SAE J2954 - SAE J2954

SAE J2954 новый стандарт для беспроводная передача энергии (WPT) для электрические транспортные средства во главе с SAE International. Он определяет три класса скорости зарядки, WPT 1, 2 и 3, с максимальной мощностью 3,7 кВт, 7,7 кВт и 11 кВт соответственно. Это делает его сопоставимым со стандартами проводной зарядки на средней скорости, такими как обычный SAE J1772 система.[а] В J2954 / 2 определен гораздо более мощный WPT9 для зарядки 500 кВт для тяжелых транспортных средств, у которых есть место, необходимое для установки большей индукционной пластины.[2]

Система работает по тем же принципам, что и индуктивная зарядка, но использует резонансная индуктивная связь концепция с продемонстрированной эффективностью около 85%. Это делает его похожим на проводные зарядные устройства, где более высокая теоретическая эффективность в некоторой степени компенсируется необходимыми системами изоляции, предотвращающими обратное питание большого тока, которые не требуются для J2954 с воздушным зазором. Лучшие в своем классе зарядные устройства средней скорости составляют около 94%.

Разработка базовой концепции передачи резонанса была разработана Марин Солячич на Массачусетский Институт Технологий (MIT), а затем выделенный в качестве WiTricity в 2007 году. WiTricity возглавила усилия по стандартизации SAE, которые начались в 2012 году и претерпели два выпуска Рекомендуемой практики по состоянию на 2019 год.. Окончательный стандарт ожидается в 2020 году. WiTricity прогнозирует, что зарядные устройства J2954 будут доступны в качестве дополнительных функций примерно с 2022 года.

История

Марин Солячич экспериментировал с резонансная индуктивная связь систем в течение некоторого времени, когда он впервые использовал термин WiTricity в демонстрации 2006 года, когда система использовалась для передачи энергии на лампочку мощностью 60 Вт с КПД примерно 45%. Постоянное совершенствование с того времени улучшило этот показатель примерно до 90%. Компания была выделена из Массачусетского технологического института в 2007 году, изначально ставя своей целью бытовая электроника рынок и автомобильные зарядные устройства.[3]

Многие технологические компании инвестировали в сектор бытовой электроники, в том числе Intel, Qualcomm, Samsung Electronics и другие. Эта работа в конечном итоге привела к формированию Стандарт Rezence. Конкурирующие Ци стандартный, на базе контактных площадок,[b] завоевал признание рынка, и только одно устройство, январь 2017 г. Dell Latitude 7285, был выпущен с использованием системы. Intel официально покинула Rezence в июне 2016 года, а все остальные - в 2017 году, когда WiTricity объявила о раунде увольнений и переориентировала компанию на электромобиль (EV) рынок.

С 2010 года, когда Delphi Automotive объявили, что инвестируют в технологию, система также была разработана для рынка электромобилей.[5] В 2011, Toyota объявила о крупных инвестициях в компанию.[6] В 2014 году Toyota опубликовала технологию[7] и в этом году были продемонстрированы первые зарядные устройства на 3,3 кВт.

В 2011 году Qualcomm приобрела HaloIPT, дочернюю компанию Оклендский университет он также работал над технологией резонансной зарядки.[8] Эта система была нацелена не только на припаркованную зарядку, но и на использование систем зарядки, встроенных в дорожное покрытие, для зарядки нескольких автомобилей во время движения, систему, которую они называли «динамической зарядкой электромобиля» или DEVH.[9]

Этот конкурентный вызов привел к формированию в 2012 году усилий SAE, основанных на технологии WiTricity. В стандарте принята терминология «уровней», уже использовавшаяся для обозначения скоростей зарядки, вводя концепцию WPT 1–3.[10] Все уровни БПЭ соответствуют тому, что в обычных системах считается начислением платы за уровень 2. В дополнение к физической и электрической части системы J2954 также стандартизирует Bluetooth на основе стандарта связи между автомобилем и зарядным устройством, методы, использующие триангуляция датчики на автомобиле, чтобы указать правильное расположение автомобиля над зарядной площадкой, создание стандартизированного испытательного стенда, на котором поставщики могут проверять свои реализации автомобиля, и стандартизированные вывески для указания точек зарядки. С тех пор стандарт претерпел три изменения: J2954_201605 2016 г., J2954_201711 2017 г. и последний выпуск 2019 г. J2954_201904.[11]

В 2019 году Qualcomm отказалась от своей работы над Halo и продала все связанные интеллектуальная собственность в WiTricity.[12]

На сегодняшний день только один автомобиль использовал предварительную систему J2954; в 2019 году специальные версии BMW 530e доступны для аренды, включая зарядное устройство WPT1. Эффективность системы составляет 85% при воздушном зазоре в 8 см между пластиной зарядного устройства и подборщиком автомобиля.[13] По состоянию на 2020 год было установлено лишь небольшое количество систем.[14]

