أعلنت منظمة أمريكية مؤخراً أنهاالمتقدمةكفاءة تصل إلى 97٪يُعد حل الشحن اللاسلكي أكثر كفاءة من حل الشحن السلكي.سيارةنأمل15يتم شحنها بالكامل في دقائق. ويكمن سر ذلك في تبني...وحدة SiC كاملةبالإضافة إلى استخدام تقنيات ومواد تغليف مبتكرة.

في وقت سابق،بي إم دبليو، مرسيدس بنز، بورشتم إطلاق نماذج مماثلة،تويوتا، هيونداي، بي واي ديوقد أجرت العديد من شركات السيارات أيضاً أبحاثاً وتطويراً ذا صلة، لكن التقدم في مجال الشحن اللاسلكي كان بطيئاً.هل يمكن أن يُحدث ظهور هذه التقنية تغييرات جذرية؟ وهل يمكنها تسريع عملية تسويق الشحن اللاسلكي للسيارات؟

وبحسب التقارير، بدأ المشروع في وقت مبكر من عام 2013، بقيادة مختبر أوك ريدج الوطني وبالشراكة معتويوتا، وإيفاتران، وجامعة كليمسون، وسيسكو، ودوك إنرجي، وإنترناشونال ريكتيفايرإلخ، كما تلقى دعماً بقيمة 19 مليون دولار أمريكي (حوالي 120 مليون يوان صيني) من وزارة الطاقة الأمريكية.

في مارس 2016، أجرت مختبرات أوك ريدج الوطنية أول تجربة لهاتويوتا RAV4عرضت شركة ORNL نظام شحن لاسلكي بقدرة 20 كيلو وات بكفاءة شحن تصل إلى 90%؛ وفي أكتوبر 2018، عرضت ORNL نظام شحن لاسلكي للمركبات بقدرة 120 كيلو وات بكفاءة تصل إلى 97%، أي ما يعادل 6 أضعاف كفاءة تقنية ORNL السابقة.

بهدف تحقيق أهداف وزارة الطاقة الأمريكية المتعلقة بالشحن فائق السرعة، سيعملون لاحقًا على تطوير أنظمة بقدرة 270 كيلوواط، بل وحتى 350-400 كيلوواط، ومن المتوقع أن يكون وقت شحن المركبات الكهربائيةتم اختصارها إلى أقل من 15 دقيقةأسرع من حلول الشحن السلكي. على سبيل المثال، تستخدم سيارة بورش تايكان طريقة شحن سلكية بقدرة 270 كيلوواط لشحن البطارية من 5% إلى 88%.22 دقائق.

بالإضافة إلى الشحن اللاسلكي الثابت، سيقوم مختبر أوك ريدج الوطني أيضًا بتطوير نظام شحن لاسلكي ديناميكي يسمح للسيارات بالشحن تلقائيًا أثناء القيادة على الطرق المجهزة خصيصًا، مما يقلل الحمل على شبكة الطاقة.

ذكر مختبر أوك ريدج الوطني في ورقة بحثية نُشرت عام 2014 أنه نظرًا لأن نظام نقل الطاقة اللاسلكي يحتوي على 5 أو 6 مراحل لتحويل الطاقة، فإن كفاءة التحويل أمر بالغ الأهمية، ويجب أن تكون كل مرحلة بأعلى كفاءة ممكنة، "في هذه الحالة،تُعد محولات SiC بالغة الأهمية"– يمكنها العمل بترددات عالية وفي درجات حرارة عالية نسبياً، مما يقلل من تكلفة وحجم مكونات التبريد."

يستخدم هذا الشاحن اللاسلكيوحدة طاقة كاملة من كربيد السيليكونكما يتضح من تصميم الشريحة والوصلات البينية، تتضمن الوحدة 4 ترانزستورات MOSFET من كربيد السيليكون و4 رقائق ثنائية من كربيد السيليكون.

في الوقت نفسه، ولضمان تشغيل آمن وموثوق عند درجة حرارة 250 درجة مئوية، تستخدم الوحدة تقنية ومواد تغليف متخصصة. يعتمد التغليف على بنية توصيل أسلاك مقاومة للحرارة العالية، ويتم التوصيل الكهربائي عن طريق ربط أسلاك ألومنيوم فوق الشريحة ولحام الشريحة بمسارات نحاسية على ركيزة DBC. بهذه الطريقة، يتم تقليل الحث الطفيلي بنسبة 30% تقريبًا. ولتقليل وزن وحدات الطاقة بشكل أكبر، لا تُصنع هذه الوحدات من البلاستيك المصبوب.

