电动汽车的无线充电和放电

2018-12-28 09:22:06
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未来,无线充电系统将使电动汽车不仅可以为电池充电,还可以将能量输送回电网,有助于稳定电动汽车。经济高效的充电系统在整个功率范围内实现了高水平的效率,从400瓦到3.6千瓦,而汽车和充电线圈可以相距20厘米。弗劳恩霍夫研究人员将于2015年9月15日至18日在法兰克福IAA国际汽车展上展示他们的原型(4号展厅,D33展位)。

在下雨的时候,一个司机必须在他们的电动汽车和充电点之间连接一根厚而笨重的电缆,这肯定会被浸泡在皮肤上。但有时别无选择 - 电池是空的。使用无线感应系统为汽车充电更加方便。这涉及通过空气传输能量,或者更确切地说,通过时变磁场传输能量。该技术主要基于两个线圈,一个安装在道路,一个停车位或一个车库,另一个安装在汽车的车身底部。与合适的电容器相结合,这些线圈形成一种谐振“能量传递的天线系统”。两个线圈越接近彼此,能量传递越有效。

高效,双向充电

位于卡塞尔的弗劳恩霍夫风能和能源系统技术IWES研究所的研究人员为这种感应充电系统提出了更具成本效益的设计。“我们故意使用已经在大众市场上销售的标准组件,”Fraunhofer IWES转换器技术部门副主管Marco Jung解释道。此外,研究人员使用需要较少铁氧体片的线圈系统。需要这些薄板来控制和屏蔽磁场,并且由于它们含有氧化铁而非常重。他们也很

昂贵。减少所用铁氧体材料的量进一步降低了线圈的重量和成本。

另一个优点是专门设计的电力电子设备和线圈系统,这意味着即使当车内的线圈距离道路中的线圈约20厘米时,系统也能非常有效地工作。Fraunhofer IWES项目经理RenéMarklein博士解释说:“即使气隙为20厘米,我们也能实现93%到95%的效率 - 并且在整个功率范围内,从400瓦到3.6千瓦。” “可比系统仅在较短的距离内实现了这种效率,这限制了它们对具有较大离地间隙的汽车的实用性。”

尽管线圈内置于道路和汽车的车身底部,但充电系统在车辆中承载并且包含用于各种充电电缆的电子器件和连接件。科学家们设计了该系统,以便为驾驶员提供最大的灵活性:它不仅允许感应充电,而且由于采用了多功能系统概念,还具有单相和三相电源连接。这使得驾驶员还可以在普通电源插座和充电点为车辆充电。

除了给电池充电外,系统还可以将它们放电。除了其他优点之外,这还有助于稳定一般电网。这是如何运作的?当阳光普照或强风席卷全国时,太阳能电池和风力涡轮机通常会提供比当时所需的更多能量。然而,如果将过多的电力馈入电网,电压可能会上升甚至可能破坏电气设备。在有利的天气条件下,电网运营商因此节省了太阳能和风力发电厂输入电网的输出。但是,如果将汽车电池用作缓冲器,那么剩余的电力可以暂时存储在那里,然后当太阳升起或风力消失时反馈到电网中,进一步增加了可再生能源在能源结构中的比例。

科学家们正在IAA国际汽车展上展示他们的无线感应传动系统。此外,弗劳恩霍夫研究人员还展出了进一步的电动交通解决方案,包括带风冷轮毂电机的动力总成,轻质结构能量包和高性能存储模块。

其他Fraunhofer无线充电项目

在车牌上充电线圈

通常,感应板或线圈集成在停车位中。由于它们带有大电流,它们会升温并对可能位于汽车下方的任何物体和动物构成危险。例如,它们可能会伤害经常喜欢坐在汽车下的猫。出于这个原因,位于埃尔兰根的弗劳恩霍夫综合系统和设备技术研究所的研究人员开发了一种替代地面感应板的方法,该方法涉及在车牌附近的前端为汽车提供能量。该技术基于汽车可以紧挨着停放的充电点,只留下一小部分空隙。这样可以非常划算且轻便 -

将实施的重量充电系统 - 一个重量仅为3千克,充电容量为3.7千瓦的系统。如果汽车过于强烈地撞击充电点,它会折叠起来,防止车辆受损。

在旅途中充电

电动车只有有限的范围。然而,在未来,可以在汽车行驶时为汽车充电:弗劳恩霍夫制造技术和先进材料研究所IFAM以及运输和基础设施系统IVI的研究人员构建了一条25米长的测试路线沿线圈已经踏上了这条路。该项目得到了德国联邦运输和数字基础设施部以及另外两个项目合作伙伴的支持。这是一次成功:FreccO演示器,一辆改装成电动车的跑车,设法以适中的速度行驶,同时为电池充电。

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