«La bobina receptora diseñada para el vehículo de investigación Porsche Taycan puede alcanzar una densidad de potencia de 8 a 10 veces mayor en comparación con los sistemas existentes», dijo Omer Onar de ORNL, líder del grupo Vehicle Power Electronics e investigador principal de la demostración de Porsche. «Por kilovatio de peso, este es también el sistema de carga más ligero del mundo».
La densidad de potencia es importante en la carga inalámbrica porque indica cuánta energía puede manejar el sistema en relación con su tamaño. El objetivo es lograr mayores densidades a partir de sistemas más pequeños y compactos para mejorar la eficiencia y el rendimiento generales. El sistema de ORNL puede lograr un aumento del 50 % en el estado de carga en 10 minutos con más del 95 % de eficiencia. La transferencia de energía se realizó a través de un espacio de 4,75 pulgadas entre el suelo y la bobina montada en la parte inferior del vehículo.
La demostración de 270 kW marca la finalización de una Proyecto financiado por el DOE que ORNL y Volkswagen anunciaron en 2021. El equipo de investigación de ORNL aprovechó la experiencia de Volkswagen en integración de vehículos para probar el nuevo concepto de carga inalámbrica en un vehículo eléctrico con el objetivo de desarrollar el sistema de carga inalámbrica de mayor densidad de potencia a través de un nuevo diseño que se centra en campos electromagnéticos giratorios. Estos campos aumentan la eficiencia al reducir el voltaje y eliminar las ondulaciones de la corriente eléctrica y las cancelaciones de campo entre los devanados de fase de la bobina.
“Es emocionante ver el importante progreso que Volkswagen y Oak Ridge National Lab están logrando juntos en muchas tecnologías críticas. Los proyectos de innovación que se están investigando en el este de Tennessee transformarán la industria automotriz”, dijo Lyndon Lie, director de ingeniería del Grupo Volkswagen de América. «La carga inalámbrica como la demostrada con Oak Ridge podría hacer que la carga de vehículos eléctricos sea mucho más fácil para los consumidores, con tiempos de carga rápidos que alientan la adopción de cero emisiones y conducen a un sector de transporte más sostenible».
Onar dijo que ORNL y Volkswagen planean continuar trabajando juntos en el corto plazo para mejorar aún más el prototipo de carga de 270 kW desarrollándolo hasta convertirlo en un sistema más rentable y fabricable.
«También estamos trabajando con Volkswagen en el desarrollo de un sistema polifásico para aplicaciones de carga residencial y colaborando en el desarrollo de un diseño de carcasa liviana que mejorará el rendimiento mecánico, eléctrico, térmico y magnético», dijo Onar. «Nuestro objetivo es madurar la tecnología para que esté lista para su implementación en vehículos de producción».
Los investigadores de ORNL han estado demostrando mejoras tecnológicas en la carga inalámbrica durante la última década. alcanzando 20 kilovatios transferido a un vehículo utilitario deportivo en 2016 con un sistema de carga que utilizaba tecnologías de acoplamiento e inversor construidas por ORNL. En 2018, el equipo de investigación logró una carga de 120 kW utilizando tecnología de bobina convencional en pruebas de laboratorio de mesa.
Las demostraciones de 100 y 270 kW marcan la primera vez que el sistema polifásico de ORNL se prueba en vehículos eléctricos.
«Estamos trabajando para alcanzar tarifas mucho más altas para otros tipos de vehículos, incluida la investigación para lograr un cargo significativamente más alto para los camiones de transporte y carga pesados», dijo Onar.
Los esfuerzos de ORNL para lograr tarifas de carga más altas fomentarán el uso de vehículos eléctricos al aumentar el alcance y la facilidad de carga, lo cual es particularmente necesario para los vehículos de pasajeros livianos que viajan diariamente.
«Este logro nos lleva un paso más hacia la realidad de un futuro en el que un vehículo eléctrico puede llegar a una estación de carga y recargarse en el mismo tiempo que llevaría entrar a una tienda y tomar un refrigerio», dijo Burak Ozpineci, director corporativo de ORNL. Compañero e investigador distinguido que lidera la investigación sobre vehículos y sistemas de movilidad. “El conductor no tiene que hacer nada más que aparcar. Incluso estamos explorando formas en que esta tecnología podría usarse para cargar un vehículo en movimiento en la carretera”.
El novedoso sistema inalámbrico electromagnético polifásico de ORNL fue construido y desarrollado por investigadores del Laboratorio de Electrónica de Potencia y Maquinaria Eléctrica de Centro Nacional de Investigación del Transporte del DOE en ORNL. Las demostraciones de vehículos eléctricos se llevaron a cabo en el Centro de Implementación e Integración de Investigación de Redes en ORNL. Estas demostraciones avanzan el objetivo de carga extremadamente rápida del DOE de desarrollar un sistema que entregue de 250 a 300 kilovatios a vehículos eléctricos y reduzca el tiempo de carga a 15 minutos o menos. Los esfuerzos son apoyados por Oficina de tecnologías de vehículos del DOEdependiente de la Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables.
UT-Battelle administra ORNL para la Oficina de Ciencias del DOE, el mayor patrocinador de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos. La Oficina de Ciencias está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para mayor información por favor visite energía.gov/ciencia.
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