časopis z vydavatelství
FCC PUBLIC

Aktuální vydání

Číslo 8-9/2021 vyšlo
tiskem 1. 9. 2021. V elektronické verzi na webu 30. 9. 2021. 

Téma: Elektrotechnika v průmyslu; Průmyslové automatizační prvky

Hlavní článek
Elektroenergetika ČR se bez nových flexibilních jaderných bloků neobejde

Univerzální bezdrátové nabíjení elektromobilů

25. 3. 2021 | Ing. Tomáš Kupka, Ph. D. | Finepower GmbH | www.finepower.com

Elektrická vozidla se pomalu, ale jistě stávají obvyklou součástí dopravního provozu. Díky ekonomickým pobídkám pro jejich pořizování a provoz i legislativě omezující konvenční spalovací motory, lze předpokládat, že v dohledné době bateriové elektromobily nahradí část vozového parku vozidel se spalovacím motorem.

1. Úvod

Elektrická vozidla se pomalu, ale jistě stávají obvyklou součástí dopravního provozu. Díky ekonomickým pobídkám pro jejich pořizování a provoz i legislativě omezující konvenční spalovací motory, lze předpokládat, že v dohledné době bateriové elektromobily nahradí část vozového parku vozidel se spalovacím motorem. Hlavně jde o vozidla využívaná na kratší vzdálenost (do 100 km) a v oblastech s dostupnou infrastrukturou. Tedy větší města a jejich okolí. Ani s poklesem ekonomické výkonnosti a hospodářskými ztrátami zapříčiněnými přímo či nepřímo pandemií čínské chřipky, se neočekává výrazný ústup od státní podpory nízkoemisní dopravy. Naopak někteří analytici předpovídají rychlejší rozmach elektromobility v důsledku pobídek pro oživení ekonomiky (investice do infrastruktury, šrotovné, atd.). Poslední odhady hovoří o desetiprocentním podílu všech typů elektromobilů na prodeji nových aut do roku 2025 s tím, že o pět let později se poměr zvýší na 20 až 28 % a roku 2040 přesáhne 50 %. [1][2]

Elektromobily získávající energii z palivových článků jsou nákladnější a síť vodíkových čerpacích stanic se teprve buduje. Proto se tato varianta elektrovozidel bude, alespoň zpočátku, využívat především pro dálkovou přepravu osob a materiálu hromadného nebo komerčního charakteru. Počátky zřetelnějšího rozšíření vodíkových aut se odhadují na rok 2035.

S rozvojem bateriové elektromobility je nutné zajistit také rozvoj technologií nabíjení elektromobilů. V současné době jsou veškeré komerční nabíjecí systémy založeny na kabelovém připojení přívodní střídavé sítě nebo stejnosměrné nabíjecí stanice. Bezdrátový přenos energie je tak dalším logickým krokem ve vývoji obslužné infrastruktury. Tento článek pojednává o současném stavu technologie bezdrátového nabíjení bateriových elektromobilů, definuje problematické oblasti a nastiňuje budoucí vývojové směry v tomto oboru.

Kombinovaný konektor pro kabelové nabíjení elektromobilů [3]
Obr. 1. Kombinovaný konektor pro kabelové nabíjení elektromobilů [3]

2. Možnosti kabelového nabíjení vozidel

Kabelové nabíjení se podle normy IEC 61851 dělí na čtyři druhy. Tři z nich jsou střídavé, jeden stejnosměrný a všechny vyžadují kabelový kontakt mezi vozidlem a nabíjecí soustavou.

2.1. Režim 1

Elektrické vozidlo je připojené na energetickou rozvodnou síť standardním síťovým konektorem do standardní střídavé zásuvky. Nabíjecí proud je obvykle omezen na střídavých 10 A v závislosti na legislativě v každé zemi. Typický příkon je tedy 2 300 W a neobsahuje žádnou elektrickou ochranu vozidla. Toto připojení je určeno pro kola, skútry nebo koloběžky, popřípadě pro malá elektrická vozidla.

