WiCh i Visby under Almedalsveckan

Under Almedalsveckan den 30 juni visade WiCh upp en av sina trådlöst laddade elbilar. En medieträff hölls där bland andra (från vänster) Tommy Fransson, forskare på Viktoria Swedish ICT, Karl Bergman, utvecklingschef på Vattenfall, Katarina Luhr, miljöborgarråd i Stockholms stad, Suzanne Andersson, chef för avdelningen strategisk planering på Trafikkontoret i Göteborgs stad, samt Johan Wedlin, projektledare för WiCh, Viktoria Swedish ICT, medverkade.
IMG_3845
WiCh Almedalen

Invigning av Europas första trådlöst laddade elbilar 28-29 maj

invigning

Den 28 och 29 maj kommer det hållas invigning av elbilarna i WiCh-projektet, vilka är Europas första trådlöst laddade elbilar som kommer att köras av vanliga användare i Stockholm, Göteborg och Uppsala under 2015-2016. Det är projektparterna Stockholms stad, Gatubolaget i Göteborg, Vattenfall, Test Site Sweden på Lindholmen Science Park, Strålsäkerhetsmyndigheten och Viktoria Swedish ICT som ordnar eventen. 

Trådlös laddning kan potentiellt göra laddning av elbilar betydligt enklare och nu ska tekniken testas i större skala i Sverige. Elbilarna ska huvudsakligen köras inom kommunal verksamhet och viktiga frågeställningar kring tekniken och beteenden hos denna användargrupp ska undersökas.

Två invigningar ska hållas, en i Stockholm och en i Göteborg. Katarina Luhr, miljöborgarråd i Stockholm stad (28 maj), Johan Nyhus, ordförande i Trafiknämnden i Göteborg (29 maj), Magnus Henke, handläggare vid Energimyndigheten (28 maj), Rebecca Hough, vd för Evatran Group som levererar laddutrustningen (28-29 maj), Karl Bergman, utvecklingschef på Vattenfall (28 maj), Leif Axelsson, programansvarig på Lindholmen Science Park (29 maj), samt representanter för projektparterna medverkar.

Eventen hålls för särskilt inbjudna samt press, vilka får möjligheten att se den trådlösa laddningen i funktion och även tid för att ställa frågor om projektet och tekniken.

WiCh pressrelease: Sweden is first in Europe to test wireless charging of electric cars

Plugless_GarageView_2

Wireless charging can simplify charging of electric cars, a technology which will now be tested on a larger scale in Sweden. During 2015, inductive wireless chargers will be installed in a total of 20 electric vehicles located in Gothenburg, Stockholm and Uppsala. The technology will be utilized, demonstrated and assessed during a year.

For these reasons we now embark on a joint project to see how the technology works under Swedish conditions, with for example cold temperatures and snow. The electric cars will be mainly used by municipality representatives; major issues regarding technology and behaviour for this user group will be researched. The project is the first in Europe to allow regular users to test wireless charging. Previous trials have only been performed in a laboratory environment.

Our research indicates that wireless charging can be an important piece of the puzzle in getting more people to drive on electricity instead of less environmentally friendly options. We see this demonstration project as a research arena where we have the opportunity to test the technology with real users, says Stefan Pettersson, research manager at Viktoria Swedish ICT.

Collaborative project with support from the Swedish Energy Agency  

The research project WiCh (Wireless Charging of Electric Vehicles) is led by the research institute Viktoria Swedish ICT in collaboration with the Swedish actors Gatubolaget of Gothenburg, City of Stockholm, the Swedish Radiation Safety Agency, Test Site Sweden Lindholmen Science Park and Vattenfall. The project is carried out with financial support from the Swedish Energy Agency.

Contact

For more information about the Wich project, please contact the research manager Professor Stefan Pettersson, stefan.pettersson@viktoria.se; project manager Johan Wedlin, johan.wedlin@viktoria.se, or visit the project website www.wich.se.

Pressmeddelande WiCh (swedish, pdf)

Pressrelease WiCh (english, pdf)

Nyhetsbrev augusti 2013 – Vad tycker användare?

