เมื่อไม่นานมานี้ องค์กรแห่งหนึ่งในอเมริกาได้ประกาศว่าพวกเขาพัฒนาประสิทธิภาพสูงถึง 97%ระบบชาร์จไร้สายมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบชาร์จแบบใช้สายรถหวังว่า15ชาร์จเต็มในไม่กี่นาที กุญแจสำคัญคือการนำวิธีการต่อไปนี้มาใช้โมดูล SiC เต็มรูปแบบรวมถึงการใช้เทคโนโลยีและวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ด้วย

ก่อนหน้านี้บีเอ็มดับเบิลยู, เมอร์เซเดส-เบนซ์, ปอร์เช่มีการเปิดตัวรุ่นที่เกี่ยวข้องแล้วโตโยต้า, ฮุนได, บีวายดีบริษัทผู้ผลิตรถยนต์หลายแห่งได้ทำการวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้อง แต่ความคืบหน้าในด้านการชาร์จไร้สายยังค่อนข้างช้าการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีนี้จะนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ได้หรือไม่? จะช่วยเร่งกระบวนการนำเทคโนโลยีการชาร์จไร้สายสำหรับรถยนต์มาใช้ในเชิงพาณิชย์ได้หรือไม่?

จากรายงานระบุว่า โครงการนี้เริ่มต้นตั้งแต่ปี 2013 โดยมี ORNL เป็นผู้นำ และร่วมมือกับหน่วยงานอื่นๆโตโยต้า, อีวาทราน, มหาวิทยาลัยเคล็มสัน, ซิสโก้, ดุ๊ก เอนเนอร์จี และ อินเตอร์เนชั่นแนล เรคติไฟเออร์เป็นต้น และยังได้รับการสนับสนุนเป็นจำนวนเงิน 19 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ 120 ล้านหยวน) จากกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา

ในเดือนมีนาคม 2016 ORNL ได้ดำเนินการครั้งแรกโตโยต้า RAV4มีการสาธิตระบบชาร์จไร้สายขนาด 20 กิโลวัตต์ ที่มีประสิทธิภาพการชาร์จสูงถึง 90% และในเดือนตุลาคม 2018 ORNL ได้สาธิตระบบชาร์จไร้สายสำหรับยานยนต์ขนาด 120 กิโลวัตต์ ที่มีประสิทธิภาพสูงถึง 97% ซึ่งสูงกว่าเทคโนโลยีของ ORNL รุ่นก่อนหน้าถึง 6 เท่า

เพื่อสนับสนุนเป้าหมายการชาร์จเร็วพิเศษของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ในอนาคต พวกเขาจะพัฒนาระบบ 270 กิโลวัตต์ และแม้กระทั่ง 350-400 กิโลวัตต์ ซึ่งคาดว่าจะช่วยลดเวลาในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้ลดระยะเวลาลงเหลือไม่ถึง 15 นาทีเร็วกว่าการชาร์จแบบใช้สาย ยกตัวอย่างเช่น Porsche Taycan ใช้การชาร์จแบบใช้สายขนาด 270 kW เพื่อชาร์จจาก 5% ถึง 88%22 นาที.

นอกเหนือจากการชาร์จไร้สายแบบติดตั้งอยู่กับที่แล้ว ORNL ยังจะพัฒนาระบบชาร์จไร้สายแบบไดนามิกที่จะช่วยให้รถยนต์สามารถชาร์จไฟได้โดยอัตโนมัติขณะขับขี่บนถนนที่ติดตั้งอุปกรณ์พิเศษ ซึ่งจะช่วยลดภาระของโครงข่ายไฟฟ้าได้อีกด้วย

ORNL กล่าวในบทความที่ตีพิมพ์ในปี 2014 ว่า เนื่องจากระบบส่งพลังงานไร้สายมีขั้นตอนการแปลงพลังงาน 5 หรือ 6 ขั้นตอน ประสิทธิภาพการแปลงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง และแต่ละขั้นตอนจำเป็นต้องมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ "ในกรณีนี้อินเวอร์เตอร์ SiC มีความสำคัญอย่างยิ่ง“– พวกมันสามารถทำงานที่ความถี่สูงและที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง ซึ่งช่วยลดต้นทุนและขนาดของชิ้นส่วนระบายความร้อน”

เครื่องชาร์จไร้สายนี้ใช้โมดูลพลังงาน SiC เต็มรูปแบบดังที่เห็นได้จากโครงสร้างของชิปและการเชื่อมต่อ โมดูลนี้ประกอบด้วย SiC MOSFET จำนวน 4 ตัว และไดโอด SiC จำนวน 4 ตัว

ในขณะเดียวกัน เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ที่อุณหภูมิ 250°C โมดูลจึงใช้เทคโนโลยีและวัสดุบรรจุภัณฑ์แบบพิเศษ บรรจุภัณฑ์ใช้โครงสร้างการเชื่อมต่อสายไฟที่อุณหภูมิสูง และการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าทำได้โดยการเชื่อมต่อสายอลูมิเนียมไว้ด้านบนของชิปและบัดกรีชิปเข้ากับร่องทองแดงบนพื้นผิว DBC ด้วยวิธีนี้ ค่าความเหนี่ยวนำปรสิตจะลดลงประมาณ 30% นอกจากนี้ เพื่อลดน้ำหนักของโมดูลพลังงานลงอีก โมดูลจึงไม่ได้ทำจากพลาสติกขึ้นรูป

