meh76 4-6 indukcijsko polnenje.qxd
21.12.2010
2:14
Page 4
električni avtomobili
Polnjenje brez priključka
Napovedujejo, da se bo indukcijsko
polnjenje avtomobilskih akumulatorjev hitro uveljavilo, ker celoten
postopek teče samodejno
JOŽE PETROVČIČ
Foto Conductix Wampfer, Delphi, IAV,
SEM Eurodrive, Nissan, Vahle, BMU
Indukcijskih napajalnih postaj ni
možno poškodovati, ker so vgrajene v tla
Zdaj imajo vsi električni avtomobili in tudi nekateri avtomobili
na hibridni pogon (plug in) kabelske priključke, preko katerih napajajo avtomobilsko baterijo z električnim tokom iz električnega
omrežja. Voznik mora z električnim kablom povezati avtomobilsko
baterijo s polnilno postajo, ko je
baterija napolnjena, pa pospraviti
kabel. Pri indukcijskem polnjenju
avtomobilske baterije pa je postopek veliko bolj enostaven.
tomobilskega akumulatorja se začne takoj, ko avtomobil zapelje na
mesto za indukcijsko polnjenje. Na
tem mestu je v tleh vgrajena tuljava. Podobna tuljava je vgrajena tudi v dnu avtomobila. Med obema
tuljavama steče električna energija
podobno kot v električnih transformatorjih. V tleh je vgrajen tudi elektronski del, ki prepozna, kdaj je vozilo primerno nameščeno nad talno tuljavo. Elektronski del se poveže z elektronskim delom v avtomobilu, da si izmenjata vse potrebne
Indukcijsko polnjenje je namreč podatke za polnjenje.
brezkontaktno in zanj ne potrebujemo električnega kabla in kabelskih
Postopek indukcijskega polpriključkov. Postopek polnjenja av- njenja avtomobilskih baterij so že
Nissan: 25 minut
Lani je Nissan že predstavil svoj sistem indukcijskega napajanja električnega avtomobila. Vozilo s tem sistemom napajanjanaj bi začeli prodajati v Evropi leta 2012. K snovanju
4
Mehanik in voznik • december 2010
Indukcijsko polnjenje akumulatorjev električnih avtomobilov je enostavno. Polnjenje teče samodejno, polnilne postaje pa ni možno poškodovati.
uporabili pri napajanju električnih
mestnih avtobusov: avtobus na
električni pogon dobi med kratkim
postankom na mestnem postajališču toliko energije, da lahko neovirano nadaljuje vožnjo do naslednjega postajališča.
preizkušen sistem razvili tudi za
osebna vozila in skušajo razviti zanesljive in lahke, predvsem pa čim
cenejše komponente za brezkontaktno polnjenje avtomobilskih
akumulatorjev. Predvidevajo, da
se bo indukcijsko napajanje akumulatorjev električnih avtomobilov
Zdaj proučujejo, kako bi tak že razmeroma hitro uveljavilo, ker se
sistema za indukcijsko napajanje električnih
vozil jih je spodbudilo spoznanje, da se večina
kupcev, ki bi se odločila za nakup električnega
vozila, ne bi rada ukvarjala s kabli in priključki
in da jih je celo strah tega postopka. Pri Nissa-
nu so razvili indukcijski način, ki litijevo-ionsko
baterijo napolni v 25 minutah do 80 odstotkov
njene zmogljivosti. Tudi pri Nissanu se ogrevajo za sisteme, ki bi omogočili indukcijsko napajanje električnih avtomobilov med vožnjo.
meh76 4-6 indukcijsko polnenje.qxd
21.12.2010
2:15
Page 5
Indukcijsko napajanje akumulatorjev so že preizkusili pri mestnih avtomobilih. Na postajališču steče dovolj energije,
da zadostuje do naslednjega postajališča. Avtobus dobi največ električne energije na končni postaji, kjer je postanek
običajno daljši. Na ta način na primer napajajo 20 mestnih avtobusov v Torinu.
Napajanje med vožnjo
Pri indukcijskem napajanju
nastane na majhnem prostoru
zelo močno magnetno polje,
ki lahko deluje škodljivo. Možno pa je ta prostor povečati in
ustvariti šibkejše magnetno
polje. Če bi ga ustvarili na primer na avtocestnem voznem
pasu, bi avto lahko med vožnjo dobival električno energijo
in si polnil baterijo. Pri tovrstnem napajanju bi nastalo
manj magnetnih vplivov na
človeka, nobenih možnosti pa
ni, da bi kakšen avtomobilski Električno vozilo bi se lahko napajalo z električnim
del, ki sicer ni sestavni del in- tokom med vožnjo, če bi v cesto vgradili električne
dukcijske naprave, oviral invodnike indukcijskega sistema.
dukcijski prenos in se tako
močno segrel, da bi lahko povzročil požar.
