Elektrikli araçlarda kablosuz şarj devrimi: 20 kW güçte %98 verimlilik

Yeni enerjili araçlar (NEV) ve otonom ulaşım filolarında kablosuz şarjın kullanımını sınırlayan verimlilik ve ısınma sorunlarına yönelik yeni bir sistem geliştirildi. Çalışma, Çin Bilimler Akademisi (CAS) bünyesindeki Dongguan Malzeme Bilimi ve Teknolojisi Enstitüsü liderliğinde; CAS Fizik Enstitüsü, Hong Kong Şehir Üniversitesi ve Cambridge Üniversitesi ortaklığıyla yürütüldü. Endüktif güç aktarımını kullanan 20 kW sınıfı sistem, yüzde 98,51 dönüşüm verimliliğiyle kablosuz şarjı kablolu çözümlerle rekabet edebilir seviyeye taşıdı.

NANOKRİSTAL ÇEKİRDEK TASARIMI 

Geleneksel kablosuz şarj pedlerinde manyetik alanı yönlendiren ağır ferrit çekirdekler, yüksek güçte aşırı ısınma, verim kaybı ve düşük güç yoğunluğu gibi kısıtlamalar yaratıyor. Ekip, malzemeyi ve sistem mimarisini birlikte optimize ederek bu engeli aştı.

Gerilim tavlaması uygulanmış demir (Fe) bazlı nanokristal alaşımlarla, yalnızca 4 mm kalınlığında bir manyetik çekirdek şeridi geliştirildi. Tasarımda en yüksek manyetik geçirgenlik yerine orta düzeyde geçirgenlik tercih edildi. Standart ferrit plakaların yarısı kalınlığındaki malzeme, yüksek güç yüklerini kayıpsız yönetebiliyor.

OTONOM FİLOLARA ŞARJ 

Sürücüsüz elektrikli araçlar ve robotaksiler karmaşık sürüş koşullarını yönetebilse de şarj sırasında insan müdahalesine ve manuel kablo bağlantısına ihtiyaç duyulması, tam otomasyonu sınırlıyor. Yeni otomatik şarj teknolojisi, Çin’in 2026–2030 dönemini kapsayan ve şehir içi otoyollarda yaygın ticari otonom sürüşü hedefleyen beş yıllık kalkınma planıyla da uyum sağlıyor.

Özel gerilim tavlama ve bobin hizalı laminasyon teknikleriyle, 85 kHz test koşullarında çekirdek enerji kayıpları 135 kW/m³ seviyesine düşürüldü. Sistem, 9,55 kW/L hacimsel güç yoğunluğuna ulaştı.

TİCARİ ÜRETİME GEÇİŞ 

Dongguan Malzeme Bilimi ve Teknolojisi Enstitüsü, yüksek verimli prototipi ticari üretim aşamasına taşıdığını açıkladı. Mimari, binek elektrikli otomobillerin yanı sıra akıllı fabrikalardaki otomatik yönlendirmeli araçlara (AGV), ağır raylı ulaşım sistemlerine ve alçak irtifa elektrikli hava araçlarına (eVTOL) da entegre edilebilecek.

İnce yapısı, yüksek şarj hızı ve düşük çalışma sıcaklığıyla sistem, makinelerin insan müdahalesi olmadan arka planda kesintisiz şarj edilmesine imkan sağlayacak bir mobilite altyapısı sunuyor.