2.2. Režim 2

Druhou možností je připojit vozidlo pomocí speciálního kabelu do zásuvky pro nabíjení elektromobilů (jako pro režim 3). Ochranné elektrické obvody jsou přímo součástí kabelu (IEC 62752). Příkon je omezen jak absolutně na 22 kW tak nepřímo pomocí maximálních vstupních proudů na 3× 32 A. Tento režim se často využívá pro nouzové nabíjení elektrického vozidla.

2.3. Režim 3

Elektrické vozidlo je připojené přes speciální konektor do nabíjecí stanice. Stanice zprostředkuje připojení do střídavé rozvodné sítě a zároveň poskytuje ochranné a ovládací funkce pro nabíjení elektromobilu. Trojfázový příkon je omezen vstupními proudy na 3× 32 A až 3× 64 A, popřípadě 70 A jednofázově. Jde o poslední druh střídavého nabíjení.

2.4. Režim 4

Posledním druhem kabelového nabíjení je stejnosměrné připojení speciálním konektorem k nabíjecí stanici. Ve stanici je v tomto případě integrována kromě ochranné a ovládací logiky i usměrňovací elektronika a její řízení. Výkonové rozsahy tohoto režimu připojení začínají na hodnotě 50 kW, a proto se těmto stanicím říká rychlonabíječky. Je také možné kombinovat konektor pro připojení střídavé nabíjecí stanice a rychlonabíječky, viz obr. 1.

3. Proč bezdrátové nabíjení

V ne příliš vzdálené budoucnosti lze očekávat rozvoj autonomních vozidel. Již nyní nalézáme příklady jejich počátečního využití v uzavřených průmyslových nebo komerčních areálech. První samořiditelnou funkcí osobních vozidel se pravděpodobně stane automatické parkování mimo standardní komunikace, tedy v parkovacích domech, dálničních parkovištích nebo na parkovištích supermarketů. A protože nabíjecí infrastruktura počítá s menším množstvím rychlonabíjecích stanic tak, že většina elektromobilů se bude nabíjet delší dobu nižším a středním výkonem, je vhodné k nabíjení využít co nejvíc volného času vozidla na parkovištích. Automaticky parkující vozidla by fyzickým připojením k nabíječkám vyžadovala další obsluhu, nebo složitá a poruchová připojovací ústrojí. A tak budoucnost v autonomní přepravě je nejen jedním z hlavních argumentů pro bezdrátové nabíjení, tyto dvě oblasti jsou od sebe v podstatě neoddělitelné.

Přímou výhodou autonomních vozidel bude kompaktní parkování, kdy stroj zaparkuje precizně jako zkušený řidič, který navíc zůstane v autě a ušetří tak místo o prostor k otevírání dveří. Pohodlnost takového systému doplňují nepřeberné možnosti nových způsobů architektury a designu. Čistě technickou výhodou bezdrátového nabíjení je jednoduchost konstrukce, malé rozměry a nižší hmotnost přijímací elektroniky. Ta je zde jedinou části nabíječky, která musí být součástí vozidla. Na rozdíl od současné drátové palubní nabíječky je většina bezdrátového nabíjecího systému mimo vozidlo a po standardizaci bude, z hlediska automotive designérů, pouhou infrastrukturou, viz ilustrace na obr. 2. Elektromobily budou moci být vybaveny přenosnou nouzovou nabíječkou, od které se bude postupně ustupovat, tak jako dnes mizí rezervní kolo.

Absence volných kabelových propojek dále činí bezdrátovou nabíjecí stanici odolnější proti vandalismu a příjemnější na pohled. Popřípadě může být vysílací část bezdrátové nabíječky úplně skrytá ve vozovce či obrubníku. Stane se součástí architektury.

Obr. 2. Ilustrace bezdrátově nabíjeného elektromobilu
Obr. 2. Ilustrace bezdrátově nabíjeného elektromobilu

4. Požadované parametry bezdrátového nabíjecího systému

Podle normy IEC 61980, která definuje parametry bezdrátových nabíjecích systémů, je pro výkonové rozmezí 1 až 22 kW maximální vstupní střídavý proud 32 A. Může jít jak o jednofázový, tak třífázový odběr. Vstupní napětí nepřevyšuje 250 V jednofázově a 480 V trojfázově a jeho frekvence je podle místní specifikace 50 Hz nebo 60 Hz. Frekvenční rozmezí pracovního elektromagnetického pole pro tuto výkonovou úroveň je 80 až 90 kHz.