När man pratar om induktionsladdning är det lätt att hamna i diskussioner kring den tekniska utveckling som krävs för att göra detta möjligt. Men i slutändan är det dock en teknik som ska uppskattas och användas av en förare, en elbilsanvändare. Har man inte användarna med sig så utvecklas en produkt som ingen vill använda. Inom WiCh projektet, finns ett tydligt användarfokus. Men vad betyder detta? Spelar det någon roll?

Utveckla för användaren
Människor agerar och reagerar, både omedvetet, medvetet och till viss del automatiskt, när vi utsätts för olika situationer. Dessa förmågor vill vi utnyttja vid design av nya produkter. Interaktion ska fungera utan att vi tänker på det! Vilken dörr öppnar du? Får du kallt eller varmt vatten?

Huruvida en produkt erbjuder användare korrekta handlingar refereras till den ”affordance” en produkt har, dvs., de handlingar, interaktioner och egenskaper som en produkt, besitter och inbjuder till: dra, trycka, vrida, läsa, etc. Detta är ett centralt begrepp myntat av J Gibson 1979 för att beskriva att ett objekt har attribut som gör att vi som varelser omedelbart vet objektets funktion. Genom att studera människans kognition (minne, uppmärksamhet, perception, situationsuppfattning, beslutsfattande, etc.) kan vi skapa riktlinjer (t.ex. baserat på gestaltlagarna) för att utveckla produkter som är lätta att interagera med. Detta begrepps utformning och existens är en stor forskningsfråga och diskuteras hett inom forskarvärlden. (Läs gärna den numer kultförklarade Don Normans bok: ”Design of everyday things”. Eller Alan Coopers bok: ”The Inmates Are Running the Asylum: Why High Tech Products Drive Us Crazy and How to Restore the Sanity”.)

Hur studeras användare?
För att säkerställa att en produkt uppskattas och kan användas med lätthet av användarna, är det viktigt att ta med deras input i alla steg i utvecklingen, från idé, via forskning till färdig produkt. För att identifiera behov, hur en produkt kommer att användas, vilka problem som kan uppstå finns ett flertal olika undersökningar att göra, och framförallt infallsvinklar att använda.

Ett klassiskt exempel på hur ens syn på världen influerar det vi studerar är följande: Tänk på minnet! Tidig forskning fokuserade på hjärnan som en ”behållare” av intelligens. Detta gav oss rön som visade på hur mycket vi kan hålla i (korttids/arbets-) minnet, ca 3-7 enheter. Senare forskning ansåg att miljön/kroppen som vi verkar i påverkar och skapar den intelligens vi har, och ska därför inkluderas i analysen. Du är t.ex. på väg att hämta något och glömmer vad, genom att gå tillbaka kan du komma på det, i interaktionen mellan miljön och människan återskapas minnet. Detta gav oss rön inom forskningsområdet distribuerad kognition (myntat av Edwin Hutchin). Beroende på vilket forskningingsläger du tillhör är den tidigare forskningen fel, alternativt rätt. (Läs gärna den nu klassiska boken Andy Clark: ”Being There: Putting Brain, Body, and World Together Again”)

Innan vi börjar undersöka behöver vi således identifiera vilket ramverk vi utgår från. Inom WiCh-projektet kommer vi utgå från att föraren och elbilen tillsammans är ett system (en analysenhet) och att de tillsammans utför uppgiften ”framflyttning/laddning av elbil”.

Studerar användare i elbilar
Inom WiCh har vi att göra med elbilsanvändare. Det är en särskild typ av användare. De utför och interagerar med ett säkerhetskritiskt system, som de nödvändigtvis inte har så stor kunskap kring. Deras erfarenheter och förståelse för hur teknik ska fungera och organiseras skiljer sig oftast åt jämfört med designerns bild av systemet. Skillnaden mellan kunskapen hos designern och användarna, sätter extra stor press när ny teknik som induktionsladdning till elbilar ska utvecklas. Detta refereras oftast till som skillnaden mellan en konceptuell modell med användarens mentala modell.

