211service.com
En dag kan din EV-laddare vara själva vägbanan
Ett sätt att utöka räckvidden för elfordon kan vara att tillhandahålla ström trådlöst genom spolar placerade under vägytan. Men att ladda rörliga fordon med högeffekts trådlösa laddare under dem är komplicerat.
Marknivå: North Carolina State University-forskare har designat denna proof-of-concept trådlös laddare för rörliga elfordon.
Forskare vid North Carolina State University har utvecklat ett sätt att leverera kraft till fordon i rörelse med hjälp av enkla elektroniska komponenter, snarare än den dyra kraftelektroniken eller komplexa sensorer som tidigare använts. Systemet använder en specialiserad mottagare som inducerar en strömbrytare endast när ett fordon passerar över en trådlös sändare. Initiala modeller indikerar att placering av laddningsspolar i 10 procent av en vägbana skulle utöka räckvidden för en elbil från cirka 60 miles till 300 miles, säger Srdjan Lukic , en biträdande professor i elektroteknik vid NCSU.
Trådlös laddning genom magnetisk induktion – samma typ som vanligtvis används för elektriska tandborstar – eftersträvas av ett antal företag för hemelektronik och elfordon (se Trådlös laddning – Har tiden äntligen kommit? ). Sådana laddare fungerar genom att skicka ström genom en spole, som producerar ett magnetfält. När en bil med egen spole placeras ovanför sändaren inducerar magnetfältet ett kraftflöde som laddar batterierna.
Stationära induktiva laddare för elfordon använder vanligtvis sensorer för att säkerställa att mottagarspolarna på fordonet är korrekt inriktade ovanför trådlösa laddningsplattor. NCSU-forskarnas system fungerar utan positionssensorer i ett försök att förenkla designen och göra den mer effektiv. När det inte finns några fordon avger sändarspolen ett svagt fält. Men när ett fordon med mottagare passerar förbi utlöser elektroniken i mottagaren ett starkt magnetfält och ett medföljande kraftflöde, säger Lukic.
Att just styra när vägspolarna producerar ett magnetfält är viktigt av säkerhetsskäl; om fältet missar bilens mottagningsspolar kan det fästa vid delar av bilen eller attrahera herrelösa föremål. På något sätt måste vi kanalisera eller innehålla magnetfältet som produceras av sändaren för att alltid vara precis under mottagaren. Vi kan inte bara stråla ut ett starkt fält i miljön, säger Lukic. Vissa konstruktioner har en serie spolar som alltid är strömförande, men det tillvägagångssättet är inte energieffektivt, tillägger han.
I en stationär induktionsladdare är strömmottagaren gjord med en enkel spole. NCSU-enheten är mer sofistikerad. Den använder kondensatorer och induktorer för att manipulera kraftöverföringen och magnetfältet, säger Lukic. Kopplingen mellan sändare och mottagare skulle kunna göras med kraftelektronik, men ett sådant system skulle vara dyrare än NCSU-enheten, säger han.
Forskarna har gjort en lågeffektprototyp och avser att nå en hastighet på 50 kilowatt – motsvarande likströmssnabbladdare, som fungerar mer effektivt än konventionella växelströmsladdare.
Det kommersiella intresset för trådlösa laddningssystem för fordon i rörelse växer. Qualcomm arbetar på ett dynamiskt laddningssystem som bygger på sin nuvarande stationära trådlös EV laddare . University of Utah har testat en trådlös laddningsinfrastruktur för stadsbussar och har knutit ut ett företag som heter Trådlös avancerad fordonselektrifiering att bygga kommersiella produkter. Med Utah-systemet kunde en buss ladda från spolar placerade under vägytan där passagerare lastar eller vid trafikljus. Dynamisk trådlös kraftöverföring kan också användas för robotar.
Teknikerna som NCSU-forskarna använde för dynamisk laddning av elbilar har redan tillämpats i viss hemelektronik, säger Katie Hall, teknisk chef för WiTricity, ett företag som tillverkar trådlös laddningsutrustning. Men det elektroniska verktyget som används för liten elektronik, som strömbrytare, är inte lättillgängligt för högeffektapplikationer. Den typen av teknik skalas inte sömlöst till kilowatt eller hundratals kilowatt, säger hon.
Oak Ridge National Laboratory arbetar också med sätt att automatiskt matcha den trådlösa strömsändaren och mottagaren, säger Omer Onar, en forskare som arbetar med trådlös fordonsladdning där. Det nya arbetet adresserar bara en av barriärerna för den dynamiska laddningen, säger han: De flesta av de [kommersiella] hindren är förknippade med kostnader och infrastruktur.