Dále tato norma určuje bezpečnostní vlastnosti a funkce, např. požadavkem proudového chrániče a jeho parametry nebo bezpečnostní třídu toho zařízení, a také nadmořskou výšku použití nabíječek. Pro vnitřní použití je určeno IP21, pro venkovní IP44. [4] Důležitá druhá část normy ale stále není dokončená. V současné době probíhá intenzivní práce na vývoji a standardizaci bezdrátových systémů. Každý výrobce upřednostňuje svoje řešení a ta se mohou navzájem nezanedbatelně lišit. Variace výšek vozidla, napětí baterie, geometrie pracovních cívek, proudové kapacity a dalších parametrů nutí výrobce soustředit se na individuální vývoj vlastních nabíjecích systémů pro homogenní vozový park.

Jedna z hlavních výzev při vývoji univerzální bezdrátové nabíjecí stanice je co nejvyšší tolerance k poloze vozidla s jeho světlou výškou. Relativní poloha přijímací cívky v automobilu vzhledem k vysílací cívce nabíjecí stanice je také závislá na její geometrii a konfiguraci vinutí. Dalším důvodem pro nutnost vysoké tolerance vzájemné polohy cívek je skutečnost, že ne vždy bude možné anebo snadné zastavit vozidlo v optimální pozici pro přenos energie. A to ať už z důvodu omezení prostorového tak řidičských schopností. [5] Polohovou toleranci lze definovat jako minimální požadovanou účinnost v rozsahu vzdálenosti cívek 15 až 20 cm a chybě v pozici ±10 cm.

 Obr. 3. Průchod magnetického toku cívkami

5. Základní princip bezdrátového přenosu

Teorie induktivního přenosu energie je více než století známá. Zakládá se na Faradayově indukčním zákoně. Nikola Tesla představil bezdrátový systém principiálně podobný současným indukčním nabíječkám už roku 1893. Induktivní přenos energie je pouze jednou z použitelných metod bezdrátového přenosu. Využívá technologii blízkého pole, kdy vysílač i přijímač zůstávají po celou dobu přenosu v blízké vzdálenosti. Jde o komerčně nejúspěšnější metodu bezdrátového přenosu. [6]

Jak je vidět na obr. 3 a na vztahu (1), celkový magnetický tok (Ψtot) se z vysílací (spodní cívky) rozdělí na tok vzájemný (Ψm) a tok rozptylový (Ψσ). Činitel rozptylu σ je dán poměrem obou toků a je opakem činiteli vazby k, jak znázorňuje vzorec (2). Činitel vazby se v našem případě obvykle pohybuje v rozmezí od 0,1 do 0,3.

Ψtot=Ψm+Ψσ      (1)

σ=ΨσΨm=1-k     (2)

Uvažovaný model s primárním kondenzátorem se tedy bude chovat jako LLC rezonanční měnič s proměnnou rozptylovou indukčností a proměnnou rezonanční frekvencí.

Ekvivalentní schéma z obr. 4 byl použit pro výpočet simulace. Z té je na obr. 5 patrné, že amplituda zesílení se nezvyšuje až do rozptylu σ = 0,6, ale vyšší rozptyl už způsobí razantní nárůst jak reaktivního proudu, tak ztrát v elektrickém i magnetickém obvodu. Šířka pásma zesílení se naopak snižuje spolu se slábnoucí vazbou.

Simulace dále ukazují, že úpravou rezonančního obvodu přidáním vhodného sekundárního kondenzátoru lze snížit vstupní proud o více než polovinu. Důvodem je změna zesílení v závislosti na spínací frekvenci. Různé křivky zesílení budou mít i další variace rezonančního obvodu. Kombinace přídavné indukčnosti a kapacity na každé ze stran transformátoru ovlivňuje vlastnosti výsledný přenos a odezvu systému. Jedná se o primární a sekundární kompenzační síť.


Obr. 4. Ekvivalentní schéma indučního přednosu energie

Obr. 5. Simulace indukčního přenosu energie
Obr. 5. Simulace indukčního přenosu energie

5.1. Základní možnosti zapojení kompenzační sítě

Hlavním přídavným členem ladicího obvodu je kondenzátor, protože indukčnost je už přítomna díky vysílací nebo přijímací cívce magnetického obvodu. Jelikož jsou jen dvě možnosti zapojení kondenzátoru do kompenzační sítě (sériově nebo paralelně) a ta má právě dvě strany (primární a sekundární), dostáváme permutací čtyři kombinace, viz obr. 6.

Simulace na obr. 7 ukazují, jak jednotlivé varianty zapojení kompenzační sítě ovlivňují zesílení přenosu, dynamickou odezvu a jaký má na tyto vlastnosti vliv činitel vazby. Obecně se dá říci, že významnější efekt má změna zapojení primárního části, protože významněji mění charakter měniče. Sekundární část pak více ovlivňuje stabilitu regulovaného systému. Sériový kondenzátor zvyšuje zesílení, ale způsobuje velké rozdíly mezi křivkami zesílení pro různé činitele vazby. Zvlášť pro velmi nízký činitel vazby dosahuje zesílení vysokých špiček v blízkosti rezonance. Takový systém bude s ohledem na napěťové limity sekundárního obvodu obtížně regulovatelný. Paralelní kondenzátor naopak zklidní dynamické vlastnosti systému tak, že je snáze ovladatelný i pro různé činitele vazby. Jeho nevýhodou je řádově menší zesílení, takže systémy s kompenzační sítí z paralelních kondenzátorů vyžadují vysoké pracovní napětí primárních měničů. Všechny typy základních zapojení jsou navíc citlivé na správné polohování. Špatná vazba buďto vede k nedostatečně nízkému zesílení, nebo k nebezpečně vysokému.

Ovládací strategie se liší v závislosti na charakteru zesílení. Ploché křivky jsou regulovány jen napětím na primárním můstku a střídou jeho spínacích signálů při konstantní frekvenci blízké rezonanci. Jestliže se zesílení s frekvencí mění, jsou hlavními regulačními veličinami frekvence a napětí primárního můstku a střídou se reguluje až při velmi nízkých výkonech.

Bezdrátový měnič s aktivním usměrňovačem na sekundární straně musí navíc pracovat na pravé části křivky zesílení, tedy nejméně s rezonanční frekvencí. Při provozu zařízení na levé straně křivky by mohlo docházet k přehřívání výkonových polovodičů vlivem kapacitního chodu měniče a čas do změny jejich materiálového skupenství by se v závislosti na přenášeném výkonu počítal v jednotkách spínacích period.


Obr. 6. Základní možnosti zapojení kompenzační sítě

Obr. 7. Simulace zesílení indukčního přenosu
Obr. 7. Simulace zesílení indukčního přenosu různých kompenzačních sítí

5.2. Kombinovaná kompenzační síť

Jako další možnost se nabízí využití obou druhů zapojení pro získání nejlepší kombinace vlastností. V ideálním případě by bezdrátový systém měl mít přibližně stejné regulační vlastnosti pro co největší rozsah činitele vazby v požadovaném frekvenčním rozsahu a zároveň dostatečné zesílení.

Příklad kombinované kompenzační sítě je na obr. 8, jeho simulace na obr. 9. Využitím dvou sériových a dvou paralelních kondenzátorů spolu s přídavnou primární cívkou upraví charakteristiky zesílení tak, že mají v uvažované frekvenční oblasti 80 až 90 kHz podobný charakter. Tedy že se zesílení zvyšuje s klesající frekvencí a bezpečný rozsah činitele vazby lze definovat tak, aby vrchol zesílení nebyl při nejnižší frekvenci (80 kHz) s rezervou dosažen.


