Por qué la carga inalámbrica es importante para los coches eléctricos

Si cortó el cable de su teléfono inteligente con una plataforma de carga para la mesita de noche y una en el automóvil, y, si tiene suerte, CarPlay inalámbrico o Android Auto, es probable que tenga una idea de lo que es un cambio inalámbrico inalámbrico. la carga inductiva podría ser para coches eléctricos.

En lugar de tratar de hacer malabarismos con un niño pequeño o una bolsa de comestibles mientras haces con un brazo un cable torpe y un conector de carga mañana y noche, podría ser simplemente una cuestión de estacionar, continuar con la vida y regresar a un vehículo cargado.

Y una vez que lo experimentas, es probable que no haya vuelta atrás. ¿Cuándo fue la última vez que pensó en conectar un cable de ethernet, o una línea telefónica, a su computadora portátil?

¿Cómo funciona la carga inalámbrica de vehículos eléctricos?

La carga inalámbrica utiliza el principio de inducción electromagnética para transmitir energía eléctrica a través del aire como un campo magnético. También puede escucharlo llamado carga inductiva o, de manera redundante, carga inductiva inalámbrica.

Volvo prueba la carga inductiva con el C30 Electric

En resumen, la electricidad induce una corriente en una bobina de alambre de cobre, emitida a una determinada frecuencia, no muy lejos de las frecuencias de radio FM, para las aplicaciones más probables. Eso crea un campo magnético oscilante, que luego es capturado por otra bobina de cobre.

Con el ajuste fino de la señal según el espacio y la ayuda de los condensadores, y algunas ideas de física central como la idea de las frecuencias resonantes, la carga inalámbrica se puede hacer práctica para los vehículos eléctricos sin perder demasiada energía en el camino.

De cerca

Técnicamente, el sistema requiere dos juegos de hardware: una plataforma transmisora ​​para la entrada de vehículos o el piso del garaje que está conectada a un circuito dedicado, como un cargador de pared, y una plataforma receptora que se instalará en la parte inferior del vehículo.

Carga inalámbrica BMW 530e iPerformance 2018

Carga inalámbrica BMW 530e iPerformance 2018

Carga inalámbrica BMW 530e iPerformance 2018

Los sistemas de WiTricity, que ha emergido como líder en tecnología, y otros mantendrán el estándar J2954 que fue diseñado para producir de manera confiable carga inalámbrica utilizable a una distancia de entre 10 y 25 cm (3,9 y 9,8 pulgadas), que se adapta a la distancia al suelo de casi cualquier vehículo de producción, desde autos deportivos hasta SUV todoterreno. Y con 11 kw de potencia, le devuelve al EV típico unas 35 millas de alcance por hora estacionado.

Con un método de alineación que está integrado en el estándar, una señal de baliza de baja energía de la almohadilla ayuda a mostrar al conductor dónde debe estacionar el vehículo o automatiza todo. Un apretón de manos wi-fi completa lo que esencialmente será una versión sin contacto de Plug and Charge, esencialmente Park and Charge. Voila.

Con aproximadamente el 85 % de la carga realizada en casa, este está diseñado para ser el método de carga diario, no la tecnología para ocasiones especiales para viajes por carretera. "En última instancia, el automóvil se sentirá como si tuvieran un automóvil de rango infinito", dijo el director ejecutivo de WiTricity, Alex Gruzen. "Lo conducen, lo estacionan, nunca tienen que hacer nada".

¿Qué tan eficiente es la carga inalámbrica del automóvil?

La eficiencia de la carga inalámbrica Qi en su teléfono inteligente es tan alta como el 80% en el mejor de los casos, pero probablemente menos del 70%, razón por la cual su teléfono está tan caliente cuando lo quita del cargador. Ese sistema fue diseñado para ser delgado y económico, pero con un nivel de energía tan alto, un sistema de carga de automóviles no puede ser un desperdicio de esa manera y ha sido diseñado específicamente en torno a la eficiencia.

Sistema de carga inalámbrica Nissan

Algunos fabricantes de automóviles han examinado la tecnología para las instalaciones de fábrica, como Nissan para el Leaf, hace más de una década (arriba), la eficiencia ha mejorado. Bobina a bobina, la tecnología de WiTricity recibe el 99% de la energía transportada por el espacio de aire. La mayoría de las demás etapas son iguales y no se necesita un transformador de aislamiento con pérdidas, lo que ahorra energía. Desde la caja de circuitos hasta el vehículo, la eficiencia de un sistema inalámbrico suele ser del 90 % al 92 %, justo donde se encuentra la mayoría de las cargas enchufables.

¿Por qué es mejor?

Desde una perspectiva de mercado, la tecnología de carga inalámbrica podría hacer que los vehículos eléctricos sean mucho más habitables en el día a día, especialmente para aquellos que ven los cables y conectores de carga diarios como una molestia.

Si bien esos cables y conectores deben reemplazarse cada pocos años, el hardware de carga inalámbrica no tiene esos puntos de desgaste. La nieve y el hielo tampoco se interpondrán en el camino.

Sistema de carga inductivo inalámbrico Mercedes-Benz

Además, cuando lleguemos a niveles más altos de adopción de EV, si la carga inalámbrica se usa con más frecuencia, por conveniencia, reducirá potencialmente la necesidad de la carga rápida de CC que es una carga mayor para la red eléctrica.

¿Cuáles son los inconvenientes?

El costo es el grande. Es probable que el precio de la opción de carga inalámbrica sea de miles. Dada la necesidad de dos grandes conjuntos de componentes de hardware, siempre costará más que un cargador de pared o de poste.

Dado que la plataforma de carga es mucho más difícil de reubicar que un conector de carga, la inflexibilidad de la carga inalámbrica puede ser un problema para algunos hogares que están acostumbrados a cambiar los planes de estacionamiento por la noche.

