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MOTOR. La carga inalámbrica de vehículos recibe un nuevo impulso

 


La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) anunció el jueves el primer estándar global para la carga inalámbrica de automóviles eléctricos, que podría ayudar a acelerar el despliegue de la tecnología.

La norma, oficialmente SAE J2954, se aplica a los sistemas de carga inductiva de hasta 11 kilovatios. Al igual que con los estándares SAE existentes para otros métodos de carga, J2954 armonizará los nuevos sistemas, lo que permitirá una mayor interoperabilidad entre el hardware y los vehículos de diferentes fabricantes.

La carga inductiva funciona creando un campo de resonancia magnética entre una plataforma de transmisión en el suelo (que está conectada físicamente a la red) y una plataforma de recepción en la parte inferior del vehículo. Las señales inalámbricas enviadas entre el vehículo y el sistema de carga inician y detienen la carga.


Sistema de carga inalámbrico híbrido enchufable BMW Serie 5


Cargar un vehículo eléctrico debería ser tan simple como estacionarse y alejarse; el estándar SAE J2954 de carga inalámbrica brinda libertad para hacer exactamente eso, de manera segura y automática.


La tecnología de carga inalámbrica ha ido evolucionando desde sus inicios en 2007, hasta un punto en el que, con una distancia al suelo de 18 cm, los sistemas están logrando un 94% de eficiencia de carga. Con elementos adicionales descritos en el estándar SAE J2954, la carga inalámbrica también cumple con los requisitos para que los coches autónomos se carguen sin interacción humana.

Estándar SAE J2954

SAE J2954 es el primer estándar para la transferencia de energía inalámbrica tanto para vehículos eléctricos como para equipos de suministro de energía para vehículos eléctricos (EVSE). Permite que la infraestructura y los vehículos eléctricos so recarguen energía eléctrica en sus baterías de manera segura hasta a 11 kW de potencia, manteniendo un espacio máximo de aire entre el punto de recarga y el vehículo de 250 mm con una eficiencia del 94%. A la máxima potencia, esto significaría una pérdida de potencia de 660 W.

Diagrama funcional del sistema de carga inalámbrica SAE J2954


Se han definido un total de tres niveles de potencia: WPT1 a 3,7 kW, WPT2 a 7 kW y WPT3 a 11 kW. El sistema es retrocompatible, es decir, los vehículos diseñados por WPT1 también deberían poder cargarse en una infraestructura WPT3. La norma también especifica los requisitos destinados a garantizar la interoperabilidad: cualquier vehículo compatible con SAE J2954 debe poder recargarse en cualquier estación que cumpla con el mismo estándar.

En lugar de cargar las baterías hasta el tope, la idea es reponerlas en ráfagas más cortas siempre que surja la oportunidad. El concepto es pastoreo, en lugar de engullir. Simplemente se sigue agregando energía cuando la necesitas

El estándar SAE J2954 proporciona “una receta completa” para desarrollar la transferencia de energía inalámbrica tanto para la parte del vehículo como para la parte de infraestructura. Incluye a la tecnología de alineación, mediante la que SAE J2954 brinda asistencia adicional para el estacionamiento. Las tolerancias son de 7,5 centímetros en el sentido de la marcha y de 10 centímetros en el sentido transversal y permite incluso que los vehículos se estacionen y se carguen de forma autónoma. 




Este podría ser un punto de inflexión para la disponibilidad de la carga inalámbrica de vehículos eléctricos, que se promocionó hace varios años, pero tardó en ponerse de moda debido a varios estándares de la competencia que solo eran compatibles (si es que lo hacían) a muy baja potencia.


Cuatro plataformas de carga inductiva montadas debajo de un autobús Link Transit en Wanatchee, Washington. Foto: Momentum Dynamics


La carga inalámbrica de alta potencia, que proporciona el equivalente a la carga rápida de CC, pero sobre un espacio de aire, es otra posibilidad futura. Pero este estándar no cubre eso. Aunque esto se ha limitado principalmente a camiones hasta ahora, a principios de este año, comenzó una prueba en Noruega, probando el hardware de Momentum Dynamics y los taxis Jaguar I-Pace .

La carga inalámbrica dinámica es otra tecnología del futuro que podría resultar útil para los camiones en rutas de carga de tránsito frecuente. Las pruebas con camiones comerciales en un pequeño tramo de carretera en Suecia comenzaron el año pasado.

