O sistema usa bobinas eletromagnéticas polifásicas leves de 19 polegadas, alcançando alta densidade de potência em um design compacto. pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) demonstraram com sucesso a primeira tecnologia de carregamento sem fio de veículos elétricos (VE) de 270 kW.
Uma equipe da instituição do Departamento de Energia já havia estabelecido um recorde de carregamento sem fio de veículos elétricos com sua demonstração de um carregador de 100 kW em março.
A demonstração foi feita em parceria com o Grupo Volkswagen, com a transferência de energia sem fio de 270 kW sendo exibida em um Porsche Taycan EV.
“Nos últimos três meses, as equipes de pesquisa em eletrônica de potência veicular e acionamentos elétricos do ORNL estabeleceram recordes mundiais impressionantes para carregamento sem fio”, disse Lee Slezak, gerente de tecnologia do Departamento de Tecnologias de Veículos do DOE para infraestruturas de rede e carregamento, em um comunicado .
Sistema compacto de alta potência
O Porsche Taycan, como um veículo leve de passageiros, enfrenta desafios para acomodar sistemas convencionais de transferência de energia sem fio, grandes e pesados, devido a limitações de espaço, peso e volume.
De acordo com a equipe, a pesquisa atual está focada no desenvolvimento de sistemas de carregamento sem fio para carros leves que podem atingir até 11 kW de potência e 92 por cento de eficiência. Os padrões da indústria atualmente cobrem níveis de potência de até 20 kW.
A ORNL desenvolveu um sistema leve para alimentar o Porsche Taycan, utilizando bobinas de acoplamento eletromagnético polifásico. Essas bobinas, com pouco mais de 19 polegadas de diâmetro, fornecem alta densidade de potência em uma forma compacta.
Inspirado no carregamento sem fio de pequenos dispositivos, o design e a geometria exclusivos da bobina do sistema permitem a transmissão de níveis de potência excepcionalmente altos.
Pesquisadores dizem que isso é alcançado por meio de campos magnéticos rotativos criados pelos enrolamentos de fase da bobina, que melhoram o fornecimento de energia. O sistema de carregamento foi eficientemente incorporado ao chassi do veículo.
A densidade de potência é crucial no carregamento sem fio , mostrando quanta potência um sistema manipula em relação ao seu tamanho. O sistema da ORNL atinge uma carga de 50 por cento em 10 minutos com mais de 95 por cento de eficiência, com uma lacuna de 4,75 polegadas entre a bobina e o solo.
A tecnologia de transmissão de energia sem fio também inclui mecanismos de proteção contra curto-circuito, superaquecimento e excesso de restrições de tensão e corrente. Quando quedas de energia ou outras circunstâncias imprevistas impedem a transferência segura de energia, esses sistemas podem iniciar operações de desligamento.
“Também estamos trabalhando com a Volkswagen no desenvolvimento de um sistema polifásico para aplicações de carregamento residencial e colaborando no desenvolvimento de um projeto de gabinete leve que melhora o desempenho mecânico, elétrico, térmico e magnético”, disse Omer Onar, líder do grupo de Eletrônica de Potência de Veículos do ORNL e pesquisador-chefe da demonstração da Porsche.
O futuro do carregamento de veículos elétricos
Na última década, os pesquisadores do ORNL avançaram a tecnologia de carregamento sem fio. Em 2016, eles transferiram 20 quilowatts para um SUV usando sua própria tecnologia de inversor e acoplamento.
Em 2018, eles atingiram 120 kW em testes de laboratório com bobinas convencionais. Os testes recentes de 100 e 270 kW são as primeiras aplicações do sistema polifásico do ORNL em veículos elétricos.
A ORNL espera que, ao estender o alcance e simplificar o processo de carregamento, sua busca por maiores taxas de carregamento promova o uso de EVs . Isso é especialmente importante para carros de passeio leves usados para deslocamento diário.
“Essa conquista nos leva um passo adiante em direção à realidade de um futuro em que um veículo elétrico pode parar em uma estação de recarga e recarregar no mesmo tempo que levaria para entrar em uma loja e comprar um lanche”, disse Burak Ozpineci, membro corporativo e pesquisador renomado do ORNL que lidera pesquisas sobre veículos e sistemas de mobilidade.
Em um futuro próximo, a ORNL e a Volkswagen pretendem continuar colaborando para aprimorar o protótipo de carregamento de 270 kW, tornando-o um sistema mais acessível e escalável.
Estes testes ajudam o DOE a atingir seu objetivo de carregamento extremamente rápido, que é criar um sistema que pode recarregar veículos elétricos em 15 minutos ou menos, fornecendo 250–300 quilowatts de energia.
Fonte: Interesting Engineering