พวกเขาใช้ชั้นเชื่อมที่แข็งแรงเพื่อทดแทนการรองรับทางกลของเปลือกพลาสติก วัสดุของชั้นเชื่อมนั้นประกอบด้วยทองคำ 80% และดีบุก 20% เนื่องจากสามารถทนต่อแรงกดได้ถึง 30 MPa และมีอุณหภูมิหลอมเหลวที่เหมาะสมที่สุด

ปรากฏว่าอินเวอร์เตอร์ SiC ที่พัฒนาโดย ORNL มีประสิทธิภาพประมาณ 98% ที่ความถี่สวิตช์แต่ละค่า (22kHz, 48kHz, 85kHz และ 142kHz)

นับตั้งแต่ปี 2014 ประสิทธิภาพของโมดูลซิลิคอนคาร์ไบด์นั้นดีเยี่ยม แต่ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบชาร์จไร้สายยังต่ำกว่า 92% ดังนั้น เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบนอกจากนี้ ORNL ยังได้พัฒนาขดลวดแม่เหล็กหลายเฟสที่เป็นเอกลักษณ์อีกด้วย

การออกแบบการเชื่อมต่อขดลวดนี้ประกอบด้วยระบบสามเฟสที่มีสนามแม่เหล็กหมุนระหว่างชั้นขดลวด ข้อดีคือสามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานได้ในขดลวดที่มีขนาดเล็กกว่า แม้จะมีกำลังการชาร์จสูงถึง 300 กิโลวัตต์ ขนาดพื้นที่ใช้งานก็ยังเล็กกว่าเทคโนโลยีการชาร์จไร้สายอื่นๆ มาก

นอกจากนี้ ORNL ยังได้คิดค้นเทคโนโลยีการป้องกันแบบไฮบริดแม่เหล็ก-โลหะแบบใหม่ โดยใช้วัสดุนาโนคริสตัลไลน์และอะลูมิเนียม

บริษัทอื่นๆ ก็ทำผลงานได้ดีเช่นกันในแง่ของประสิทธิภาพการชาร์จไร้สายZTEบริษัท นิว เอนเนอร์จี วีล จำกัด ได้เพิ่มประสิทธิภาพการชาร์จจากต่ำกว่า 90% เป็นประมาณ 93% (สหรัฐอเมริกา)ไวทริซิตี้ระบบชาร์จไร้สาย Drive 11 มีประสิทธิภาพการชาร์จอยู่ที่ 90% ถึง 93%

ในปี 2018 บีเอ็มดับเบิลยูเป็นผู้นำในการเปิดตัวรถยนต์ไฮบริดรุ่นแรกของอุตสาหกรรมที่ติดตั้งระบบชาร์จไร้สาย นั่นคือ BMW 530e ซึ่งมาพร้อมระบบชาร์จไร้สาย 3.3 กิโลวัตต์ หลังจากนั้นMercedes-Benzรถยนต์ปลั๊กอินไฮบริด S-Class ได้รับการพัฒนาให้รองรับการชาร์จไร้สายด้วยเช่นกัน

รายงานระบุว่า Evatran ยังให้การสนับสนุนเทคโนโลยีการชาร์จไร้สายสำหรับรถยนต์ Tesla Model S, BMW I3, Nissan LEAF, Chevrolet Volt และรุ่นอื่นๆ อีกด้วย

ในประเทศ บริษัทที่ดำเนินธุรกิจด้านการชาร์จไร้สายสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน ได้แก่หัวเว่ย, แซดทีอี นิว เอ็นเนอร์จี, จงฮุย ชวงจือและบริษัทอื่นๆ รวมถึงสถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์SAIC Roewe, BYD, BAIC พลังงานใหม่บริษัทผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่รายอื่น ๆ ก็ได้ทำการวิจัยและพัฒนา รวมถึงทดสอบระบบชาร์จไร้สายสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเช่นกัน แต่ในปัจจุบันยังไม่มีรุ่นใดที่ผลิตในปริมาณมากวางจำหน่ายในตลาดภายในประเทศที่รองรับการชาร์จไร้สาย

อย่างไรก็ตาม หวัง เจ๋อ ประธานบริษัทปักกิ่ง ยูกัน เทคโนโลยี จำกัด เคยกล่าวไว้ว่า ในตลาดภายในประเทศ บริษัททั้งในและต่างประเทศจำนวนมากได้ก้าวเข้ามาเป็นผู้นำในสาขานี้แล้วการแข่งขันเชิงพาณิชย์ด้านการชาร์จไร้สายสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว

ซุน หลี่ ผู้จัดการทั่วไปของ WiTricity Greater China เปิดเผยว่า WiTricity ร่วมมือกับบริษัทจีนหลายแห่งในด้านเทคโนโลยีการชาร์จไร้สายสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า และให้สิทธิ์การใช้งานเทคโนโลยีดังกล่าวเร่งการพัฒนาเทคโนโลยีการชาร์จไร้สายสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าสู่เชิงพาณิชย์

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้คัดลอกมาจาก "แนวโน้มเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม" บทความนี้เป็นเพียงความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนเท่านั้น และไม่ได้แสดงถึงความคิดเห็นของ Sacco Micro และอุตสาหกรรม การคัดลอกและเผยแพร่มีจุดประสงค์เพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาเท่านั้น โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปเผยแพร่ซ้ำ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก