Carregamento sem fio para veículos elétricos

À medida que os veículos elétricos (VEs) se tornam um meio de transporte mais prevalente, as discussões sobre diferentes opções de carregamento elétrico estão aumentando. O carregamento sem fio é uma opção que recebeu muito interesse nos últimos anos. Os proponentes veem o carregamento sem fio como uma maneira mais simples e conveniente de carregar os VEs, pois elimina o incômodo de lidar com os cabos de carregamento. Além disso, eles visualizam veículos em repouso ou em movimento através de plataformas de carregamento embutidas nas estradas. Várias empresas estão testando ativamente sistemas - e até oferecendo kits para modernizar os VEs - para carregamento sem fio. Mas, o carregamento sem fio é uma opção viável para os VEs?

Visão geral do carregamento sem fio para veículos elétricos

O princípio por trás do carregamento sem fio é o mesmo usado para carregar dispositivos de baixa energia sem fio, como telefones celulares e escovas de dentes elétricas. Uma bobina primária incorporada no local de carregamento cria um campo magnético quando é energizado. Este campo magnético induz uma corrente em uma bobina secundária conectada à bateria do dispositivo que está sendo carregado. O carregamento sem fio funciona melhor quando as bobinas primária e secundária estão a uma distância ideal uma da outra.

Tipos de carregamento sem fio

Existem dois tipos de carregamento sem fio: 

  • Um tipo de carregamento sem fio é a indução magnética básica. Na indução magnética básica, o campo magnético em uma bobina primária induz uma corrente em uma bobina secundária. Essas bobinas fracamente acopladas requerem alinhamento preciso para obter eficiências de carregamento aceitáveis.
  • Outro método de carregamento sem fio que provou ser uma maneira muito mais eficiente de transferir energia é chamado acoplamento indutivo por ressonância. Nesse caso, as bobinas primária e secundária usam circuitos oscilantes que ressoam na mesma frequência para criar uma correspondência de impedância precisa. O resultado é um campo magnético mais estreitamente confinado ao espaço entre as duas bobinas, mesmo quando o alinhamento não é perfeito. O acoplamento indutivo ressonante, ou o carregamento por ressonância magnética, não é apenas mais eficiente, mas é a melhor maneira de gerenciar campos magnéticos nos níveis mais altos de energia necessários para o carregamento de veículos elétricos.

Em uma configuração típica de carregamento VE sem fio, a bobina principal está em um bloco que fica embaixo do carro e se conecta à energia CA. A bobina secundária está localizada no carro. Quando estacionadas, as bobinas estão alinhadas corretamente.

Quem está desenvolvendo o carregamento sem fio de VE?

Várias empresas estão desenvolvendo tecnologias de carregamento VE sem fio. Esses incluem: 

  • Vários fabricantes de veículos elétricos estão desenvolvendo protótipos de carregamento sem fio e opções para seus carros. A Nissan está desenvolvendo uma opção de carregamento sem fio para o Leaf, que usaria recursos de estacionamento autônomos para alinhar com precisão o veículo sobre sua plataforma de carregamento. BMW, Mercedes e Tesla também estão oferecendo opções de carregamento sem fio.
  • A WiTricity, pioneira no carregamento por ressonância magnética, oferece soluções de carregamento sem fio que carregam a taxas entre 3,6kW e 11kW com eficiência de 90 a 93%. O sistema deles consiste em uma bobina primária em uma almofada no chão e uma bobina secundária presa à parte inferior do veículo. Vários fabricantes de automóveis estão trabalhando com o WiTricity para desenvolver suas opções de carregamento sem fio.
  • A Qualcomm desenvolveu uma solução de carregamento sem fio semelhante, chamada Halo, e está desenvolvendo uma tecnologia que carregará os veículos em movimento. A Qualcomm carregou com sucesso os VEs que viajavam a 112.654kmph em sua pista de teste de 100 m com bobinas primárias embutidas na superfície da estrada.

 

Quais são os atuais desafios de carregamento sem fio de VE?

Embora o carregamento sem fio seja uma grande promessa, ele ainda não está pronto. As barreiras atuais à adoção generalizada incluem:

  • O carregamento sem fio é muito caro comparado às estações de carregamento residenciais equivalentes. 
  • Há incógnitas sobre os efeitos e a segurança dos campos magnéticos associados ao carregamento sem fio em larga escala.
  • As soluções atuais oferecem carregamento muito lento. O aspecto de carregamento lento se torna ainda mais uma desvantagem em baterias maiores. 
  • A falta de padrões de carregamento sem fio pode limitar a portabilidade do equipamento de carregamento sem fio - por exemplo, um espaço de estacionamento para carregamento sem fio pode funcionar apenas em um tipo específico de carro.

 

Christopher Michelbacher, gerente de infraestrutura e carregamento de veículos elétricos da Audi, vê os desafios atuais da ampla adoção do carregamento sem fio dessa maneira. “A tecnologia não está totalmente madura e existem várias compensações de custos e operacionais. No momento, a melhor aplicação pode ser para frotas de VE, em vez de VEs de propriedade pessoal. Alguns operadores de frota estão realmente olhando para isso. No caso de veículos que normalmente estacionam nas docas de carregamento, o alinhamento não é um problema, porque a localização do veículo é definida pela doca de carregamento. A parte de trás do veículo tocando a doca de carregamento é o mecanismo de alinhamento. Além disso, algumas frotas têm uma rota programada que permite saber quanta energia eles usarão entre as cargas e quanto tempo eles precisarão cobrar. Você também não precisa se preocupar com sistemas proprietários em veículos diferentes, porque os mesmos caminhões sempre estarão chegando ao cais de carregamento. Pode funcionar para alguns ônibus elétricos a bateria em um sistema de trânsito em que eles executam rotas fixas, e eles têm paradas ou intervalos de descanso conhecidos onde podem recarregar para concluir sua rota ao longo do dia. ”

O que vem a seguir para o carregamento sem fio de VE?

O carregamento sem fio ainda está evoluindo, mas as possibilidades valem o esforço. Tecnologias como bobinas primárias móveis e novos materiais que tornam as bobinas secundárias mais leves, com menor resistência do fio, podem tornar as soluções de carregamento sem fio mais eficientes e que funcionam com maiores potências. Se o carregamento sem fio conseguir se tornar realmente econômico, isso transformará completamente a maneira como os EVs são cobrados e até como são usados.

Pontos chave

  • A maneira mais eficiente de transferir energia sem fio é por meio de acoplamento indutivo ressonante, no qual as bobinas primária e secundária usam circuitos oscilantes que ressoam na mesma frequência para criar uma correspondência de impedância precisa. 
  • A Qualcomm carregou com sucesso os VEs que viajavam a 0,07 kmph em sua pista de teste de 100 m com bobinas primárias embutidas na superfície da estrada.
  • A melhor aplicação para o carregamento de VE sem fio no momento pode ser para frotas de VE, como caminhões que geralmente estacionam nas docas de carregamento e têm uma rota programada que torna seu consumo de energia previsível.

Artigo escrito originalmente por David Talbott para Mouser Electronics: EV Wireless Charging. Traduzido por Equipe Embarcados.

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

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nwildner
nwildner
13/12/2019 14:27

Me lembrei do jogo F-Zero do SNES 🙂

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