El Jaguar I-Pace


CÓMO FUNCIONA LA CARGA INALÁMBRICA

Normalmente, la carga inalámbrica, que también se denomina "carga inductiva", requiere tres componentes clave. Estos incluyen una fuente de energía para la transferencia de energía inalámbrica (esto generalmente toma la forma de una caja de pared o similar), un elemento de montaje de tierra como una placa de inducción y el componente correspondiente instalado en el automóvil para permitirle recibir la carga.

Este equipo se puede escalar en tamaño y construcción dependiendo de dónde esté el cargador, desde debajo de un aparcamiento, hasta dentro de un garaje privado.

El sistema funciona con el mismo principio que una placa de inducción y se podría instalar en una casa privada

 

Un autobús Link Transit estacionado en la plataforma de carga correspondiente. Foto: Momentum Dynamics. 


En cuanto a cómo funcionan todos estos componentes en conjunto:

1. Se instalan una serie de plataformas de carga debajo del pavimento de la calle en una ubicación estratégica. Cada vehículo está equipado con una plataforma receptora de energía a juego

2. Cuando las almohadillas se alinean, un campo magnético de la almohadilla de tierra induce una corriente eléctrica en la almohadilla del vehículo que luego agrega carga a la batería del vehículo.

Esto es muy similar a un cargador rápido de CC, pero sin cables y con la capacidad de cargar el vehículo automáticamente.


Imagen: Momentum Dynamics


¿Cuál es la diferencia entre la carga inalámbrica estática y dinámica?

Estos son los dos tipos de carga inalámbrica en el horizonte. 'Estático' se refiere a un automóvil parado en una zona de carga designada, mientras que dinámico significa que puede recargar mientras conduce, como a lo largo de una carretera inalámbrica eléctrica.

La tecnología estática está mucho más avanzada, mientras que la dinámica se encuentra en pruebas aún tempranas. ¿Por qué molestarse con algo tan complejo y amplio como una autopista de carga eléctrica? Se trataría de eliminar la ansiedad por el alcance a otros vehículos.

Cuando obtenemos una gama más amplia de carga, eliminamos la ansiedad de alcance. Se le conoce como 'carga de bocadillos' ya que permite recargar su automóvil en los semáforos, donde habrá un área de "mantas" para los primeros 20 automóviles que dispongan de un sistema de carga inductiva.



¿La carga inalámbrica es más rápida, más lenta o igual que los cargadores de automóviles eléctricos normales?

Por el momento, la mayoría de los cargadores inalámbricos en desarrollo tienden a tener entre 11kW y 75kW, que es más adecuado para la carga nocturna.

Sin embargo, a medida que avanza la tecnología, los cargadores rápidos pronto serán inalámbricos y los cargadores inalámbricos también permitirán la transferencia de energía del vehículo a la red.

Agregar un receptor de carga inalámbrica puede afectar la garantía, el resultado no es estándar. Es posible que algún día los clientes puedan adaptar un cargador inalámbrico sin necesidad de "un recableado completo" del automóvil o disponer de un cargador con el cable correspondiente.

Sin embargo, Momentum Dynamics en los Estados Unidos ha desarrollado una carga inalámbrica de CC rápida de hasta 450 kW, que normalmente puede cargar un automóvil al 80 por ciento de su capacidad en tan solo 15 minutos. El proyecto de Oslo permite la carga inalámbrica de hasta 75 kW, que puede cargar completamente una batería en aproximadamente una hora o menos.

Para flotas de taxis o automóviles de pasajeros, Momentum Dynamics está desarrollando software para rastrear incluso los eventos de carga más breves y facturar a los clientes automáticamente, similar a un sistema de peaje automatizado. La compañía también ha desarrollado un sistema de comunicación de campo cercano, que permitiría a los automóviles autónomos alinearse y conectarse con plataformas de carga. La carga bidireccional podría permitir que los automóviles aporten energía adicional a la red.

Los sistemas inductivos ofrecerán una serie de ventajas en cadena. Con suficientes almohadillas/mantas de carga, podrían mantener las baterías del vehículo en un “punto óptimo” permanente entre el 75 y el 85 por ciento de su capacidad, evitando ciclos profundos que "queman" las baterías antes de tiempo. Liberados en gran parte de las preocupaciones sobre la autonomía, los vehículos eléctricos podrían llevar paquetes de baterías más pequeños, recortando su enorme peso y costo, al tiempo que aumentan aún más la eficiencia energética.

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