استخدموا طبقة لحام قوية لاستبدال الدعامة الميكانيكية للغلاف البلاستيكي. كانت مادة طبقة اللحام مكونة من 80% ذهب و20% قصدير، لأنها تتحمل إجهادًا يصل إلى 30 ميجا باسكال، ولها درجة انصهار مثالية.

اتضح أن عاكس SiC الذي طوره مختبر ORNL يتمتع بكفاءة تبلغ حوالي 98٪ عند كل تردد تبديل (22 كيلو هرتز، 48 كيلو هرتز، 85 كيلو هرتز و 142 كيلو هرتز).

منذ عام 2014، كانت كفاءة وحدات كربيد السيليكون ممتازة، لكن الكفاءة الإجمالية لأنظمة الشحن اللاسلكي تقل عن 92%. لذلك، ولتحسين الكفاءة الإجمالية للنظام،كما طورت شركة ORNL ملفات مغناطيسية متعددة المراحل فريدة من نوعها.

يتألف تصميم اقتران الملفات هذا من نظام ثلاثي الأطوار مع مجالات مغناطيسية دوارة بين طبقات الملف. وتكمن ميزته في إمكانية تحقيق كثافة طاقة أعلى في ملفات أصغر حجماً - حتى مع طاقة شحن تصل إلى 300 كيلوواط، فإن حجمه أصغر بكثير من تقنيات الشحن اللاسلكي الأخرى.

بالإضافة إلى ذلك، ابتكر مختبر أوك ريدج الوطني تقنية جديدة للحماية الهجينة المغناطيسية المعدنية باستخدام مواد نانوية بلورية وألومنيوم.

كما حققت شركات أخرى أداءً جيداً من حيث كفاءة الشحن اللاسلكي.زد تى إيرفعت شركة "نيو إنرجي فيكل" المحدودة كفاءة الشحن من أقل من 90% إلى حوالي 93%. الولايات المتحدة الأمريكيةنقل لاسلكي للطاقةيتميز نظام الشحن اللاسلكي Drive 11 بكفاءة تتراوح بين 90% و 93%.

في عام 2018، كانت شركة BMW رائدة في إطلاق أول طراز هجين مزود بشحن لاسلكي في الصناعة، وهو BMW 530e، والمجهز بنظام شحن لاسلكي بقدرة 3.3 كيلوواط. بعد ذلك،مرسيدس بنزتم تطوير سيارة الفئة S الهجينة القابلة للشحن أيضاً بتقنية الشحن اللاسلكي.

وبحسب التقارير، فإن شركة Evatran تقدم أيضًا دعمًا لتقنية الشحن اللاسلكي لسيارات Tesla Model S و BMW I3 و Nissan LEAF و Chevrolet Volt وغيرها من الطرازات.

تشمل الشركات العاملة حاليًا في مجال الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية على الصعيد المحلي ما يلي:هواوي، ZTE الطاقة الجديدة، Zhonghui Chuangzhiوغيرها من الشركات والمؤسسات البحثية العلمية.سايك رووي، بي واي دي، بايك للطاقة الجديدةكما أجرت شركات السيارات الرئيسية الأخرى أبحاثًا وتطويرًا واختبارًا لأنظمة الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية، ولكن لا يوجد حاليًا أي نموذج يتم إنتاجه بكميات كبيرة في السوق المحلية يدعم الشحن اللاسلكي.

ومع ذلك، قال وانغ تشي، رئيس مجلس إدارة شركة بكين يوجان للتكنولوجيا المحدودة، ذات مرة إن العديد من الشركات المحلية والأجنبية قد أخذت زمام المبادرة في دخول هذا المجال في السوق المحلية.بدأت المنافسة التجارية لشحن المركبات الكهربائية لاسلكياً.

كما كشف سون لي، المدير العام لشركة WiTricity Greater China، أن شركة WiT-ricity تتعاون مع العديد من الشركات الصينية في مجال تكنولوجيا الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية وتمنح تراخيص لهذه التكنولوجيا.تسريع عملية تسويق تقنية الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية.

تنويه: هذه المقالة مقتبسة من "اتجاهات الجيل الثالث لأشباه الموصلات". لا تمثل هذه المقالة سوى وجهة نظر الكاتب الشخصية، ولا تعكس بالضرورة آراء شركة ساكو مايكرو أو قطاع أشباه الموصلات. يُسمح بإعادة نشرها ومشاركتها فقط لدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يُرجى ذكر المصدر الأصلي واسم الكاتب عند إعادة النشر. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذفها.