Carga de batería inalámbrica
Carga de batería inalámbrica: un tipo emergente de semiconductor hecho de carburo de silicio y un nuevo método de fabricación y ensamblaje de cables de cobre tradicionales. Estos son los factores que están haciendo que la transmisión de electricidad por el aire a alta potencia, necesaria para recargar grandes vehículos eléctricos.
La combinación de las dos técnicas acaba de ser demostrada por el profesor Yujing Liu, de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia.
Aunque la recarga inductiva – sin necesidad de enchufes – de las baterías de los coches eléctricos ya está siendo probado en varios lugares del mundo, el La cosa es mucho más complicada cuando hablamos de transporte público, desde autobuses y trenes hasta transbordadores, o incluso vehículos que operan en la agricultura o la minería.
En tales casos, para que sea práctica, la recarga inductiva debe ser rápida y de alta potencia.
“Podría tener un sistema integrado en el muelle que cargue un ferry al mismo tiempo que los pasajeros embarcan y desembarcan. Automático y completamente independiente del clima y el viento, la carga puede ocurrir de 30 a 40 veces al día. Esa es probablemente la aplicación más obvia, ” ejemplifica el profesor Liu.
“Los sistemas anteriores para la carga inalámbrica de vehículos usaban frecuencias de alrededor de 20 kHz, como una estufa normal. Se volvieron voluminosos y la transferencia de energía no era muy eficiente. Ahora estamos trabajando con frecuencias cuatro veces más altas. Entonces, de repente, la inducción se vuelve atractiva”, contextualizó Liu.
Ya sea en transbordadores o camiones grandes, todo se trata de energía: intente recargar estas baterías con el método de enchufar y pronto descubrirá que los cables de alimentación tienen que ser tan gruesos que todo se vuelve poco práctico. De hecho, algunos experimentos pioneros tuvieron que utilizar brazos robóticos industriales para manejar estos cables.
Ahí es donde entran las dos tecnologías que están haciendo posible prescindir de todo este lío.
“Un factor clave es que ahora tenemos acceso a semiconductores de alta potencia basados en carburo de silicio, los llamados componentes SiC. Como productos de electrónica de potencia, solo han estado en el mercado durante unos pocos años. Nos permiten usar voltajes más altos, temperaturas más altas y una frecuencia de conmutación mucho más alta. , en comparación con los componentes clásicos basados en silicio”, dice el investigador.
Mientras que los cargadores inalámbricos para automóviles suelen funcionar a frecuencias de alrededor de 20 kHz, la electrónica de SiC permite acercarse a los 100 kHz. Esto es importante porque es la frecuencia del campo magnético la que establece el límite de la cantidad de energía que se puede transferir entre dos bobinas de un tamaño determinado.
Todavía no está todo listo, pero el equipo está trabajando con dos empresas que fabrican estos semiconductores, para que los productos comerciales cumplan con todos los requisitos necesarios.
Otro salto tecnológico reciente involucró los cables de cobre de las bobinas que envían y reciben la energía: la bobina transmisora crea un campo magnético oscilante que forma el puente real para el flujo de energía a la bobina receptora.
Aquí también el objetivo es utilizar la frecuencia más alta posible. “Por lo tanto, no funciona con bobinas enrolladas con alambre de cobre ordinario, provocaría pérdidas muy grandes a alta frecuencia”, detalló Liu.
Por ello, los tradicionales bobinados de cobre están siendo sustituidos por “cuerdas de cobre” trenzadas, formadas por hasta 10.000 hilos de cobre muy finos, cada uno de los cuales mide entre 70 y 100 micrómetros de diámetro, muy similares a mechones de cabello.
Estos trenzados, conocidos como hilos litz, adaptados para altas corrientes y altas frecuencias, solo llegaron al mercado en los últimos años – el término hilo litz proviene de litzendraht, un término alemán que significa alambre retorcido o trenzado.
El equipo también está aprovechando los condensadores de última generación, que se utilizan para agregar potencia reactiva, que es un requisito previo para que la bobina pueda generar un campo magnético lo suficientemente fuerte.
Con los primeros prototipos ensamblados, el trabajo ahora se centra en aumentar la eficiencia del conjunto, pero el equipo cree que está cerca de alcanzar los estándares comerciales.
¿Qué es la carga inductiva?
La recarga inductiva significa que la corriente eléctrica se puede transferir en una distancia corta, ya sea a través del aire, el agua u otros materiales no metálicos, sin contacto ni cableado.
El principio es el mismo que se usa en las cocinas de inducción que se encuentran en muchas cocinas: una corriente alterna de alta frecuencia pasa a través de una bobina y produce un campo magnético oscilante.
Sin embargo, a diferencia de la cocción, donde el objetivo es generar calor, la carga inductiva presupone la existencia de una segunda bobina a bordo del vehículo, que capta la energía del campo magnético y la convierte de nuevo en electricidad. Como el campo magnético está oscilando, lo que sale son pulsos de corriente alterna, que luego pasa por un proceso llamado rectificación, que la convierte en corriente continua que recarga las baterías.
Pero también hay una generación de calor no deseada, que hace que se pierda parte de la energía que se va a transferir. Por lo tanto, minimizar el calentamiento tanto como sea posible es un objetivo importante para el desarrollo de la tecnología de carga inductiva.