Obr. 8. Schéma zapojení kombinované kompenzační sítě


Obr. 9. Příklad řešení bezdrátového nabíjení vysokozdvižných vozíků [6]
01 – nástěnná jednotka, 02 – vysílací cívka, 03 – přijímací cívka, 04 – zásobník energie

6. Realizace bezdrátového nabíjecího systému

Bezdrátové nabíjecí systémy vozidel se v současné době začínají využívat v uzavřených průmyslových areálech, například pro nabíjení vysokozdvižných vozíků (obr. 10). Jde téměř vždy o jeden konkrétní typ nabíjení vhodný pro daný typ vozidel a ten tedy není kompatibilní s jinými výrobci.

Reálný bezdrátový nabíjecí systém se skládá z několika bloků. Je napájen přes aktivní usměrňovač (PFC) ze střídavé rozvodné sítě (50 nebo 60 Hz). Na stejnosměrný výstup PFC je připojen vysokofrekvenční měnič pro buzení magnetického obvodu. Magnetický obvod je tvořen kompenzační sítí, mezi jejíž části je magnetická vazba představující vysílací a přijímací cívku samotného indukčního přenosu. Výkonový signál se na sekundární straně usměrní aktivním nebo pasivním usměrňovačem, jehož výstupem už je přímo výkonová sběrnice baterie. Primární část na obr. 11 reprezentuje stacionární nabíjecí stanici a sekundární část je integrována do vozidla.

Prototyp magnetického obvodu (vysílací a polohované přijímací cívky) v laboratorních podmínkách je na obr. 12. Simuluje se zde vliv vzájemné polohy cívek pro zjištění mezních pracovních podmínek a jejich parametrů.

Konečný produkt musí samozřejmě obsahovat mnoho dalších podpůrných systémů. Z vedlejších funkčních částí, které nemají přímý vliv na přenos energie, to jsou například detektory živých a neživých objektů nebo snímač vzájemné polohy cívek. Dále je ale nutná bezdrátová komunikace mezi nabíjecí stanicí a přijímacím zařízením uvnitř vozidla. Bez tohoto propojení by nebylo možné regulovat nabíjecí proud nebo napětí na baterii. Frekvence měřicích zpráv se pochybuje v jednotkách kilohertz. Kromě výměny měřených veličin je nutno zajistit přenos ovládacích signálů a veličin, ať už funkčních (například požadované nebo limitní úrovně pracovních veličin) nebo bezpečnostní (typicky nouzové odpojení). Komunikace tak musí být stabilní, rychlá a odolná vůči elektromagnetickému rušení, které se poblíž vysokofrekvenčních výkonových cívek rozhodně nedá vyloučit. Často se tak využívá WiFi propojení, ale jeho optimalizace pro tyto specifické podmínky vyžaduje komplexní přístup.


Obr. 10. Simulace zesílení přenosu s kombinovanou kompenzační sítí


Obr. 11. Blokové schéma bezdrátového nabíjecího systému [7]


Obr. 12. Magnetický obvod indukčního nabíjecího systému

7. Univerzální nabíjecí stanice

Jak už bylo řečeno dříve, každý z výrobců bezdrátových nabíjecích systémů používá jinou technologii a jiné parametry. I nabíjení stejných baterií se stejnými mechanickými parametry vozidla a magnetického obvodu mívá rozdílné kompenzační sítě, tedy i různou charakteristiku pracovního elektromagnetického pole a jinou strategii regulace.

Podstatou konceptu univerzální nabíjecí stanice je ovlivnění přenosové charakteristiky systému pomocí primární části kompenzační sítě a využití stejné primární části pro nabíjení více typů vozidel. Připínáním nebo odepínáním sériových a paralelních kondenzátorů, případně cívek, lze vyladit přenosovou charakteristiku vazby stanice-vozidlo tak, aby funkčně vyhovovala oběma částem. Tedy, aby v pracovním rozsahu činitele vazby byla rezonanční frekvence dostatečně nízká a přenos dostatečně vysoký a stabilní. Příklad takového ladicího obvodu je na obr. 13. První myšlenkou je, že ladění kompenzační sítě probíhá pouze před spuštěním výkonového přenosu, může ale probíhat i v jeho průběhu, pokud je vhodná konfigurace kompenzační sítě jiná pro různé výkonové hladiny systému.