Vi behöver alltså undersöka hur användaren faktiskt använder produkterna för att komma fram till användarens mentala modell av en elbil/laddning, för att säkerställa att denna diskrepans inte uppstår. Deras användning av en produkt avspeglas också i deras attityder gentemot produkten, innovationen, som utvecklas.

Hur säker kan man vara på vad användarna säger?
En användares åsikter ska aldrig bortses ifrån. För den specifika användaren är deras åsikt korrekt. Det finns olika regler att följa när det gäller kvalitativ undersökning där du t.ex. tolkar intervjudata och kvantitativa undersökningar där du utför t.ex. statistiska beräkningar, som gör att man kan vara lika säker, oberoende av undersökning, på att resultatet är korrekt.

Vid kvalitativa undersökningar som syftar till att identifiera och förklara ett visst fenomen bör följande aspekter framgå för att lita på dess resultat:
• Perspektivmedvetenhet (redovisat och diskuterat sin förförståelse)
• Intern logik (använt rätt analysmetod)
• God kvalitet på data (citat från informanter som stödjer resultaten)
• Legitimitet (det går att följa hur man kommit fram till slutsatserna)

Vid kvantitativa undersökningar som bland annat syftar till att identifiera statistisk signifikanta skillnader gäller följande aspekter för att kunna vara säker på resultatet:
• Reliabilitet (tillförlitlighet i mätningen)
• Validitet (att man verkligen mäter det man vill mäta)
• Reproducerbarhet (vid upprepning nås samma resultat)

Man bör även undvika en så kallad ”Hawthorne effect”, vilket kommer från ett experiment där man fick en positiv effekt av att installera nya lampor i en fabrik. Dock visade det sig att det snarare var det faktum att deltagarna hade blivit observerade som utgjorde den positiva effekten, dvs. en observationseffekt hade uppstått.

Vilket urval man gör spelar också roll. Urvalsenheten kan bland annat vara; en population (urvalet = hela populationen), ett pragmatiskt urval (pilotstudier), ett sannolikhetsurval (slumpmässigt urval), ett strategiskt urval (med ett specifikt syfte), eller fallstudier (ett strategiskt urval och en analysenhet).

För användartester (i labbmiljö) gäller till exempel att genomföra test med ca 8-12 personer för att identifiera ca 90 % av alla användarproblem med en specifik produkt, innan samma problem upprepar sig. (Se vidare boken av Michael H Agar ”The professional stranger: an informal introduction to ethnography”.)

Spelar användaren någon roll?
Användarfokus ökar sannolikheten för lyckade utvecklingsprojekt och säkerställer att det som faktiskt produceras i slutändan vill användas av användare. Inom WiCh utforskas induktionsladdning och vilken roll det kan spela för introduceringen av elbilar. Den faktiska användningen av produkten står i fokus.

Skrivet av Dr. Maria Nilsson, Viktoria Swedish ICT

Download as pdf: Nyhetsbrev augusti 2013

Nyhetsbrev maj 2013 – Hur säker är trådlös laddning av elfordon?

Ett av de hetaste ämnena inom fordonsindustrin just nu är trådlös laddning av elfordon, både för stillastående fordon och i ett senare skede även för laddning av fordon under färd. Att ha möjlighet att ladda sitt fordon trådlöst tros ha många uppskattade fördelar. Bland dessa kan nämnas mer frekvent inkoppling till elnätet vilket kan minska behovet av laddning under timmar då belastningen på elnätet är hög, färre rörliga komponenter vilket brukar leda till längre livslängd, samt underlättad snöröjning och städning av gator då laddinfrastrukturen kan grävas ner i marken. Att utrustningen kan placeras helt under mark minskar även risken för vandalism.

Som alltid med ny teknik kommer frågor om hur säker tekniken är. Det är viktigt att på ett tidigt stadie ta tag i dessa frågor så att systemen kan designas med eftertänksamhet, och så att man undviker att släppa ut teknik som inte håller måttet säkerhetsmässigt. Dessutom är det viktigt att man är väl förberedd när den slutliga användaren börjar ställa frågor så att informationen man ger är väl underbyggd och korrekt från första början.

