Hızlı ve Kablosuz EV (Elektrikli Araç) Şarjı mümkün mü? Evet mümkün ve yolda - geliyor

Hızlı ve Kablosuz EV (Elektrikli Araç) Şarjı mümkün mü? Evet mümkün ve yolda - geliyor

Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı, kablosuz şarjın daha hızlı olacağını söylüyor ancak ne kadar uzakta ve ne kadar hızlı şarj olabilir?

Bir gün elektrikli araçlarımızı park edip, onları hantal bir kabloyla fişe takmadan şarj edebilseydik harika olurdu. EV dünyasında bile kablosuz şarj mevcut olsa da, Hyundai Kona Electric gibi küçük bir şeyin güç vericisinin boyutu oldukça büyük olabilir ve ne yazık ki oldukça yavaş şarj oranları sağlayabilir. Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nın (ORNL) son gösterisi dikkate alınırsa, bu uzun süre gerçek olmayabilir. Laboratuvar, kablosuz EV şarj cihazını yalnızca daha küçük hale getirmekle kalmadı, aynı zamanda şimdiye kadarki diğer tüm cihazlardan çok daha hızlı hale getirdi.

ORNL'nin Çözmeye Çalıştığı Sorun

Kablosuz şarj cihazlarının çoğu yalnızca 20 kW'a kadar hızlara sahip olsa da (dünkü EV'lerin en yavaş maksimum şarj oranlarının bile çok altında), aynı zamanda büyük bir ayak izi gerektirirler ve bu da çoğu durumda yerel bakkalınızda veya alışveriş noktanızda kurulumu kolay veya pratik hale getirmez. vakalar. Bu boyut sadece genişliği ve uzunluğu anlamına da gelmez. Doğru bir bağlantı elde etmek için, kablosuz şarj cihazının, verici tarafından oluşturulan elektromanyetik alanın boyutundan dolayı mümkün olduğunca verimli çalışması için verici ile alıcı arasında belirli bir hava boşluğuna ihtiyacı vardır. ORNL'deki araştırmacılar, 2016 yılında 20 kW'lık kablosuz şarj sistemini yaratan ilk grup olarak kablosuz şarjın sınırlarını zorlamaya yabancı değiller. Şirket şimdi de 120 kW güç kapasitesine sahip geleneksel bir kablosuz şarj cihazı yarattı.

Neredeyse doğrudan vericinin üzerine yerleştirebildiğiniz için, örneğin telefonunuz için dar hava boşlukları ve kullanışlı boyuta ulaşmak kolaydır. Çoğu sivil EV yerden oldukça yüksekte (ve farklı yüksekliklerde) durduğundan, elektrikli bir araçla bu o kadar kolay değil. Bir arabayı bir şarj pedine veya hareketli alıcılara yerleştirebilen yüksekliği ayarlanabilir havalı süspansiyonlar, genellikle zaten çok karmaşık ve pahalı olan bir sorunu etkileyen pahalı ve karmaşık çözümlerdir. Vericiyi hareketli hale getirmeyi bir kenara bırakın ve toplu taşıma otobüs duraklarında bu otobüslerin tek bir spesifikasyonu karşılayacak şekilde yapıldığını görüyoruz. İhtiyacımız olan şey, daha kompakt, güçlü ve daha büyük hava boşluklarında (yani arabadan uzakta) daha verimli olan bir kablosuz araç şarj pedidir. ORNL'nin başardığı da tam olarak budur.

Küçük Form, Büyük Çıktı

ORNL'den hâlâ haber almayı beklediğimiz birkaç ayrıntı olsa da (çoğunlukla gösteri için kullanılan Hyundai Kona Electric için gerekli olan modifikasyonlarla ilgili), sitesindeki bir haberde belirtilen önemli noktaları burada bulabilirsiniz. Verici kompakttır, çapı 14 inç'in biraz üzerindedir ve 2022'de oluşturulan, dönen manyetik alanlara sahip "çok fazlı elektromanyetik bağlantı bobini" adı verilen yeni bir ORNL'yi kullanır. Çok fazlı teknoloji yeni veya radikal değil çünkü esasen şu anda elektrik motorlarında ve jeneratörlerde kullanılan teknolojinin aynısı. Bu sadece kablosuz şarja uygulanıyor ancak yine de aynı avantajların çoğunu sunuyor: tek fazlı versiyonla aynı boyutta ve aynı uygulanan voltaja sahip bir iletkenden daha fazla güç.

