Ein Forscherteam der Cornell University unter der Leitung eines Mitarbeiters Professor Khurram Afridi hat eine neue drahtlose Lademethode für Elektrofahrzeuge entwickelt, die teilweise von seiner Zeit bei der NASA inspiriert wurde. A Cornell Chronicle Beitrag erklärt .
Der neue Ansatz, der sich an den Methoden der NASA orientiert Senden von Daten durch den Weltraum könnte die Infrastruktur von Elektrofahrzeugen revolutionieren, indem Elektrofahrzeuge und autonome Werksmaschinen während der Fahrt aufgeladen werden können.
Das Problem mit herkömmlichen drahtlosen Ladekonzepten
Das Konzept des kabellosen Ladens stammt aus den 1890er Jahren, als Nikola Tesla das Publikum mit elektrischen Wechselfeldern zum Aufleuchten von nicht angeschlossenen Leuchtstofflampen verblüffte. Seitdem ist das Konzept für das kabellose Laden von Fahrzeugen vielversprechend - Schweden ist derzeit Arbeiten an einem lokalisierten Projekt - muss aber noch abheben.
Das Konzept, das bisher die meisten Traktionsanwendungen erhalten hat magnetische Wechselfelder, die unter Verwendung vorhandener elektrischer Ströme entlang einer Straße erzeugt werden.
Das Hauptproblem bei dieser Methode besteht darin, dass Magnetfelder unhandlich sind und kontrolliert werden müssen, um zu verhindern, dass sie Fahrgäste schädigen oder Bewehrungsstäbe auf der Straße aufheizen.
In der Zwischenzeit Ferrit, das Material, das zur Führung von Feldern verwendet wird, ist spröde, teuer und verliert viel Energie, wenn sich Magnetfelder schnell ändern.
Inspiration aus dem Weltraum
Khurram Afridi, Associate Professor für Elektro- und Computertechnik am College of Engineering der Cornell University, entwickelte eine Lösung für diese Probleme, die von der Weltraumkommunikation inspiriert waren.
"Die drahtlose Energieübertragung basiert auf der gleichen zugrunde liegenden Physik, mit der Nachrichten über Funkwellen an Raumfahrzeuge im Weltraum gesendet werden, beispielsweise an die Voyager", sagte Afridi. "Außer jetzt senden wir viel mehr Energie über viel kürzere Entfernungen, um uns zu bewegen."Fahrzeuge. "
Am Ende von Afridis zweitem Jahr am California Institute of Technology arbeitete er mit dem Jet Propulsion Laboratory der NASA zusammen, als Teil des Teams, das 1995 den 8- und 32-GHz-Sender des Satelliten SURFSAT 1 entwarf - ein Vorläufer der Raumfahrtbehördebahnbrechend Cassini-Satellitenprojekt .
Später am MIT wechselte Afridi zum Studium der Leistungselektronik, die bei viel niedrigeren Frequenzen arbeitet und gleichzeitig höhere Leistungspegel handhabt.
Für seinen neuen Ansatz zum kabellosen Laden von Straßen hat Afridi die ursprüngliche kabellose Stromversorgung von Nikola Tesla im Wesentlichen angepasst, wobei sowohl eine viel höhere Frequenz als auch eine viel höhere Leistung verwendet wurden.
Das neue kabellose Fahrbahnsystem
Für ihre Methode stellen sich Afridi und sein Team vor, dass Fahrer während der Fahrt die Fahrspur auf eine speziell ausgewiesene Ladespur wechseln.
Das Forscherteam hat ein System entwickelt, das zwei isolierte Metallplatten verwendet, die auf dem Boden platziert sind. Diese werden über ein passendes Netzwerk und einen Hochfrequenz-Wechselrichter mit einer Stromleitung verbunden.
Diese Platten erzeugen oszillierende elektrische Felder, die Ladungen in Metallplatten an der Unterseite der sich bewegenden Fahrzeuge anziehen und abweisen. Ein hochfrequenter Strom wird dann durch einen Stromkreis am Fahrzeug angetrieben und gleichgerichtet, wo er die Fahrzeugbatterie auflädt.
Da elektrische Felder, die durch leicht zugängliche Spannungen erzeugt werden, schwach sind, haben Afridi und sein Team die Spannung für ihr System erhöht und bei sehr hohen Frequenzen betrieben, um eine höhere Leistungsübertragung zu erreichen.
Ihr System benötigt keine Materialien wie Ferrit und kann mit viel höheren Frequenzen betrieben werden. Es ist außerdem kleiner, leichter und einfacher in Straßen einzubetten, was es zu einer praktikableren Option als das Magnetfeldkonzept macht.
Arbeiten für eine globale drahtlose Ladestraßeninfrastruktur
Natürlich befindet sich die Arbeit von Afridi und seinem Team noch in der Konzeptphase, und weit verbreitete drahtlose Ladestraßen sind keineswegs selbstverständlich. Ein weiterer aktueller Vorschlag für eine Straßeninfrastruktur. die Solarpanelstraße ist - zumindest vorerst - ein massiver technischer Fehler, da mehrere große Solarstraßenprojekte ihre erklärten Ziele nicht erreichen.
Afridi behauptet, dass die neue drahtlose Lademethode zuerst auf stark befahrenen Straßen oder auf ausgewählten Straßen in Städten getestet werden könnte, bevor sie in größerem Maßstab eingesetzt wird.
Sein Team arbeitet derzeit mit Toyota Material Handling North America zur Entwicklung des kabellosen Ladens für Gabelstapler und mobile Roboter für den Materialtransport.
Wenn ihr Projekt sein Versprechen einhält, könnte es dazu verwendet werden, die autonomen Fahrzeuge der Zukunft rund um die Uhr mit Strom zu versorgen, einschließlich selbstfahrende Lieferwagen und Lagermaschinen. Das System würde auch Ländern helfen, den Klimawandel zu bekämpfen, indem es die Effizienz und damit die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen weltweit erheblich erhöht.