Technologie bezdrátového nabíjení

[@MrTufoz]

Good

[@stepanrydval736]

Dobrý den, rád bych se zeptal na otázku ohledně kompenzačních topologií. V obvyklých schématech a referenčních schématech renomovaných výrobců polovodičů vždy nacházím schéma, kdy na vysílači je seriový LC obvod, zatímco na přijimači je seriový LC obvod doplněný ještě o kondenzátor paralelně k cívce. Tuto topologii jsem ve videu nenašel (tedy seriový a paralelní kondenzátor byl na vysílači, ne na přijímači, nevím jestli to má vliv na funkci)

[@vladimirkindl4802]

Dobrý den, děkuji za dotaz. Volba kompenzační topologie závisí na požadovaných vlastnostech cílové aplikace, a téměř vždy má vliv na polohu pracovního bodu s maximální účinností. Například topologie S-S (sérový kondenzátor na primární i sekundární straně) se chová jako zdroj proudu a optimální zátěž (s maximální účinností) je spíše nižší, většinou jednotky Ohmů. Topologie S-P (paralelní kondenzátor na přijímači) se pak chová jako zdroj napětí, přičemž optimální zátěž je spíše vyšší. Kombinace, o kterou se zajímáte, může být např. vhodná při nabíjení CC-CV (Constant Current-Constant Voltage), kdy máme při CC relativně nízké zátěže (vysoké proudy), ale při CV naopak (nízké proudy). Snažil jsem se o co nejjednodušší odpověď, tak snad Vás to posune dál.

[@stepanrydval736]

@@vladimirkindl4802 Děkuji a moc si vážím vaší odpovědi. Získal jsem informace, co jsem potřeboval. Hezký den.

[@biggeorge191]

To podstatné o věci říkají Maxwellovy rovnice. Ty popisují elektromagnetické pole a jeho vyzařování celkem koherentně. Čím více je transformátor otevřený, tím více energie uteče do luftu.

[@vladimirkindl8799]

Tady se musí hlavně zohlednit vlnová délka vs rozměry té cívky. Kdyby to byla pravda, nedosahovali bychom účinnosti >95 %.

[@nin1ten1do]

Zajímavý koncept.. Budu rád když to dotáhnete.,, Ale ani witricity (s neomezeným státním grantem) to nikam nedotáhly po 15 letech nikde nic.. mám pár otázek na věci co nezazněly.. pokud je to možné prosím o dopovědi. 1, Jaká je ¨reálnᨠúčinnost mezi couplery a jejich vzdálenost ( nejdůležitější parametr nezazněl, nezajímám mě celý řetez to už jsou jen další ztráty na polovodičích) 2, jaká je realný napěťový PEAK-TO-PEAK ( ne average ) napětí mezi couplery 3, jste tím schopní reálně napájet ( ne nabíjet) více než měřící techniku? 4, proč děláte tkáňové testy ¨holých buněk¨ a ignorujete skin efekt u HF rozsahů specilně při aplikaci nad 22kHz a CO ŘÍKÁTE NA ZVÝŠENÝ RŮST RAKOVINOVÝCH buňek? 5, jsou vlny vyvolané tím to zařízením více elektrické, magnetické nebo ¨čistě¨ elektromagnetické? 6, ohřívá vaše zařízení železné a neželezné materiály v případě průchodu mezi couplery ?? pokud ano jak se tedy liší od ZVS indukčního ohřevu? 7, jaký je rozsah harmonických a co se harmonickýmy děje na couplerech? 8, způsobuje vaše řešení širokospektré rušení?? pokud ano v jakém rozsahu 9,jak se zařízení chová při poškození feritových bloků použité pro stínění 10, jaké jsou interkce s běžnou spotřební elektrotechnikou mobily atd..? hoří? vypíná je? ohřívá interní díly? zkratuje?? Otázky jsou položeny z čistě ze zájmu o reálnou aplikaci a vědeckých důvodů, ne z důvodů Vás grilovat či poškodit. S pozdravem a přáním úspěchu.

[@vladimirkindl4802]

