RFID идентификация как дополнение системы беспроводной зарядки электротранспортных средств

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Проведение обзора существующих методов беспроводной зарядки электротранспортных средств, а также предложение наиболее оптимального варианта для реализации идентификации транспортного средства с помощью RFID для автоматизированной, безопасной и удобной авторизации и оплаты владельцами электромобилей в процессе зарядки.

Материалы и методы. Для определения наиболее оптимального варианта реализации системы беспроводной зарядки был проведен анализ современных исследований в данной области. На основании этого анализа для выбранной системы индуктивной зарядки было предложено расширить стандартный функционал зарядки с помощью контроллера серии «STWBC Qi» для интеграции RFID и других датчиков.

Результаты. Существует 4 основных типа систем беспроводной зарядки: индуктивная передача энергии, емкостная передача энергии, зарядка на основе вращающихся постоянных магнитов, способ передачи энергии с использованием микроволнового излучения и радиоволн. Индукционный метод является наиболее эффективным среди указанных выше. Беспроводные зарядные устройства также могут быть оснащены специальной системой RFID-идентификации для автоматизации процесса оплаты.

Заключение. Беспроводная зарядка является лучшей альтернативой традиционным проводным системам зарядки в городских условиях, поскольку парковочные места не заняты дополнительной инфраструктурой, необходимой для проводной зарядки. Индуктивные зарядные станции являются наиболее предпочтительным вариантом с точки зрения параметров: цена – производительность – качество. Контроллер серии «STWBC Qi» не только обеспечивает интеграцию RFID-идентификации, а также является ключевым компонентом для управления системой индуктивной беспроводной зарядки.

Об авторах

Андрей Анатольевич Лисов

Южно-Уральский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: lisov.andrey2013@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7282-8470
SPIN-код: 1956-3662

аспирант

Россия, Челябинск

Сергей Алексеевич Панишев

Южно-Уральский государственный университет

Email: panishef.serega@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2753-2341
SPIN-код: 2676-5207