Tekniken: Trådlös laddning av elfordon sker genom att energi överförs mellan en primär enhet, som är installerad i eller på marken, och en sekundär enhet som är fastmonterad under fordonet. Vid laddning skapas ett magnetfält runt den primära enheten vilket plockas upp av den sekundära enheten. I den sekundära enheten omvandlas energin i magnetfältet till en elektrisk ström som laddar batteriet. För att detta ska kunna ske effektivt över ett avstånd mellan mark och fordon på upp till 20 centimeter använder man sig av ett fenomen som kallas starkt kopplad magnetisk resonans. Tekniken har tidigare förklarats mer utförligt i WiChs nyhetsbrev för mars-april.

Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) och elektromagnetiska fält (EMF): Oavsett typ av transportmedel finns alltid frågor som berör säkerheten kring fordonet och dessa inkluderar bland annat krocksäkerhet, brandsäkerhet, och elsäkerhet. De specifika säkerhetsfrågor som främst fokuseras på då det gäller trådlös laddning av elfordon är hur de elektromagnetiska fält (EMF) som skapas vid energiöverföringen påverkar elektroniken i fordonen och om de påverkar människor och djur som befinner sig i eller i närheten av fordonet då laddning sker.

EMC: Störningars påverkan på fordonskomponenter, kablage och annan elektronik i och i närheten av fordon brukar behandlas inom området elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Störningar kan vara av ledningsbunden eller strålad typ. Val av vilka frekvenser som används i systemen och olika typer av skärmningar och filter är vanliga lösningar för att säkerställa att viktiga funktioner i fordonet inte påverkas av störningarna. När utrustning för trådlös laddning designas är det viktigt att förhålla sig till befintlig elektronik i fordonen och ha kontroll på EMC för de nya komponenterna. För att ny elektrisk utrustning ska kunna CE-märkas och bli godkända för den europeiska marknaden krävs det att de uppfyller EMC-direktivet (2004/108/EG), vilket är till för att säkerställa att störningar kopplat till EMC inte förekommer. Diskussioner angående vilka frekvenser som är optimala att använda vid trådlös laddning för att minska problem med EMC, och för att även minimera risken att frekvensbandet redan används i andra system i fordonet, förs i dagsläget inom standardiseringsarbetet (IEC 61980). Frekvensband som fokuseras mer på i dagsläget ligger i områdena 20 kHz, 80 kHz och 140 kHz.

Biologisk påverkan: Då det gäller biologisk påverkan av elektromagnetiska fält är läget mer oklart. Direktkontakt med spänningsbärande komponenter är sedan länge känt kunna orsaka akuta effekter, såsom hjärtstillestånd. Detta sker då strömmen exciterar nervsignaler vilket kan leda till kramp redan vid en strömstyrka på 20 mA, det vill säga vid relativt små strömmar. Ett varierande magnetfält kan ge upphov till strömmar i kroppen. Strömmarna kan, precis som vid direktkontakt, excitera nervsignaler, men mycket starka fält krävs för att det ska kunna ske. Svagare fält ger inte upphov till dessa akuta effekter, men det finns eventuellt en risk för att fälten skulle kunna orsaka hälsoeffekter vid exponering under lång tid och därför pågår forskning för att titta mer på långtidseffekter. Fälten vid trådlös fordonsladdning är av den svagare karaktären.

