Многие владельцы и энтузиасты электромобилей мечтают заряжать их без кабеля. Американские инженеры научились беспроводно подавать на авто 270 кВт.
Национальной лаборатории Оук-Риджа (ORNL) удалось зарядить седан Porsche Taycan с рекордной мощностью. Это произошло всего через три месяца после того, как лаборатория объявила о рекордной на то время беспроводной зарядке 100 кВт кроссовера Hyundai Kona.
Даже от самых мощных зарядных устройств постоянного тока мощностью 350 кВт такие автомобили, как Taycan и Hyundai Ioniq 5 могут взять примерно 230-250 кВт. Такая мощность может пополнить 10-80% заряда аккумулятора менее чем за 20 минут. По данным ORNL, ее беспроводная система может увеличить заряд батареи на 50% примерно за 10 минут.
Система Oak Ridge объединяет магнитно-резонансный передатчик с приемником, установленным на днище автомобиля. Секрет системы в многофазных обмотках — легких электромагнитных катушках, расположенных на катушке для создания вращающегося магнитного поля, которые устраняют пульсации тока и гашения поля.
«Вы имеете постоянную передачу энергии, а не пульсации через воздушный промежуток, поэтому есть существенное улучшение пространственно-временного использования магнитного поля», — говорит Омер Онар, руководитель исследовательской группы силовой электроники транспортных средств ORNL.
По словам разработчика, система может обеспечить в восемь-десять раз большую плотность мощности, чем аналогичные однофазные беспроводные зарядные устройства, с эффективностью более 95%.
Система компактна со стороны передачи и приема. Мощный 270 кВт приемник вписывается в пространство, которое Porsche выделила для потенциального беспроводного зарядного устройства на 11 кВт в будущих версиях Taycan. Электромагнитные катушки в приемнике имеют диаметр менее 50 см. В ORNL говорят, что их система является самым легким в мире беспроводным зарядным устройством в расчете на киловатт — 7,5 кВт/кг против 1,9 кВт/кг у беспроводной системы компании Brusa, которая обеспечивает лишь 22 кВт мощности.
Компания назвала несколько преимуществ перед проводными системами. Нет необходимости иметь дело с громоздкими зарядными кабелями и штекерами, которые являются особым бременем для пожилых людей и людей с ограниченными возможностями. Нет кабелей, которые можно было бы повредить или украсть из-за их медной проводки, как это иногда происходит на зарядных станциях. Система беспроводной зарядки проще в обслуживании. Кабели постоянного тока с жидкостным охлаждением, которые используются на многих зарядных станциях, требуют регулярного технического обслуживания и замены компонентов. В кабельных системах происходит снижение мощности после достижения температурных ограничений.
Oak Ridge не требует идеальной парковки авто, как другие беспроводные системы. Автомобиль может смещаться более чем на 12 см и при этом получать эффективный заряд. Система даже может использовать камеры автомобиля и встроенные указания, чтобы выровнять его.
Беспроводные системы были бы идеальными для будущих поколений роботакси, на борту которых нет человека-водителя. Небольшие парки таких робототакси уже работают в Китае, США и Европе. Сейчас многим водителям электрических такси и служб доставки запрещено самостоятельно заправлять транспортные средства. Беспроводная зарядка может быть в значительной степени автоматизированной — можно просто припарковать машину и уйти.
Прототип 270 кВт зарядного устройства может работать с легковыми и грузовыми автомобилями с различным дорожным просветом. Относительно низко посаженный Taycan имел 12-сантиметровый воздушный зазор между приемником и передатчиком. Система может работать с прозрачностью до 28 см.
Что касается безопасности, ORNL уверяет, что система соответствует всем ограничениям по излучению электромагнитного поля, излучая — поле примерно в 19 микротесла, и это без какого-либо экранирования.
Источник: IEEE Spectrum