Альтернативный вариант энергоснабжения электромобилей – это смена аккумуляторов: на станциях смены аккумуляторов в автомобиле аккумуляторы не заряжаются электричеством, а заменяются на аккумуляторы, которые уже были заряжены. Время замены составляет 3 мин. Это значительно сокращает простой автомобиля под зарядкой, если сеть станций достаточно плотная. Такие сменные аккумуляторные системы особенно широко распространены в промышленном секторе промышленных погрузчиков, таких как вилочные погрузчики.
В Китае есть несколько крупных городов, в которых используются автобусы с этой технологией.
Помимо передачи энергии через кабели и разъемы, электрическая энергия также может передаваться индуктивно через переменные электрические поля.
Такой способ зарядки может быть реализован с использованием заранее определенного пути или проводников, которые будут передавать мощность через воздушный зазор и заряжать автомобиль по заранее определенному пути, например, по полосе беспроводной зарядки (рис. 12.32). Первичная катушка зарядного устройства 1 при этом индуцирует ток во вторичной катушке заряжаемого устройствам 2.
В настоящее время ведется разработка этой технологии для применения в электромобилях. Это может быть реализовано с использованием заранее определенного пути или проводников, которые будут передавать мощность через воздушный зазор и заряжать автомобиль по заранее определенному пути, например, по полосе беспроводной зарядки. Некоторые из проблем, которые в настоящее время препятствуют широкому распространению этих полос – это первоначальные затраты, связанные с установкой этой инфраструктуры, которая принесет пользу лишь небольшому проценту транспортных средств, находящихся в настоящее время на дорогах. Еще одна сложность – это отслеживание мощности, потребляемой каждым транспортным средством с полосы движения. Первые коммерческие шаги уже предпринимаются с беспроводными ковриками, которые позволяют заряжать электромобили без проводного подключения, припарковав их на зарядном коврике. Эти крупномасштабные проекты сопряжены с некоторыми проблемами, в том числе с выделением большого количества тепла между двумя зарядными поверхностями и могут вызвать проблемы с безопасностью. В настоящее время компании разрабатывают новые методы рассеивания тепла, с помощью которых можно бороться с этим избыточным теплом. Эти компании включают в себя большинство крупных производителей электромобилей, таких как Tesla, Toyota и BMW.
Производитель BMW для своих электромобилей и гибридов создал собственную беспроводную зарядку . Основой зарядного устройства являются два электрических модуля (рис. 12.33). Один из них, размещаемый вне автомобиля (например, на полу гаража или специально организованной для этого площадке) генерирует при помощи индукционной катушки электромагнитное поле от подаваемого на нее переменного тока из обычной бытовой розетки напряжением 220 вольт.
Аналогично устроенный, но размещенный на днище машины, другой модуль с подобной катушкой является приёмником этого поля. Во время процесса генерации осуществляется преобразование принятой энергии в постоянный электрический ток, который используется для подзарядки аккумуляторной батареи.
а – общий вид; б – принцип действия
Беспроводная зарядка для электромобилей для эффективности процесса требует, чтобы эти два модуля как можно точнее размещались один над другим.
Поскольку водитель, находясь за рулем, не может это определить, в автомобилях, предназначенных для работы с этим зарядным устройством, предусмотрена специальная функция – помощник позиционирования. Он оценивает взаимное расположение модулей и выводит соответствующие рекомендации по изменению положения автомобиля на дисплей бортового медийного блока.
Процесс зарядки можно отслеживать как на приборной панели автомобиля, так и с помощью мобильного приложения.
Беспроводная зарядка для электромобилей BMW имеет в своей конструкции специальную защиту для предотвращения оказания влияния электромагнитного поля. Процесс зарядки прекратится, если вблизи устройства система обнаружит какое-либо движение, например, внезапное появление животного. Беспроводные зарядки — пока еще не очень распространенные устройства, которые к тому же требуют оснащения электромобиля специальным оборудованием.