La interoperabilidad entre los componentes de carga inalámbrica mixtos y combinados no debería ser un problema; ese era el objetivo de esperar hasta que la industria acordara un estándar, y ya está aquí.

¿Qué vehículos eléctricos ofrecen carga inalámbrica?

Ninguno actualmente en los EE. UU., pero eso cambiará pronto.

2023 Génesis GV60

A nivel mundial, el lanzamiento ha comenzado, y todo es muy reciente. El Genesis GV60 ofrece la primera integración de fábrica de carga inalámbrica en el mundo, y está incluido en las versiones de Corea del Sur para el mercado local como parte de un programa piloto. Hyundai incluyó la tecnología en el desarrollo de su plataforma E-GMP para vehículos eléctricos dedicados, así que espere ver la tecnología en más modelos y mercados pronto.

En China, la tecnología se ha adoptado recientemente en vehículos eléctricos de la marca Hongqi de FAW, así como en IM Motors, una empresa conjunta de SAIC Motor de China y el gigante del comercio electrónico Alibaba. También está en el Zhiji L7 respaldado por Alibaba.

Ha habido soluciones de carga inalámbrica del mercado secundario durante años, en particular, de Plugless Power, que ha ofrecido un sistema para el Tesla Model S. También se está trabajando en un sistema Tesla Model 3 de WiTricity.

Sistema de carga inalámbrico híbrido enchufable BMW Serie 5

BMW probó la carga inalámbrica en los EE. UU. en su híbrido enchufable Serie 5, pero la prueba no se amplió más allá de un pequeño programa piloto.

Otros laboratorios y nuevas empresas están trabajando actualmente en la carga inalámbrica de alta potencia, a tasas que se comparan con la carga rápida de CC, pero podría pasar una década antes de que se convierta en una opción viable.

¿Por qué la carga inalámbrica aún no se ha popularizado?

En pocas palabras, la tecnología aún no ha estado lista. Pero ha estado en proceso durante mucho tiempo.

La carga inalámbrica fue originalmente propuesta y demostrada por Nikola Tesla hace más de cien años, pero ha existido durante décadas en una etapa de aplicación experimental. Una serie de avances en los últimos 15 años han acelerado el progreso de la tecnología hasta el punto en que es confiable, eficiente y fácil de empaquetar.

Aunque la carga inalámbrica Qi para teléfonos inteligentes puede ser la primera vez que esta tecnología se generaliza, se probó y aplicó en vehículos por primera vez, hace décadas. Pero una serie de consolidaciones en los últimos años ha ayudado a impulsarlo hasta el punto de ser comercialmente más viable. Halo y WiTricity comenzaron en 2010 y llevaron los esfuerzos de carga inalámbrica de vehículos de los laboratorios universitarios a empresas incipientes. Qualcomm compró HaloIPT en 2011, luego WiTricity, con sede en EE. UU., que había estado trabajando en su propia solución ligeramente diferente, adquirió y se fusionó con Qualcomm Halo en 2019.

Carga inalámbrica en edificio de parking - WiTricity

Después de eso, WiTricity "se puso a trabajar de inmediato para consolidar la arquitectura... tomando lo mejor de ambos lados, para poder presentarle a la SAE una arquitectura común que pensamos que era la respuesta", recordó Gruzen.

Eso fue fundamental para lograr la ratificación del estándar SAE J2954 en octubre de 2020, esencialmente una señal de que la tecnología puede llevarse al mercado.

El futuro

El proveedor global de automóviles y vehículos Siemens realizó una inversión de $25 millones en WiTricity en junio de 2022, y esa asociación dará como resultado soluciones para el hogar, el estacionamiento, el lugar de trabajo o la flota.

Siemens prevé que el mercado de la carga inalámbrica alcance los 2.000 millones de dólares para 2028 solo en Europa y América del Norte.

Demostración de carga inalámbrica ORNL con camión híbrido UPS

Aunque las soluciones para el hogar, y el estándar SAE actual, alcanzan los 11 kw, veremos versiones de mayor potencia de este sistema para flotas. Eso puede provenir en gran medida de un conjunto diferente de empresas, incluidas HEVO y Momentum Wireless, entre otras. Por separado, hay otro conjunto de empresas que trabajan en la carga dinámica inalámbrica, una quimera relativa por ahora que carga los vehículos a través de algunos de los mismos principios a medida que se conduce el vehículo.

El mercado de repuestos también podría crecer. Plugless Power, que ha vendido sistemas de posventa anteriormente para Tesla Model S, Nissan Leaf y otros, también presentará sistemas de nueva generación este año a un precio objetivo de alrededor de $3500, con un sistema que logrará la alineación de las almohadillas. a través de una interfaz Apple CarPlay.

Cargador inalámbrico Evatran Plugless para Tesla Model S

WiTricity señala las encuestas encargadas por la propia empresa que muestran una oleada de interés en una tecnología que probablemente nunca han encontrado en persona en los automóviles. Descubrió que, basándose únicamente en el concepto, los "consideradores de EV" que aún no se habían comprometido con la idea de comprar un automóvil eléctrico aumentaron su intención de compra del 35 % al 59 % con la disponibilidad de la carga inalámbrica. Una encuesta más reciente de la compañía encontró que muchos propietarios que no son vehículos eléctricos lo quieren como una opción en un futuro vehículo eléctrico.

"Ha sido una conversación con un grupo de ingenieros en una habitación durante diez años", dijo Gruzen. "Ahora tenemos un producto real en el mercado".

Y a medida que el precio baje y todos los primeros usuarios hayan comprado vehículos eléctricos, podría convertirse en lo que ayude a vender a muchos más estadounidenses la propiedad de vehículos eléctricos.

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