Če bi v vozni pas na
S to idejo se ukvarja več raziskovalcev. Družba IAV je na primer
razvila nekaj predlogov, kako izpeljati indukcijsko napajanje avtomobilov med vožnjo, podjetje SEW Eurodrive, ki že več kot desetletje izdeluje industrijske transportne naprave, pri katerih se trasporterji napajajo z indukcijskim postopkom, pa je bilo celo nagrajeno za rešitev indukcijskega napajanja električnih vozil med vožnjo.
avtocesti vgradili
vodnike za indukcijsko napajanje, bi
električna vozila ne
imela nobenih omejitev glede dosega.
Na skici je ponazoritev indukcijskega
prenosa električne
energije na avtocesti.
Za indukcijsko napajanje
mora biti v avtu vgrajen
odjemalni del. Za pravilno
napajanje in delovanje električnega motorja skrbi elektronska enota.
Mehanik in voznik
5
meh76 4-6 indukcijsko polnenje.qxd
21.12.2010
2:16
Page 6
Indukcijski prenos električne energije uporabljajo v proizvodnih obratih za napajanje transportnih naprav. V Ferrarijevi tovarni Maranello imajo v proizvodnji 6- in 12-valjnih
motorjev dve napravi s transporterji na indukcijski tok.
celotni postopek napajanja odvija
brez posredovanja voznika. Indukcijsko napajalno postajo, ki ni draga, je možno vgraditi skorajda povsod, najbolj primerne pa so javne
garaže in javna parkirišča, možno
pa jih je seveda postaviti tudi v zasebnih garažah.
Tak, indukcijski način polnjenja pa ima še več prednosti. Pri
polnjenju ni možno narediti nobene napake, ker polnjenje poteka
samodejno. Elektronika poskrbi,
da je samodejno je tudi plačevanje porabljene električne energije.
In kar je še pomembno: indukcijske polnilne postaje ni možno po-
Naprave za indukcijsko napajanje vozil je možno vgraditi
povsod tam, kjer se avtomobili zadržujejo dalj časa. Indukcijska naprav lahko pridobiva električno energijo tudi
iz solarnih naprav.
škodovati. Celo prve postavljene
kabelske električne polnilne postaje so namreč že postale tarče
vandalov.
čal hitro obrabo vtičnic in kablov
- to težavo dobro poznajo v industrijskih napajalnih postajah. Priključevanje kablov utegne biti nevarno v vlažnem vremenu ali če
Napajalne postaje bodo najse bo poškodoval izolacijski del
bolj ranljive točke električnega
kablov. Gotovo bo neprijetno
avtomobila, trdijo izvedenci. Poshranjevanje umazanega kabla v
vzročale bodo kup težav, ki bodo prtljažnik. Veliko neprijetnosti lahodvračale od uporabe električne- ko nastane s kabli v mrzlem vrega avtomobila. Najprej je treba
menu, v snegu in ledu. Pri napaupoštevati, da bo treba električna janju se kabli segrejejo in stopijo
vozila skoraj vsak dan napajati z sneg in led okoli sebe, ko pa je
električno energijo, kar bo za
napajanje končano, kabli primrzvoznika, ki zdaj povprečno natoči nejo na tla. Težko bo preprečiti
gorivo morda dvakrat na mesec, električno piratstvo, napajanje z
gotovo neprijetno opravilo. Poelektrično energijo na tuj račun.
gost priklop in odklop bo povzro- Do tega lahko pride, ker mora na-
pajalna postaja izmenjati različne
podatke z električnim avtomobilom. Do prenosa podatkov mora
priti zaradi samega procesa polnjenja in tudi plačevanja porabljene električne energije. Hekerji se
lahko vključijo v ta prenos podatkov, jih zlorabijo in povzročijo
škodo.
Iz vsega tega lahko sklepamo,
da bodo zdajšnje napajalne postaje le nekakšna prehodna rešitev
za električne avtomobile. Skoraj
zanesljivo jih bo zamenjal indukcijski način napajanja baterij električnih avtomobilov, pri katerem ni
nobene od omenjenih težav.
Indukcijsko napajanje
Pri napravi za indukcijsko napajanje z električno energijo obstaja primarni in sekundarni del
(primarni je na primer
vgrajen v tla, sekundarni
pa v avtomobil). Ta dva
dela sta podobno kot pri
transformatorju povezana
z elektromagnetnim poljem. Primarni del ima napajalni konverter, ki iz
elektrike iz električnega
omrežja s frekvenco 50
do 60 Hz, ustvari izhodno
frekvenco 20 kHz in v tej
frekvenci zaniha tudi elektromagnetno polje okoli
primarnega dela. Ko se v
to polje vključi sekundarni
del, pride do prenosa
6
Shematičen prikaz
indukcijskega napajanja
usmernik
električno
omrežje
primarni navoj
sekundarni
navoj
povezava z
usmerjevalcem
Mehanik in voznik • december 2010
magnetni tok
sekundarni navoj
vir izmeničnega
toka
d/1
V2 = M
dt
primarni navoj
stikalna plošča,
električni tok iz
omrežja
Različni proizvajalci so razvili že več vrst napajalnih
postaj za napajanje električnih avtomobilov preko električnih kablov. Na te postaje so se že spravili vandali,
ki poškodujejo postaje in
napajalne kable. Pri indukcijskem napajanju je vsa naprava skrita v tleh in je ni
možno poškodovati.