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運動中無線充電-NSK徹底改變電動汽車的社會價值

作者:NSK代理商 點擊:289 發布時間:2020-02-01 13:04:00

  在東京國際展覽中心(Tokyo Big Sight)舉行的東京汽車展(Tokyo Motor Show 2019)上,NSK展示了其以“讓未來動起來”為愿景的眾多新技術和未來技術。

  其中之一是運動無線充電,這是一項開創性的技術,有望提供一種全新的能源基礎設施。我們與NSK參與這項技術開發的關鍵工程師之一助理Daisuke Gunji進行了交談。

  從嵌在道路上的線圈行駛時為電動汽車(EV)充電──什么是運動無線充電?

  簡而言之,它是一種用于將道路中嵌入的線圈中的電流傳輸至行駛中的車輛的系統;然后由該電力為車輛供電。該技術的優勢在于,它使電動汽車具有更小的電池。

  現在,如果您想增加電動汽車的行駛距離,則必須安裝更大的電池。電動汽車中使用的鋰離子電池確實很棒,但與汽油相比,它們很重,而且仍然很昂貴。此外,隨著電動汽車的普及和電池產量的急劇增加,以及制造它們時排放的大量二氧化碳,電池材料的有限是我們將面臨的另一個問題。如果電動汽車需要更少,更小巧的鋰離子電池,那將是更好的選擇。

  另一方面,電動火車在沒有攜帶電池的情況下運行,對嗎?那是因為他們從電力線上獲得電力。如果我們能對電動汽車做同樣的事情,它們的電池可能會更小。但是與火車不同的是,汽車不會遵循一系列的軌道,而是可以自由移動,因此我們無法通過固定線路為其供電。這就是為什么我們要嘗試以無線方式發送電力。

  ──在汽車行駛的整個道路上是否都需要嵌入線圈?

  否。要考慮需要在哪些地方嵌入線圈,我們在研究中心附近的城鎮周圍開了汽車,以調查汽車在哪里行駛以及行駛了多長時間。

  我們發現,大約有四分之一的時間都花在交通信號燈前30米以內。因此,如果您開車一個小時,大約需要15分鐘才能在交通信號燈旁等候。在紐約或東京等大城市,時間可能更長。換句話說,如果我們在交通信號燈前30米以下安裝線圈,那么電動汽車很可能會獲得足夠的能量以使用較小的電池供電。

  如果一切按計劃進行,那么電動汽車的電池充電水平幾乎不會改變。換句話說,您甚至不必費心插入汽車即可充電。畢竟,每次開車后都要為電動汽車充電是一件很痛苦的事,對嗎?但是,通過動態無線充電,我們可以得到不需要插電的電動汽車。電動汽車的整個當前概念是,除非用戶投入能量,否則它將無法行駛到任何地方。 ,人們將能夠繼續行駛而不受范圍限制。隨著無人駕駛自動駕駛汽車的出現,這項技術也將極為重要。

  實際上,我們的愿景遠不止于此。太陽能和風能等可再生能源的輸出會根據天氣波動很大。這就提出了一個棘手的問題,即如何控制公用電網上的波動,以便穩定地使用可再生能源。一種解決方案是使用在城鎮周圍行駛的許多電動汽車的電池來存儲電力。

  再說一次,我不僅在談論插入充電站的電動汽車。理想情況是我們可以使用城鎮周圍行駛的所有電動汽車來存儲能量。只有運動無線充電才有可能。將來,動態無線充電技術還應該能夠幫助解決需求響應,即根據需要調整電源需求。

  從靠近路面的位置有效地接收和使用能源

  ──NSK提出的動態無線充電系統不僅是無線的,而且還是輪轂電機。為什么以軸承聞名的NSK開發輪轂電機?

  鑒于我們的業務,我們更有可能更終制造輪轂電機中使用的零件,而不是電機本身。但是,要了解各部分,我們需要了解整個單元。我們的開發范圍包括將整個單元實際安裝到測試車中,并且我們打算向客戶提供在此過程中獲得的知識。

  我們10年前就開始研發輪轂電機。此外,我們一直在與東京大學進行無線充電的聯合研究。電動汽車不僅環保。它們還具有出色的機動性。對這些好處的追求是導致我們的輪轂電機的原因,而將它們與動態無線充電相結合確實使NSK的技術脫穎而出。

  ──輪轂電機和動態無線充電相結合的優勢是什么?

  目前,除我們以外的其他動態充電系統在車身下方均設有線圈。通過這種設置,接地線圈和接收線圈之間的間隙會波動。無線充電的效率越差,離接地線圈的距離就越遠。

  因此,如果將線圈放在更靠近路面的輪轂中,則距離會更短且更穩定。通過這樣做,我們可以提高無線充電的效率。

  我們已經在實驗中證實,我們的系統可以以92.5%的效率充電。因此,另一個優點是效率高,埋入道路的線圈僅需很短,這意味著安裝成本將降低。

  ──如何使用電力?

  當車輛在行駛中時,功率由電動機使用,而當未在電動機中使用時,功率被發送以存儲在車輛的電池中。通過動態充電,我們可以將系統設置為在不需要電力時不接收電力,也可以使系統僅接收所需電量。

  由于無線接收到的交流電具有較高的頻率,因此,如果到轉換器電路的電纜很長,則會造成相當大的損耗。由于我們希望使該距離盡可能短,因此將直流轉換成靠近車輪的位置(即車輪內部)非常重要。

  在性能方面,我們說的是每個車輪25千瓦的電動機。因此,安裝在兩個車輪中,您可以獲得微型汽車的性能,安裝在四個車輪中,您可以獲得小型乘用車。

  研究主題之一是車輛能夠以多快的速度行駛并仍在行駛中充電。埋在地下的一個線圈不能做那么長。如果時間太長,則無法與接收器線圈的大小相匹配,從而導致功率浪費。

  而且,汽車行駛時速度越快,經過接地線圈的時間就越短。例如,如果汽車以每小時36公里(或每秒10米)的速度駛過一米長的接地線圈,則將在十分之一秒的時間內通過。

  我們正在研究的系統假定只有在系統檢測到汽車直接在線圈上方時才傳輸功率。這很困難,因為我們要處理的時間只有十分之幾秒。無論如何,我們都希望避免在沒有汽車高架時傳輸電力,以免浪費電力。

  總體而言,輪轂電機的運動無線充電的實際實施是一個非常艱巨的挑戰。通過首先有針對性地研究棘手的問題,我們可以創建不帶輪轂電機的版本,還可以將我們的專有技術“重新利用”到沒有無線充電系統的輪轂電機設計中。

  為社會做出貢獻的真正決心,而不僅僅是技術研究

  ──您覺得在這個項目上工作很有意義嗎?

  運動中的無線充電不僅僅與汽車有關;它涉及到更大的問題,即我們如何在整個社會中處理能源。電動汽車還不是故事的結局。結果是對二氧化碳排放量更低且能夠確保整個基礎設施實現良好能源平衡的世界的未來愿景。難題之一就是運動無線充電技術。

  在許多,人口老齡化和勞動力萎縮正在增加對自動駕駛汽車的需求。我相信,動態無線充電將成為支持自動駕駛汽車的關鍵技術。

  盡管這只是難題的一部分,但我個人認為,應對開發解決社會問題并影響社會未來的基礎技術的挑戰非常值得。我有信心整個開發團隊和整個NSK的每個人都有相同的感覺。


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