La carga inalámbrica ultrarrápida (500 KW) llegará pronto a los autos eléctricos

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La carga inalámbrica para vehículos eléctricos, o carga por inducción, es una tecnología que permite cargar la batería sin la necesidad de conectar un cable físico. En su lugar, utiliza una bobina de inducción en el vehículo y otra en una base de carga montada en el suelo. Cuando el vehículo estaciona sobre la base de carga, se establece un campo magnético entre las dos bobinas y se transfiere energía eléctrica sin necesidad de conectar un cable físico.

Aunque todavía no es una tecnología muy común en la mayoría de los vehículos eléctricos sí ha sido implementada por algunos fabricantes como Audi, BMW o Mercedes-Benz, aunque como un sistema de apoyo a la carga vinculada, puesto que, en realidad, todavía se encuentra en fase de desarrollo.

Una de sus principales ventajas es la comodidad que ofrece al no tener que enchufar y desconectar el vehículo cada vez que se carga. En el caso de las instalaciones públicas, elimina la necesidad de disponer de puntos de recarga a la intemperie, que precisan mucho mantenimiento y están expuestos al vandalismo.

Sin embargo, hasta ahora, la carga inalámbrica adolecía de algunos inconvenientes que la alejabn de un uso más práctico. En primer lugar es lenta. Su potencia máxima está muy lejos de las que se consigue, en corriente continua, con los sistemas cableados. Estos pueden alcanzar fácilmente los 150 kW y, en su desarrollo para vehículos pesados, hasta 1 MW de potencia.

 Las redes de recarga ultrarrápida empiezan a desplegarse en las carreteras.
Los cargadores ultrarrápidos actuales alcanzan los 350 kW bajo el estándar CCS. Para los camiones, permiten recargar hasta 1 MW.

La carga inalámbrica supera sus hándicaps

Un equipo de investigadores de la Universidad de Chalmers, en Suecia, ha desarrollado una tecnología de inducción que puede lograr una eficiencia del 98% con potencias de carga que alcanzan los 500 KW en corriente continua. Estas especificaciones se logran sobre una superficie de hasta 2 m2 y con 15 cm de separación entre las bobinas. Esta tecnología pondría este sistema de carga al mismo nivel que las mejores opciones actuales que precisan de cables, aportando todas sus ventajas.

El profesor Yujing Liu, responsable de la investigación en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de Chalmers, asegura que el proyecto está tan avanzado que podría ser producido y comercializado en breve, ya que todos sus componentes están ya disponibles en el mercado.

“Uno de los elementos clave es que ahora tenemos acceso a semiconductores de alta potencia basados ​​en carburo de silicio (SiC) que llevan en el mercado solo unos pocos años”, explica Liu para argumentar las razones de este espectacular resultado. “Nos permiten tener un voltaje más elevado, trabajar a temperaturas más altas y a una frecuencia de conmutación mucho mayor en comparación con los componentes convencionales”.

carga inalambrica 500 kw interior1
La nueva tecnología se ha probado sobre un área de carga de 2 metros cuadrados con las bobinas separadas 15 centímetros.

La frecuencia del campo magnético es un factor determinante en la recarga por inducción porque determina el límite de la potencia que se puede transferir entre las dos bobinas. Los sistemas de inducción actuales suelen funcionar a frecuencias de alrededor de 20 kHz, que permiten cargas a muy baja potencia. El equipo de Liu trabaja con frecuencias de 80 kHz. 

Otro salto tecnológico reciente son los cables de cobre con los que se fabrican las bobinas que envían y reciben el campo magnético oscilante que forma el puente para el flujo de energía a través del aire. Como el objetivo es utilizar una frecuencia tan alta como sea posible “no funciona con bobinas enrolladas con alambre de cobre ordinario porque conduciría a pérdidas muy grandes a alta frecuencia”, explica Liu.

Las bobinas están formadas por ‘cuerdas’ trenzadas con 10.000 fibras (hilos Litz) compuestas cada una por hilos de cobre de 70 a 100 micrones de espesor, aproximadamente del tamaño de un cabello humano, aislados eléctricamente entre sí. Estas son adecuadas para transferir corrientes y frecuencias muy altas y sólo están disponibles recientemente en el mercado.

Por último, también se ha empleado un nuevo tipo de condensador que añade la potencia reactiva necesaria para que la bobina cree un campo magnético suficientemente potente.

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