аспирант

Россия, Челябинск

Список литературы

  1. Vozmilov AG, Panishev SA, Lisov AA. Study and mathematical modeling of a lithium-ion battery. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering. 2022;22(2):30–36. (In Russ.) EDN: OJAEVM doi: 10.14529/power220203
  2. Heubaum H, Biermann F. Integrating global energy and climate governance: The changing role of the International Energy Agency. Energy Policy. 2015;87:229–239. doi: 10.1016/j.enpol.2015.09.009
  3. Sachan S, Adnan N. Stochastic charging of electric vehicles in smart power distribution grids. Sustainable cities and society. 201;40:91–100. doi: 10.1016/j.scs.2018.03.031
  4. Tesla N. Experiments with alternate currents of very high frequency and their application to methods of artificial illumination. Trans. Am. Inst. Electr. Eng. 1891;8(1):266–319.
  5. Patent U.S.A. 1119732. 1914. Tesla N. Apparatus for transmitting electrical energy. Accessed: 23.07.2023. Available from: https://patentimages.storage.googleapis.com/8a/95/f3/1b1780c6941fb9/US1119732.pdf
  6. Brown WC. The history of power transmission by radio waves. IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 1984;32(9):1230–42. doi: 10.1109/TMTT.1984.1132833
  7. Dai J, Ludois DC. A survey of wireless power transfer and a critical comparison of inductive and capacitive coupling for small gap applications. IEEE Transactions on Power Electronics. 2015;30(11):6017–29. doi: 10.1109/TPEL.2015.2415253
  8. Wang Y, Dongye Z, Zhang H, et al. A domino-type load-independent inductive power transfer system with hybrid constant-current and constant-voltage outputs. IEEE Transactions on Power Electronics. 2021;36(8):8824–34. doi: 10.1109/TPEL.2021.3055363
  9. Mahesh A, Chokkalingam B, Mihet-Popa L. Inductive wireless power transfer charging for electric vehicles–a review. IEEE access. 2021;9:137667–713. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3116678
  10. Mostafa TM, Muharam A, Patrick Hu A, Hattori R. Improved CPT system with less voltage stress and sensitivity using a step‐down transformer on receiving side. IET Power Electronics. 201;12(10):2634–41. doi: 10.1049/iet-pel.2018.6206
  11. Luo B, Mai R, Guo L, Wu D, He Z. LC–CLC compensation topology for capacitive power transfer system to improve misalignment performance. IET Power Electronics. 2019;12(10):2626–33. doi: 10.1049/iet-pel.2018.5606
  12. Pardo-Bosch F, Pujadas P, Morton C, Cervera C. Sustainable deployment of an electric vehicle public charging infrastructure network from a city business model perspective. Sustainable Cities and Society. 2021;71:102957. doi: 10.1016/j.scs.2021.102957
  13. Vu VB, Dahidah M, Pickert V, Phan VT. An improved LCL-L compensation topology for capacitive power transfer in electric vehicle charging. IEEE Access. 2020;8:27757–68. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2971961
  14. Li W. High efficiency wireless power transmission at low frequency using permanent magnet coupling [dissertation] University of British Columbia; 2009. doi: 10.14288/1.0067661
  15. Dickinson RM. Performance of a high-power, 2.388-GHz receiving array in wireless power transmission over 1.54 km. In: IEEE-MTT-S International Microwave Symposium. 1976:139–141. doi: 10.1109/MWSYM.1976.1123672
  16. Matsumoto H. Research on solar power satellites and microwave power transmission in Japan. IEEE microwave magazine. 2002;3(4):36–45. doi: 10.1109/MMW.2002.1145674
  17. Shinohara N. Wireless power transmission progress for electric vehicle in Japan. In: IEEE Radio and Wireless Symposium. 2013:109–111. doi: 10.1109/RWS.2013.6486657
  18. Shinohara N. Beam efficiency of wireless power transmission via radio waves from short range to long range. Journal of the Korean Institute of Electromagnetic and Science. 2010;10(4):224–30.
  19. Lisov AA. Obzor sposobov peredachi energii dlya besprovodnoj zaryadki elektromobilej. In: Energo- i resursosberezhenie v teploenergetike i social’noj sfere: materialy Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii studentov, aspirantov, uchenyh. 2023;11(1):33–35. EDN: LBCMAA
  20. Sakamoto H, Harada K, Washimiya S, et al. Large air-gap coupler for inductive charger [for electric vehicles]. IEEE Transactions on Magnetics. 1999;35(5):3526–8. doi: 10.1109/20.800578
  21. Hui SY. Planar wireless charging technology for portable electronic products and Qi. Proceedings of the IEEE. 2013;101(6):1290–301. doi: 10.1109/JPROC.2013.2246531
  22. El-Shahat A, Ayisire E, Wu Y, Rahman M, Nelms D. Electric vehicles wireless power transfer state-of-the-art. Energy Procedia. 2019;62(1):24–37. doi: 10.1016/j.egypro.2019.04.004
  23. Gönül Ö, Duman AC, Güler Ö. Electric vehicles and charging infrastructure in Turkey: An overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021;143:110913. doi: 10.1016/j.rser.2021.110913
  24. Abdelhalim EA, Ei-Khayat GA. A survey on analytical approaches used in RFID based applications. In: International Conference on Computer Applications Technology (ICCAT). 2013:1–6. doi: 10.1109/ICCAT.2013.6521960
  25. Mou X, Gladwin DT, Zhao R, Sun H. Survey on magnetic resonant coupling wireless power transfer technology for electric vehicle charging. IET Power Electronics. 2019;12(12):3005-20. doi: 10.1049/iet-pel.2019.0529
  26. Baros D, Rigogiannis N, Drougas P, et al. Transmitter side control of a wireless EV charger employing IoT. IEEE Access. 2020;8:227834–46. doi: 10.1109/ACCESS.2020.3045803
  27. Landt J. The history of RFID. IEEE potentials. 2005;24(4):8–11. doi: 10.1109/MP.2005.1549751

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Ориентация магнитного механизма для системы БПЭ (a) поток мощности; (b) роторы с аксиальным намагничиванием; (c) роторы с радиальным намагничиванием; (d) параллельные оси вращения (пунктирные линии) с радиально намагниченными роторами [14]

Скачать (386KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема индукционного зарядного устройства (составлено авторами)

Скачать (148KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Эквивалентная схема индукционного зарядного устройства (составлено авторами)

Скачать (64KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Функциональная схема индукционной зарядки на примере STWBC Qi (составлено авторами)

Скачать (182KB)
Метаданные

© Лисов А.А., Панишев С.А., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).