Forskning på biologisk påverkan av elektromagnetiska fält har fram tills nu främst fokuserats på fält med antingen mycket låga frekvenser, som de som används i kraftledningar och hushåll (50 Hz och 60 Hz), alternativt höga frekvenser, som radiofrekvenser vid mobiltelefonanvändning. Vid de låga frekvenserna finns det forskningsresultat som tyder på ett visst samband mellan exponering och utveckling av barnleukemi, men något orsakssamband har inte kunnat fastställas. Vid mobiltelefonanvändning tyder inget i dagsläget på några akuta hälsoeffekter, men dataunderlaget för långvarig exponering är fortfarande begränsat, och därför förespråkar Strålsäkerhetsmyndigheten viss försiktighet vid användning av mobiltelefon. Vid trådlös laddning av elfordon används frekvenser i kHz-området, det vill säga mellan kraftledningsfrekvenserna och mobiltelefonfrekvenserna. Liknande frekvenser används även i induktionsspisar och vid larmbågar i butiker. Inom detta mellanfrekvensområde finns mycket få forskningsresultat rörande hälsoeffekter och därför skulle ytterligare studier vara värdefulla för att säkerställa så att dagens exponeringsgränsvärden är tillräckliga.

Rekommendationer och myndigheter: För att skydda allmänheten från akuta skadliga biologiska effekter från elektromagnetiska fält har Strålsäkerhetsmyndigheten givit ut allmänna råd, SSMFS 2008:18, vilka bygger på rekommendationer från Europeiska Unionens råd. Dessa rekommendationer bygger i sin tur på bedömningar gjorda av internationella strålskyddskommissionen för icke-joniserande strålning, ICNIRP.

ICNIRP är en organisation som arbetar med att undersöka risker associerade med olika former av icke-joniserande strålning, där de elektromagnetiska fälten ingår. I arbetet tas rekommendationer fram för att skydda mot akuta hälsoeffekter av elektromagnetiska fält, såsom excitering av nervsignaler. I rekommendationerna har ICNIRP tagit fram referensvärden för rekommenderade högsta nivåer av exponering av elektromagnetiska fält. Rekommendationerna är satta med goda marginaler till de nivåer som ger påvisade hälsoeffekter.

För att säkerställa teknik och användning av trådlös elfordonladdning pågår standardiseringsarbete både i Sverige och internationellt. IEC 61980 (Wireless Power Transfer systems) är den grupp som övergripande täcker in trådlös laddning av elfordon.

Nya säkerhetsaspekter vs befintliga: Även om trådlös laddning tillför nya säkerhetsaspekter till elfordonsanvändning får man inte glömma bort att tekniken också minskar andra säkerhetsrisker, såsom elektrisk chock, vilket det kan finnas risk för vid användning av traditionell konduktiv laddning av elfordon. Om laddning av elfordon även sätts i relation till tankning av konventionella bilar kan man eliminera risker som uppkommer i samband med tankning och användning av flytande bränsle; såsom brandrisk och inandning av hälsofarliga ångor. I vardagen omges vi redan i dagsläget av elektromagnetiska fält. Förutom kraftledningar, mobiltelefoner, induktionshällar och larmbågar som nämnts tidigare utsetts vi för fält från bland annat elektriska apparater, transformatorstationer, nedgrävda kablar, tåg, tunnelbana och spårvagnar.

Skrivet av Ellen Alexandersson, Viktoria Swedish ICT

Download as pdf: Nyhetsbrev maj 2013

Nyhetsbrev mars-april 2013 – Tekniken bakom trådlös laddning av elfordon

Det här nyhetsbrevet är tänkt att fokusera på tekniken som ligger till grund för trådlös laddning av elfordon. Tekniken kallas induktiv energiöverföring via starkt kopplad resonans; och de grundläggande principerna kommer att förklaras nedan.

Principbeskrivning: Det underliggande syftet med energiöverföring via starkt kopplad resonans är att överföra energi mellan två enheter av något slag. Underförstått tänker vi främst på trådlös elektromagnetisk överföring av elektrisk energi till fordon såsom elbilar, för laddning av batterier, eller för laddning av elfordon under färd på så kallade elvägar. I grunden är dock principen mer generell än så och energiöverföring med hjälp av starkt kopplad resonans förekommer eller kan förekomma sinsemellan allt från atomer och molekyler till mekaniska, optiska och akustiska system.

Grundförutsättningarna för principen är följande:
1. Förutsättning ett är att de två enheterna är resonanta, vilket betyder att de har en inneboende benägenhet till någon form av självsvängning. Precis som en stämgaffel svänger med ett bestämt antal svängningar i sekunden (frekvens) vilket ger upphov till en specifik ton när man slår an den, så svänger enheterna som ska överföra energi mellan sig med en specifik frekvens som beror av bland annat utseendet och de olika komponenterna som enheten är uppbyggd av.

2. Förutsättning två är att de två enheterna är mycket lika varandra vad gäller deras självsvängningsegenskaper.

3. En tredje förutsättning är att det finns ett sätt för en av enheterna att påverka den andra. De måste vara kopplade på något vis så att svängningarna i sändarenheten kan överföras till mottagarenheten och sätta fart på dess svängningar. Det är just detta som innebär en överföring av energi från sändarenheten till mottagarenheten.

Att ett objekt, en enhet eller ett system är resonant innebär för det första att det eller den har någon egenskap som inte är statisk, utan har möjlighet att ändra sig med tiden och alltså är dynamisk. Det kan vara de mekaniska vibrationerna i en stämgaffel eller de periodiska variationerna av ström och spänning i olika delar av en elektrisk resonanskrets. Dessa svängningar ska dessutom vara begränsade till en specifik frekvens – resonansfrekvensen.

Enkelt uttryckt kan man säga att en ideal enhet med en specifik resonansfrekvens inte alls påverkas eller kan ta upp energi från andra frekvenser än sin egen resonansfrekvens, eftersom den helt enkelt inte har någon dynamik där; den kan inte svara på stimulansen. Slutsatsen blir att i ett idealt fall där en koppling existerar så kommer all energi som tillförs den sändande enheten överföras till den mottagande enheten. All sändarens energi lagras i den resonanta svängningen och mottagaren plockar inte upp någon annan energi utom den som tillförs den egna resonanta svängningen. I verkligheten är inte systemen ideala och detta ger upphov till förluster av energi. Begreppet starkt kopplad resonans definieras i litteraturen som fall där energiöverföringen är mycket större än förlusterna.

Induktiv energiöverföring: Om vi vänder oss till det mer specifika fallet med induktiv energiöverföring mellan två starkt kopplade resonanta enheter, vilket används vid trådlös laddning av elfordon, kan det vara lämpligt att beskriva detta genom en jämförelse med två mer bekanta teknologier, nämligen radio och elektriska transformatorer.

Jämförelse med radiovågor och antenner: När trådlös överföring kommer på tal går tankarna lätt till radiovågor och den information som överförs mellan sändar- och mottagarantenner i exempelvis radio- och TV-utsändningar, mobiltelefonisystem eller trådlösa datornätverk (WLAN, WiFi). Jämförelsen är dock vilseledande av åtminstone ett par orsaker:

• För informationsöverföring med antenner är det tillräckligt att mottagarenheten kan detektera informationsinnehållet i den utsända signalen. Signalen som fångas har därför bara som grundkrav att vara starkare än bruset i mottagarenheten och i verkligheten fångar mottagaren bara upp en mycket liten del av de utsända vågorna. Energiöverföring å andra sidan behöver vara effektiv – mottagaren ska idealiskt ta emot all utsänd energi, vilket skulle motsvara att alla utsända vågor i ett radiosystem träffar mottagaren och fångas upp av den, vilket inte är fallet.

• I idealfallet med energiöverföring via starkt kopplad resonans, vilket vi diskuterade tidigare, är ingen strålning i bemärkelsen utsända elektromagnetiska vågor inblandad. Avsikten är att skapa en koppling mellan egensvängningarna i sändar- och mottagarenhet. Detta sker via ett lokalt magnetfält som avtar snabbt (exponentiellt) ju längre ifrån enheterna man kommer. Eventuellt utstrålande vågor beror på konstruktionsbrister eller tekniska svårigheter att realisera principen och är ett exempel på förluster i överföringen. Därmed blir en jämförelse med radiovågor och antenner vilseledande då antenners uppgift är att överföra information genom att sända ut vågor över längre avstånd.