Velice si ceníme si Vašeho zájmu! S kolegy (Kindl, Zavřel, Frivaldský) jsme pro Vás připravili krátké odpovědi níže: 1. Účinnost mezi vazebními elementy je obtížně měřitelná, resp. přesně měřitelná. Proto uvádíme celkovou (dc-dc) účinnost zahrnující střídač, samotný přenos a usměrňovač. Na plném výkonu (65 kW na zátěži) máme měřeno 96,2 % při přenosové vzdálenosti 20 cm. Krajní polohy: 15 cm - 97,5 % a 25 cm - 95,5 %. Určitý odhad se dá provést výpočtem, kde procentuální rozdělení ztrát vychází zhruba takto: 27 % přenos, 32% usměrňovač a 41 % střídač. Ostatní systémy, které využíváme k napájení senzoriky, přenášejí velmi nízké výkony, řádově jednotky wattů. U těchto systémů je obvykle velmi složité dosáhnout vysoké účinnosti (a ono to ani nevadí), už třeba jen proto, že jde většinou o pohyblivé ústrojí pracující na relativně dlouhou vzdálenost. Například rotační systém z 59:11 pracuje s účinností 80 %. 2. Napětí mezi vazebními elementy? Otázka je uchopitelná více způsoby. Předpokládáme-li dotykové napětí, pak je to dáno plovoucím potenciálem přijímače, není-li zemněn účinně. Normativně je v této souvislosti řešen dotykový náboj a dotykový proud. „tvrdé“ dotykové napětí nevzniká. Při normálním provozu postačí k jeho omezení běžné parazitní svody. Pouze v případě poruchového stavu byl pozorován jeho nárůst v přechodném ději. Bavíme-li se o napětí na samotných vazebních elementech (jeho svorkách), pak v případě výkonového systému, může dosáhnout jednotek kV. Samozřejmě je to vše o součástkové základně a též o hygienických limitech, viz ICNIRP 2010. 3. U výkonových systémů, kde cílíme na elektromobilitu, není problém nabíjet v celém výkonovém rozsahu. Testováno na elektronických zátěžích, odporových zátěžích, bateriích a soustrojí D-ASM rekuperujícího do sítě. Kromě toho umíme real-time napájet rotující soustavy, např. hnací motor (150 W) CNC. 4. Hlavnym dovodom je to, ze neriesime eticku komisiu a schalovanie EK na vykonanie pokusov na zvieratach, je to pomerne zlozity birokraticky proces, ktory trva niekolko mesiacov. Mame ale v plane spravit merania na morcatach, cize vystavime ich urcitym EM intenzitam a budeme to nasledne analyzovat. Momentalne boli tkaniva a hole bunky zvolene z dovodu dostupnosti, a hlavne z dovodu skusenosti pri analyze vplyvu EM ziarenia na tkaniva a bunky partnerom (BioMed). Ti realizovali rozne studie ale pre vf mobilne aplikacie, a rozhodli sme sa skusit pre pomerne intenzity EM pola zrealizovat to, ako bude vplyvat pracovny cyklus bezdratu na strukturu, ci zivotaschopnost tychto organizmov. Skin effect nebol ignorovany, postupovalo sa podla platnych noriem a odporucani od lekarov. Neboli zistene ziadne anomalie co sa tyka vzniku rakoviny, ani naopak.... Testy boli viac menej prvotne, a v dalsom roku mame v plane rozne frekvencne pasma, intenzity, struktury a aj impulznu cinnost... 5. Odpovědět na tuto otázku nelze přímo. Každý systém má trochu jiné napájení (výkon, napětí, proud) a jiné počty závitů vazebních elementů. Proto u některého systému převládá elektrická složka pole (vysoké napětí, nízký proud) a jindy magnetická složka pole. V každém případě se ale musíme řídit ICNIRP 2010, jejíž hodnoty (B=27 uT, E=83 V/m) jsou bezpečné. 6. Všechny systémy pro bezdrátový přenos elektrické energie, využívající induktivního principu, ohřívají okolní elektricky vodivé předměty. To je fyzika, kterou bohužel nedokážeme obejít. Nicméně, všechny systémy by měly být schopny rozeznat přítomnost živých (LOD) i neživých (FOD) cizích objektů, a okamžitě přerušit přenos energie. 7. THDi závisí na zvolené topologii kompenzačního systému a na řízení. Např. u výše zmíněného 65 kW prototypu je využita S-S kompenzace, pracující ve stavu rezonance, a proto zde zcela dominuje základní harmonická. Harmonické složky napětí na střídači jsou dány Fourierovým rozvojem obdélníkového průběhu, ovšem na jednotlivých prvcích L a C se nevyskytují. 8. Odpověď k výkonovému systému (65 kW): EM pole je pochopitelně vyzařované. Je čistě čárové na frekvenci přenosu. Ve vzdálenosti 50 cm od přenosu pod 27 uT a 83 V/m. Při přiblížení prudce narůstá, při oddálení pozvolně klesá na hodnoty pozadí. 9. Systém pracuje dál s horší účinností, jelikož dojde k rozladění obvodových parametrů. Tento stav ale chápeme jako havarijní (nefunkční stínění), a detailně se jím nezabýváme. 10. Odpověď k výkonovému systému (65 kW): Zde záleží na typu zařízení. Běžnou spotřební elektroniku systém nepostihuje, nebylo pozorováno. Jediný případ restartování nastává u termo kamery Fluke při přiblížení pod cca 50 cm.

[@tomaskonopac9431]

Další argument proti bezdrátovému dobíjení je to že každá cívka logicky něco váží a tahat sebou na cestách o 20 kg až 50 kg více také není ideální nápad .

[@vladimirkindl8799]

Pravda, hmotnost navíc je nepříjemná. Auta dnes ale vozí běžně spoustu hmot, které nemají 100% využití. Co třeba taková haldex spojka? U toho bezdrátového nabíjení je jedna vize (hoooodně daleká), která uvažuje nabíjecí infrastrukturu integrovanou na různá místa (semafory, parkovací stání, atd) ve vozovce. Pak by se vozidlo tu a tam automaticky dobíjelo. Výsledkem by mohla být nižší kapacita baterie a tím výrazně nižší hmotnost vozu. Je to ale zas omezené na městská vozítka. Dokonce se už dnes testuje dynamické nabíjení (nabíjení za jízdy), což je takový ekvivalent "bezdrátových trolejí". Jde ale zase o koncept, který se vůbec nemusí ujmout. Jsem celkem zvědav, kam se ta technika bude ubírat:)

[@tomaskonopac9431]

Bezdrátové dobíjení tak velkých proudů jaké jsou v dopravě není úplně dobrý nápad . Uvědomme si ztráty v cívkách které i při ideálním stavu budou tvořit 2 až 6 % což je stav ideální rázem máme z 20 kWh které potřebujeme na ujetí 100 km osobního automobilu 0,4 kWh až 1,2 kWh což při 10 000 ročně ujetých kilometrech činí 40 kWh až 120 kWh ztrát na vozidlo což celospolečensky značně znevýhodní ten stát co tohle povolí provozovat . Protože už při 1 000 000 elektromobilů to činí ztráty jen v tom segmentu bezdrátového dobíjení 40 000 000 kWh až 120 000 000 kWh . Tedy 40 000 MWh až 120 000 MWh .