Laboratorium Nasional Oak Ridge mendemonstrasikan pengisian daya nirkabel 100 kW dari tempat parkir



Jas putih di Oak Ridge National Laboratories (ORNL) di Tennessee telah mencapai tonggak penelitian dalam dunia kendaraan listrik yang tampaknya menjadi kenyataan yang masuk akal dalam dekade mendatang. Setelah menempatkan Hyundai Kona EV di atas desain pengisi daya nirkabel baru awal bulan ini, para ilmuwan dan insinyur mencatat tingkat pengisian nirkabel maksimum sebesar 100 kW pada celah udara 5 inci dengan efisiensi yang diklaim sebesar 96%. Pada pengujian bangku sebelumnya, peneliti mencapai kecepatan pengisian nirkabel sebesar 120 kW, namun pengujian ini menggunakan mobil produksi yang diparkir pada koil prototipe. Performa terdaftar setara dengan sistem plug-in Level 3 yang lebih rendah dengan kabel yang bagus, melebihi pengisi daya nirkabel Level 2 terbaik yang tersedia secara komersial dan sistem yang dipasang di dinding – cukup kuat untuk menempuh jarak sekitar 350 mil dalam satu jam pengisian daya, dibandingkan dengan sekitar 42 mil. Dalam kasus Kona EV, pengisian penuh pada kecepatan tertinggi akan memakan waktu kurang dari satu jam.

Keajaiban datang dari koil kopling elektromagnetik multi-fase, desain yang telah dikerjakan ORNL selama setidaknya tiga tahun. Sebuah artikel tahun 2022 dari lab menyatakan: “Sistem transfer daya nirkabel (WPT) berkinerja tinggi dengan coupler elektromagnetik multi-fase” mungkin merupakan solusi yang lebih baik berkat “kepadatan daya permukaan yang sangat tinggi,” efisiensi tinggi, faktor bentuk yang lebih kompak, dll. Kemampuan untuk mengintegrasikan proses pengisian otomatis yang dapat melayani kendaraan otonom.

Penjelasan tentang pengisian daya nirkabel untuk boneka adalah bahwa kumparan pemancar mengambil arus bolak-balik (arus bolak-balik) dari dinding dan mengubah arus tersebut menjadi medan magnet bolak-balik. Kumparan kedua di dalam perangkat yang sedang diisi dayanya kemudian mengubah medan magnet ini menjadi listrik untuk mengisi daya baterai.

Dengan lebar hanya 14 inci, unit ORNL berisi kumparan yang terbuat dari berbagai bahan yang menciptakan medan magnet yang digunakan dengan cara yang sama oleh perangkat konsumen seperti ponsel dan sikat gigi, yang disebut pengisian induktif. Kumparan penerima yang terpasang pada unit di bagian bawah Kona EV mengubah medan magnet yang lebih kuat dan seragam menjadi listrik dengan efisiensi lebih besar daripada kebanyakan konfigurasi pengisian daya nirkabel. Faktanya, serangkaian tes pengisian daya EV menunjukkan kerugian pengisian daya terpasang di Level 2 dan 3 sekitar 14% hingga 20%.

ORNL tidak menjelaskan perbedaan “multi-fase” dari medan elektromagnetik bertahap dalam pengisian induktif tradisional, tetapi mengatakan: “Medan magnet berputar yang dihasilkan oleh belitan fase koil meningkatkan daya.” Selain daya 100 kW, ada juga jarak bebas lima inci merupakan masalah besar; Pengisian daya nirkabel induktif biasanya dibatasi pada jarak beberapa milimeter (perhatikan bahwa Kona EV biasanya berdiri 5,9 inci dari permukaan tanah).

Apa yang diperlukan untuk mengakomodasi kotak kecil dan kuat ini di tempat parkir dan garasi parkir? Hal yang biasa: mekanisme dan standar yang seragam untuk pengisian daya nirkabel, analisis biaya material, serta kemauan politik dan perusahaan untuk menanggung biayanya. Mari kita lihat standarnya saja: Makalah bulan Desember 2023 menguraikan delapan jenis teknologi transmisi daya nirkabel beserta kelebihan dan kekurangannya. Misalnya, berbeda dengan solusi ORNL, MIT telah memisahkan WiTricity, sebuah perusahaan pengisian kendaraan listrik nirkabel yang menggunakan pengisian resonansi magnetik untuk pengisi daya Halo dengan output maksimum 11 kW. Perlu waktu satu menit sebelum kita dapat menikmati terobosan ORNL, namun kesuksesan dalam penerapan dunia nyata akan memulai prosesnya.