Описание

Каноническая система J2954 состоит из двух частей: зарядной станции и связанной с ней индукционной площадки, известной как наземный узел (GA), и секции, устанавливаемой на транспортном средстве, известной как автомобильный узел (VA).[15]

GA подключается к сети, изменяя мощность сети с переменный ток (AC) в постоянный ток (DC) с использованием обычного выпрямитель. Выход постоянного тока выпрямителя затем управляет инвертор мощности который выводит переменный ток с желаемой частотой 85 кГц. Эта мощность переменного тока затем подается в индукционную катушку. GA также содержит систему связи на основе BlueTooth, которую он использует для связи с зарядным устройством в автомобиле для определения максимальной скорости заряда, состояния заряда и другой информации.[15]

VA по сути является зеркалом GA, за исключением того, что он преобразует переменный ток от катушки в постоянный ток, а затем использует его для непосредственной зарядки батарей.[15] Это означает, что для каждого транспортного средства требуется свой приемник, поскольку напряжения аккумуляторных батарей и системы зарядки сильно различаются.

Одна из основных разработок в рамках стандарта J2954, которая возникла не в рамках WiTricity, - это система обнаружения приближения транспортных средств. После рассмотрения большого количества вариантов, в «методе минимального общего выравнивания» была принята идея оставить индукционную катушку GA с очень низким уровнем питания. Катушка VA получает еще меньшую мощность от этого сигнала даже на расстояниях порядка нескольких метров. Несколько датчиков в VA используют этот сигнал для триангуляции площадки и отображения информации о наведении для водителя на автомобильном дисплее.[15]

Существующий тестовый жгут для GA использует круглую топологию для зарядной площадки, где индукционная катушка расположена в виде одной большой спирали. Альтернативной топологией является «двойная D», в которой катушка расположена в виде двух закругленных прямоугольников, расположенных бок о бок в контактной площадке индуктора. При использовании существующей круглой катушки электроды могут находиться на расстоянии 250 миллиметров (9,8 дюйма) друг от друга по вертикали и в пределах 100 миллиметров (3,9 дюйма) по бокам.[15]

Примечания

  1. ^ Например, стандартный диапазон Tesla Model 3 с использованием J1772 заряжает максимум 32 А или 7,7 кВт, что эквивалентно WPT 2.[1]
  2. ^ Qi обычно требует, чтобы устройство было помещено прямо на лицевую сторону зарядного устройства в пределах ограниченной области на лицевой стороне, возможно, в несколько сантиметров. Rezence позволяет устройству находиться в объеме около 5 см.[4]

Рекомендации

  1. ^ «Бортовое зарядное устройство». Тесла.
  2. ^ «Беспроводная передача энергии мощных подключаемых электромобилей и позиционная связь». SAE International. 17 января 2012 г.
  3. ^ Давиде Кастельвекки (14 ноября 2006 г.). «Беспроводное электричество может питать потребителей, промышленную электронику». Новости MIT.
  4. ^ "A4WP Rezence Wireless Power". YouTube.
  5. ^ «Партнерство Delphi с WiTricity для разработки автоматической беспроводной зарядки для гибридных и электрических транспортных средств». Конгресс зеленых автомобилей. 30 сентября 2010 г.
  6. ^ «TMC и WiTricity формируют альянс по беспроводной зарядке батарей». Toyota Motor Corporation. 27 апреля 2011 г.. Получено 24 апреля 2012.
  7. ^ «Беспроводная система зарядки электромобилей Toyota». YouTube. 2014-02-16. Получено 2019-10-13.
  8. ^ «Qualcomm приобретает команду HaloIPT и ее технологию беспроводной зарядки электромобилей». Qualcomm.com. 2011-11-08. Получено 2019-10-13.
  9. ^ «Qualcomm демонстрирует динамическую зарядку электромобиля». Qualcomm. 18 мая 2017.
  10. ^ «Беспроводная передача энергии для легковых автомобилей / электромобилей и методика регулировки». SAE International. 17 января 2012 г.
  11. ^ «Беспроводная передача энергии для легковых автомобилей / электромобилей и методика регулировки». SAE International. 23 апреля 2019.
  12. ^ «WiTricity приобретает Qualcomm Halo». www.businesswire.com. 2 ноября 2019 г.. Получено 2019-02-11.
  13. ^ Андрей Крок. «BMW запускает пилотную версию подключаемой гибридной беспроводной зарядки 5-й серии 2019 года в Калифорнии - Roadshow». CNET.com. Получено 2019-10-13.
  14. ^ «Станьте одним из 200 клиентов BMW, выбранных для участия в экспериментальной программе беспроводной зарядки 530e». 22 августа 2019.
  15. ^ а б c d е "SAE публикует Рекомендуемую практику (RP) J2954, позволяющую осуществлять беспроводную зарядку до 11 кВт". Конгресс зеленых автомобилей. 30 ноября 2017.