Rozvíjením této funkce lze vytvořit adaptivní ladicí obvod, který bude schopen regulovat nabíjecí výkon plynulou manipulací s přenosovou křivkou při zachování spínání v rezonanční frekvenci. Takový režim by měl jednak stále vysokou účinnost a dále by se snížilo elektromagnetické rušení systému, jak zmiňuje následující kapitola. [8]

Cílem konceptu univerzální nabíjecí stanice je integrovat do ladicího obvodu stanice co největší počet kombinací součástek kompenzační sítě pro technologické pokrytí nabíjení mnoha typů vozidel všech významných výrobců. Bezdrátová nabíječka pak bude moci být standardní částí infrastruktury, jak bylo nastíněno v úvodu článku. Standardizovaná komunikace je zde podmínkou nutnou, leč stále nesplněnou. První verze normy IEC61980-2 měla vyjít ještě v roce 2020.


Obr. 13. Příklad kondenzátorového ladicího obvodu [8]

8. Bezdrátové nabíjení nebo bezdrátové rušení?

Přenos výkonu elektromagnetickým polem musí zákonitě vyzařovat spolu s pracovním polem i elektromagnetické rušení. Tak jako všechny zdroje, musí i indukční nabíječka projít EMC testy podle platných norem. Výzvou pro systémy induktivního přenosu energie je omezení rušení do povolených mezí i v případě, že je generováno pouze pracovním polem vysílací cívky a všechny ostatní parazitní zdroje, například přívodní kabely, jsou kompenzovány.

Jedním ze způsobů, jak částečně snížit elektromagnetické emise je provozovat indukční systém na rezonanci blízké frekvenci a regulovat výkon pomocí ladicího obvodu. Vývojový projekt UnIndCha se, mimo jiné, zabýval studiem závislosti spínací frekvence EMC rušení univerzálního indukčního nabíjení. [8] Princip měření vyzařovaného magnetického pole na obr. 14 je použit pro zjištění EMC rušení v rozmezí od 9 kHz do 3 MHz. Byla porovnána spektra vyzařovaného pole ve stejném pracovním bodu při různých spínacích frekvencích. Příklad porovnání emisí je na obr. 15.

Výsledky měření ukazují, že různě naladěný rezonanční obvod má různou úroveň vyzařovaného rušení při stejných provozních parametrech. Tyto rozdíly jsou způsobeny proměnlivými odchylkami mezi provozními frekvencemi a rezonanční frekvencí systému. V závislosti na naladění bylo při různých měření pozorováno snížení emisí až o 10 dBμA/m. V souladu s teoretickými předpoklady byly minimální úrovně interferenčních emisí dosaženy, když byl systém provozován v rezonančním režimu. Kromě toho byla při měření stanovena optimální hodnota ladění systému 62 %, to je minimální odladěná kapacita v procentech kapacity původního obvodu. To naznačuje, že při proměnlivém ladění se vyzařovaná interference opět zvyšuje, pokud je kompenzace příliš vysoká. U vyšších rozdílů polohy mezi cívkou vysílače a přijímače lze předpokládat, že se zvyšuje účinnost adaptace ladění.

Díky možnosti variabilního ladění rezonančních obvodů je zde vždy možné zajistit, aby systém fungoval v normou požadovaném frekvenčním rozsahu. Během provozu na rezonanční frekvenci bylo dosaženo významného snížení harmonických rušení. Systém s laděním rezonance je tedy výhodný, a to zejména při vysokých odchylkách vzájemných poloh cívek.

Diagram měření vyzařované části elektromagnetického rušení
Obr. 14. Diagram měření vyzařované části elektromagnetického rušení [8]

Obr. 15. Porovnání spekter EMC emisí [8]
Obr. 15. Porovnání spekter EMC emisí [8]