İşte bu nedenle buradaki en büyük yenilik, bu çok fazlı bobinin, her faz arasında 120 derecelik bir kayma ile üç fazlı AC gücünde iki kutuplu elektromanyetik alanlar (EMF'ler) üretebilmesi ve vericinin iki katmanda üç kompakt bobin döngüsü kullanmasına olanak sağlamasıdır. Çoğu kablosuz şarj cihazı, tek bir "yarış pisti" vericisinde tek fazlı AC gücü kullanır. Bu kulağa daha kolay gelse de, tek fazlı yarış pisti vericisi, verimliliğini azaltan, verici kabloları için daha büyük bir alan gerektiren ve daha dar bir hava boşluğu gerektiren tek kutuplu bir EMF üretir. Çok fazlı bağlantıda, her bir bobin çiftinin zıt polariteye ve negatif fazlararası karşılıklı endüktansa sahip olması gibi daha kompakt hale getirilmesinden daha fazlası var; ancak büyük resim, bu yeni kablosuz şarj cihazının daha küçük, daha verimli ve daha güçlü olmasıdır.

Ne kadar daha güçlü? Bu geleneksel tek fazlı, tek kutuplu yarış pisti vericisi, beş inçlik hava boşluğuyla yalnızca 20 kW güç üretebilir ve giriş gücünü çıkış gücüyle karşılaştırıldığında ortalama yüzde 90 civarında bir verimlilik elde edebilir. Bu çok fazlı kablosuz verici, aynı hava boşluğuyla yüzde 96 verimlilikle 100 kW şarj hızı üretebiliyor. Bu aynı zamanda birçok eski DC hızlı şarj cihazıyla aynı güç dağıtım kapasitesine sahiptir, ancak fiş ve hantal kabloları yoktur. Teorik olarak ve kablosuz güç aktarımı hakkında bildiklerimizi takip edersek, bu çok fazlı verici, tek fazlı vericiyle karşılaştırıldığında verimlilikte yalnızca küçük bir düşüşle hava boşluğunda bir artışa izin verebilir.

ORNL'den Ömer Onar'a göre, "Teknolojimiz, geleneksel bobin teknolojisine göre sekiz ila on kat daha yüksek güç yoğunluklarına ulaşıyor ve pil şarj durumunu 20 dakikadan kısa sürede yüzde 50 artırabiliyor." Bu, siyah plastik çamurluk işaret fişekleri ve tamponlara dayanan 2020-2021 Hyundai Kona olduğuna inandığımız test araçlarına dayanıyor, ancak ORNL'den uygunluk talebinde bulunduk. Ne olursa olsun, Hyundai Kona Electric'in 2024 yılına kadar olan tüm model yıllarında 258 mil yol kat edebilen 64,8 kWh pil paketi bulunuyor.

İdeal koşullarda pil mimarisi, ortalama 67 ila 70 kW arasında 40 ila 45 dakika arasında yüzde 10 ila 80 DC hızlı şarj gerçekleştirecek. Arabanın ucunda 100 kW güç elde edebilmek, bu Kona'da bazı modifikasyonlar gerektirecektir ve kablosuz güç alıcısı ihtiyacının ötesindeki bu modifikasyonlar veya 100 kW kapasiteli vericinin sadece gücü maksimuma çıkarıp çıkarmayacağı konusunda ORNL'ye ulaştık. Kona Electric'in hisse senedi şarj oranı.

Bu Gerçek Dünya Üretimine Ne Kadar Yakın?

Ne olursa olsun, bu yine de laboratuvar ölçekli bir ortamda kablosuz bir EV şarj cihazında çok fazlı bobinlerin erken bir gösterimiydi. Bir sonraki adım, çok fazlı kablosuz güç vericisinin seri üretimindeki zorlukların neler olacağını bulmaktır. Çok fazlı AC motorların sarılması hakkında zaten bildiklerimiz göz önüne alındığında, sarımlar için yeni aletler oluşturmaya gerek kalmaması gerektiğinden, bu çok fazla bir sorun teşkil etmemelidir ve hatta bilinmeyen bir masraf veya zorluk da eklememelidir.

Bundan sonra, mevcut DC hızlı şarj cihazlarıyla aynı şarj oranına ulaşmak için güç girişinin ne kadar zorlanabileceği veya ORNL'nin laboratuvar testlerinde gördüğü aynı verimliliği korurken daha hızlı olup olamayacakları görülüyor. Hem verici hem de alıcıda ısı kontrolüyle ilgili aynı zorluklar olacaktır, ancak büyük bir konektörün olmaması, en büyük soğutma sorununun (soğutma kanallarını içerecek şekilde telin veya tezgahın boyutunun arttırılması) artık bir sorun olmadığı ve bağlı hızlı şarj cihazlarıyla karşılaştırıldığında çözülmesi daha kolay bir zorluk olabilir. Söyleyebileceğimiz tek şey, bu laboratuvar testinin umut verici görünmesinin yakında gerçekleşeceğini umuyoruz.

Kaynak: MTG