Toppmodern kraftelektronik hanterar det säkra och effektiva flödet av el bland systemets komponenter. Upphovsman:Genevieve Martin/Oak Ridge National Laboratory, USA:s avdelning för energi
Forskare vid Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory har visat ett 120-kilowatt trådlöst laddningssystem för fordon-vilket ger sex gånger kraften från tidigare ORNL-teknik och ett stort steg mot laddningstider som konkurrerar med hastigheten och bekvämligheten för en bensinstation fyllning- upp.
Det trådlösa systemet överför 120 kilowatt effekt med 97 procent effektivitet, som är jämförbar med konventionella, kabelanslutna snabbladdare med hög effekt. I laboratoriedemonstrationen, ström överfördes över ett sex-tums luftgap mellan två magnetspolar och laddade ett batteri.
ORNL-forskare skapade och demonstrerade världens första trådlösa laddningssystem på 20 kilowatt, som håller på att modifieras för tillämpningar som kommersiella lastbilar. "Det var viktigt att behålla samma eller mindre fotavtryck som den tidigare demonstrationen för att uppmuntra kommersiell adoption, " sa projektledaren Veda Galigekere från ORNL:s Power Electronics and Electric Machinery Group.
"Vi använde finita element och kretsanalyser för att utveckla en ny metod för samoptimering, lösa problem med speldesign samtidigt som systemet säkerställer att det inte värms upp eller utgör några säkerhetsproblem, och att eventuell strömförlust under överföringen är minimal, " han sa.
För att uppnå 120 kilowatt, ORNL-teamet skapade en ny spoldesign som är optimerad med de senaste elektroniska kiselkarbidkraftenheterna för en lätt, kompakt system. Systemets arkitektur tar energi från nätet och omvandlar den till högfrekvent växelström, som genererar ett magnetfält som överför kraft över ett stort luftgap. När energin väl har överförts till sekundärspolen, den omvandlas tillbaka till likström och lagras i ett fordons batterier.
ORNL-forskare använde datorsimuleringar för att designa spolar som genererar det magnetiska fält som krävs för trådlös kraftöverföring. Kredit:Genevieve Martin/Oak Ridge National Laboratory, USA:s avdelning för energi
Demonstrationen främjar DOE:s extrema snabbladdningsmål att utveckla ett system som levererar 350 till 400 kilowatt och minskar laddningstiden för elfordon till 15 minuter eller mindre.
"Detta genombrott avsevärt utvecklar den teknik som behövs för att uppmuntra till ökad användning av elfordon genom att öka deras räckvidd och enkelt att ladda, och i sin tur stöder ett energieffektivt mobilitetssystem för landets ekonomiska framgång, "sa Moe Khaleel, biträdande laboratoriechef för energi- och miljövetenskap vid ORNL.
ORNL-forskare kommer att utforska innovationer för att öka kraftöverföringsnivån till 200 och så småningom 350 kilowatt, samtidigt som den förfinar dynamisk trådlös laddningsteknik. Ett dynamiskt system möjliggör automatisk laddning av elfordon med hjälp av trådlösa laddningsplattor installerade under vägar. Laddningssystem med högre effekt behövs för att minimera kostnaden och komplexiteten för dynamisk laddning. "Målet är dynamisk laddning i motorvägshastigheter, " sa Galigekere.
