь день или по стране дуют сильные ветры, солнечные батареи и ветряные турбины часто вырабатывают больше энергии, чем необходимо в то время. Однако, если в сеть будет подаваться слишком много электричества, напряжение может возрасти и даже разрушить электрические устройства.
Поэтому в благоприятных погодных условиях сетевые операторы ограничивают мощность, которую солнечные и ветряные электростанции подают в электрические сети. Но если бы автомобильные аккумуляторы использовались в качестве своего рода буфера, излишки электроэнергии можно было бы временно хранить там, а затем возвращать в сеть, когда солнце закрывает тучи или утихают ветры, что еще больше увеличивает долю возобновляемых источников энергии в структуре энергетики.
Ученые представляют свою систему беспроводной индуктивной передачи на Международном автосалоне IAA. Кроме того, исследователи Fraunhofer демонстрируют другие решения в области электромобильности, в том числе трансмиссию с двигателем ступицы колеса с воздушным охлаждением, энергоблок легкой конструкции и высокопроизводительные модули хранения.
Другие проекты беспроводной зарядки FraunhoferЗарядка катушек на номерные знакиОбычно индукционные плиты или катушки встраиваются в места для парковки. Поскольку они пропускают большие токи, они нагреваются и могут представлять опасность для любых предметов и животных, которые могут находиться под автомобилем.
Например, они могут травмировать кошек, которые часто любят сидеть под машинами. По этой причине исследователи из Института интегрированных систем и устройств им.
Фраунгофера IISB в Эрлангене разработали альтернативу индукционной плите в земле, которая включает снабжение автомобиля энергией на его передней части рядом с номерным знаком. Технология основана на месте зарядки, рядом с которым можно припарковать автомобили, оставляя лишь небольшой промежуток. Это позволяет очень экономично и легкоБудет внедрена система зарядки веса — она весит всего 3 кг при зарядной мощности 3,7 кВт.
Если автомобиль слишком сильно задевает пятно заряда, оно складывается, предотвращая повреждение автомобиля.Зарядка на ходу
Электромобили имеют ограниченный ассортимент. Однако в будущем можно будет заряжать автомобили во время движения: исследователи из Института производственных технологий и передовых материалов им. Фраунгофера IFAM и IVI построили 25-метровый испытательный маршрут, по которому катушки были поставлены на дорогу. Проект поддержали Федеральное министерство транспорта и цифровой инфраструктуры Германии и еще два партнера по проекту.
Это был успех: демонстратору FreccO, спортивному автомобилю, преобразованному в электромобиль, удалось проехать по полосе с умеренной скоростью, одновременно заряжая аккумулятор.