Jämförelse med transformatorer: Elektriska transformatorer dyker också upp som jämförande exempel för att beskriva induktiv energiöverföring via starkt kopplad resonans. Här överförs också energi i grund och botten trådlöst, utan utsända vågor och genom induktionsprincipen. Induktionsprincipen tar hjälp av två spolar, vilket förenklat är två lindade metalltrådar. När elektrisk ström skickas genom den ena spolen skapas ett magnetfält runt spolen. Om en andra spole finns i närheten kommer magnetfältet från den första spolen skapa en spänning också i den andra spolen, och därmed kunna ge upphov till en elektrisk ström vilket leder till att energi kan överföras trådlöst mellan spolarna.

Skillnaden mellan transformatorn och induktiv energiöverföring via starkt kopplad resonans, som används vid laddning av elfordon, ligger i resonansaspekten som vanliga transformatorer inte drar nytta av. De är därför beroende av korta avstånd mellan sändarenheten och mottagarenheten. För effektivitetens skull är det nödvändigt att så stor del som möjligt av magnetfältet som primärlindningen bygger upp passerar genom sekundärlindningen, och därför används som regel ett ”magnetiskt ledande”, ferromagnetiskt material, som järn, för att leda magnetfältet rätt. Vad resonansen tillför är enkelt uttryckt att markant öka effektiviteten och möjliggöra energiöverföring över större avstånd och utan en hjälpande järnkärna. Resonans skapas i sändare och mottagare genom tillägg av en ny komponent (en kondensator) i anslutning till spolen.

Verkningsgrad: I verkliga, fysikaliska system är inte energiöverföringen ideal utan man får förluster. Förlusterna kan bero av ett flertal faktorer såsom omatchade resonansfrekvenser hos sändare och mottagare, resistiva förluster i ingående komponenter, utstrålad energi och felaktig positionering av enheterna i förhållande till varandra. Närvaron av yttre objekt såsom människor, angränsningsytor och fordon kan också påverka verkningsgraden.

Skrivet av Ellen Alexandersson (Viktoria Swedish ICT), baserat på text av Joakim Nyman (Viktoria Swedish ICT).

Download as pdf: Nyhetsbrev mars-april 2013

For a deeper understanding about the wireless charging technique read Worth To Know.

Nyhetsbrev februari 2013 – Standardiseringsarbete inom trådlösa energiöverföringssystem för elfordon

Standardiseringsarbetet inom trådlösa energiöverföringssystem (Wireless Power Transfer systems – WPT) för elfordon startade under 2012 och fokuserar i nuläget primärt på personbilar och stationär överföring. Enligt tidsplanen skall generella krav vara fastställda sommaren 2014 för att därefter underhållas parallellt med att specifika krav tas fram, vilka planeras att vara fastställda hösten 2017. Tidplanen diskuteras aktivt och justeras i takt med att nya aktiviteter tillkommer arbetet. För att utföra arbetet har två arbetsgrupper skapats, ledda av Audi respektive Toyota.

• Arbetsgrupp 1 (“Specific requirements for communication between electric road vehicle (EV) and infrastructure with respect to wireless power transfer (WPT) system”) leds av Audi och fokuserar på specifika krav för kommunikationen som sker mellan fordonet och den infrastruktur som är involverad vid trådlös energiöverföring.
• Arbetsgrupp 2 (“Specific requirements for the magnetic field power transfer systems”) leds av Toyota och fokuserar på specifika krav för de trådlösa energiöverföringssystemen.

I dagsläget finns ett förslag i CD-version (Committe Draft) ute på remiss. Det finns tid till och med den 22 mars 2013 att ge synpunkter på innehållet innan dokumentet fastställs som CD-version inom IEC (International Electrotechnical Commission) (för mer information om IEC se http://www.iec.ch/about/).

På IEC:s hemsida kan man läsa följande angående CD-stadiet i standardiseringsarbeten: ”The committee stage is the principal stage at which comments from national bodies are taken into consideration, with a view to reaching consensus on the technical content. National bodies shall therefore carefully study the texts of committee drafts and submit all pertinent comments at this stage. As soon as it is available, a committee draft is circulated to all members of the technical committee or subcommittee for consideration, with a clear indication of the latest date for submission of replies.”