9. Budoucnost v obousměrném bezdrátovém přenosu

Energetická síť už dnes čelí mnoha destabilizačním tlakům. S rozvojem z podstaty nestabilních větrných a fotovoltaických zdrojů jakož i se strmě vzrůstající spotřebou, se situace lepšit nebude. Naopak bude nutné na ni reagovat. Jednou z mála možností je uskladnění elektrické energie v malých decentralizovaných úložištích. Alternativou k jednoúčelovým stacionárním úložištím je právě elektromobil připojený k obousměrné nabíječce. Vozidlo může nepotřebnou energii dodávat, možná lépe prodávat, pro pokrytí stabilizačních výkyvů přímo v lokální části energetické soustavy. Samozřejmě je nutné vyladit nastavení minimální úrovně nabití a na užitných dobách vozidla, aby v baterii bylo dost energie pro cestu v pondělí ráno do práce. Takový obousměrný přenos energie mezi nabíjecí stanicí a elektromobilem je už reálnou aplikací, bezdrátový přenos ho jen zjednodušuje a zpohodlňuje.

Speciální aplikace, kde induktivní přenos výrazně přispěje k funkčnosti systému, je dynamický obousměrný přenos. Napájení a odebírání energie na chodu vozidla je dnes využíváno hlavně u sběračových systémů například kolejových vozidel nebo nákladních důlních vozíků. A v průmyslových aplikacích se bude pravděpodobně rozvíjet i bezdrátový typ. Jako příklad lze opět uvést vysokozdvižné vozíky v průmyslových areálech. Elektrovozík pohybující se po vozovce, ve které je zapuštěná vysílací cívka bezdrátového systému, se může cestou nejen dobít, ale i dodat do sítě přebytečnou energii z baterie, popřípadě přímo z rekuperačního systému brzd.

Electric vehicles are slowly becoming the common part of traffic. Together with expansion of battery based electromobility, the charging infrastructure must be built. In the present time, commercial charging stations are using wired connection of DC or AC power. Wireless charging is the logical following step in the evolution. This article aim is to describe the actual wireless charging technology, to define challenging issues and to predict future development trends.

10. Závěr

Cílem článku bylo seznámit čtenáře s problematikou nabíjení průmyslových a osobních elektromobilů nízkých a středních výkonů, se zvláštním zaměřením na možnost bezdrátového nabíjení. Byl objasněn základní princip, popsány výhody i nevýhody indukčního přenosu energie, jeho rozšířené aplikace, možnosti řešení problému elektromagnetického rušení a nastíněn byl také pravděpodobný směr dalšího vývoje.

11. Použitá literatura

[1] BloombergNEF, Electric Vehicle Outlook 2020, https://about.bnef.com/electric-vehicle-outlook/, 2020
[2] Deloitte, New market. New entrants. New challenges., Battery Electric Vehicles, www.deloitte.com, 2019
[3] Edward Wirgman, Combo DC charger rollout in the UK begins, https://www.zap-map.com/combo-dc-charger-rollout-uk-begins/, 2014
[4] International Electrotechnical Commission, IEC 61980 - Electric vehicle wireless power transfer (WTP) systems, Mezinárodní norma, 2019
[5] P. Lutter, Improvement of Charging Technology for Electric Vehicles, Bodo´s Power Systems www.bodospower.com, September 2018
[6] Wiferion, Lindig partners with Wiferion to offer inductive charging for industrial trucks, www.wiferion.com, posted 18. February 2020
[7] S. V. Vangapandu, T. Herrmann, Bidirectional Wireless Charging, Bodo’s Power Systems www.bodospower.com, January 2021
[8] G. Heiland, Ch. Ziegler, Wireless charging – Wireless disturbance?, Bodo´s Power Systems www.bodospower.com, April 2020

Recenze: prof. Ing. Jiří Lettl, CSc.


 

Ing. Tomáš Kupka, Ph.D. ukončil v roce 2006 magisterské studium na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií Vysokého učení technického v Brně, v oboru Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika. Doktorské studium v oboru Elektrické stroje, přístroje a pohony na Fakultě elektrotechnické ČVUT v Praze ukončil v roce 2018. V rámci studia se věnoval výzkumu v oblasti regulace elektrických motorů a magnetických ložisek. Celou svoji profesní kariéru se zaměřuje na mikroprocesorové řízení výkonových měničů nízkého a zejména středního výkonu. V současné době je zaměstnán ve společnosti Finepower GmbH, sídlíci v německém Ismaningu, jako vedoucí její české pobočky.