Figur1 nyhetsbrev standardisering1

I figuren visas omfattningen av det aktuella CD-versionsdokument som nu är ute på remiss. De färgade rutorna i figuren visar huvudrubriker i dokumentet. I avsnittet Level i dokumentet beskrivs olika effektnivåer vid trådlös laddning och detta skall förutom effektnivåer i personbilar även täcka in effektnivåer i tyngre fordon. Avsnittet som behandlar Tuning är inte fullständigt definierat i dagsläget, men är tänkt att avhandla aspekter med avseende på primär- och sekundärsidans avstämning av resonansfrekvens. Vid korrekt avstämning av resonansfrekvens fås på ett avstånd lika med fordonets markfrigång en mycket hög verkningsgrad, till skillnad från teknik som inte tar hänsyn till resonansfrekvensen och därmed har mycket låg verkningsgrad på samma avstånd. I avsnittet Magnetic coupling beskrivs primärt spolarnas geometriska dimensioner och placering. Avsnittet Frequency beskriver val av frekvens(er) för energiöverföringen och EM radiation och skall täcka det viktiga området säkerhet med avseende på störningar, påverkan på människor och djur samt värmealstring vid energiöverföringen.

Strax före jul 2012 hölls ett möte i Achen i Frankrike där följande företag och institutioner var representerade:

• Nissan
• Toyota
• JARI (Japan Automobile Research Institute) http://www.jari.or.jp/english/
• Sumitimo http://www.sumitomocorp.co.jp/english/business/index.html
• Qualcomm
• Audi
• Siemens
• SEW
• Schneider

(Se nyhetsbrevet från januari för en presentation av företag som är aktiva inom området.)

Hela standardiseringsarbetet leds av Eduard Stolz från Park & Charge som har många års erfarenhet när det gäller processer för standardisering och som även har ett stort internationellt kontaktnät. I arbetet har JARI tagit huvudinitiativ inom skydd och mätmetoder för EMF (Electro Magnetic Fields) och EMC (Electro Magnetic Compatibility). Nu har även Renault börjat uttala sig och föreslår att en expertgrupp bildas inom dessa områden. Qualcomm har gjort ett inlägg med avseende på värmealstring vid användning av tekniken. Bland annat på grund av den rådande juridiska situationen i USA är amerikanerna extra vaksamma vad gäller brandsäkerheten kring den nya tekniken och lägger därför extra kraft och energi på detta.

Nästa möte kommer att ske i Tokyo under februari. Man skall då fortsätta att diskutera planeringen av arbetet och även starta diskussioner angående tekniska detaljer. I närtid fokuseras arbetet på insamling av relevanta dokument inom området. Man samlar även in förslag på vilka frekvenser som ska användas vid energiöverföringen. Nästa steg blir att försöka enas om något gemensamt vad gäller dessa frekvenser. Interoperability, det vill säga att olika företags produkter skall kunna fungera tillsammans kommer att vara den övergripande frågan. Vems koncept som skall bli tongivande, och om de andra företagen blir tvungna att anpassa sig efter detta koncept, är frågor som återstår att besvara. Just nu lutar det åt en lösning med två separata frekvenser, en frekvens ur den lägre delen av det aktuella frekvensspannet och en frekvens ur den högre delen av spannet.

Hur viktigt är då IEC-arbetet? Standarden är endast en rekommendation, men om till exempel EU antar den så finns det ekonomiska påtryckningsmedel för att följa standarden i samband med upphandlingar. Om flera tongivande företag ansluter sig till standarden så blir det ett faktum att andra företags produkter och tjänster måsta vara kompatibla, det vill säga passa med standarden, för att de skall kunna vara med och konkurrera på marknaden.

Skrivet av Conny Börjesson, Viktoria Swedich ICT.

Download as pdf: Nyhetsbrev februari 2013