A condução totalmente autónoma precisa de abastecimento também autónomo. Mas quão longe está esse objetivo? Um novo sistema de carregamento sem fios, para carros elétricos e frotas autónomas, mostrou 98,5% de eficiência.
Uma equipa de investigadores da China e do Reino Unido desenvolveu um sistema de carregamento sem fios da classe dos 20 kW para veículos de novas energias (NEV) que quebra barreiras importantes, térmicas e de eficiência, na transferência de energia por indução.
Curiosamente, este sistema de 20 quilowatts atinge uma eficiência inédita de 98,51%.
A investigação foi liderada pelo Dongguan Institute of Materials Science and Technology, ligado à Academia Chinesa de Ciências (CAS), em colaboração com o Instituto de Física da CAS, a City University of Hong Kong e a Universidade de Cambridge.
Os carros elétricos autónomos conseguem circular em estradas complicadas, mas a autonomia pára quando é preciso ligar a ficha à mão para recarregar.
Esta dependência das pessoas cria um grande problema para um transporte totalmente automatizado. Por isso, a nova tecnologia de carregamento sem fios automático quer eliminar esta limitação e permitir que as frotas autónomas funcionem e se abasteçam sem intervenção humana.
As bases de carregamento sem fios habituais usam, na maioria, núcleos pesados de ferrite para orientar os campos magnéticos.
A ferrite funciona bem com pouca potência, mas, quando se aumenta a potência para carregar um carro depressa, o material reage mal. Sobreaquece, perde eficiência e sufoca a densidade de potência.
Os investigadores resolveram isto com ligas nanocristalinas à base de ferro (Fe), recozidas sob tensão, através de uma conceção conjunta do material e do sistema, explica o Interesting Engineering.
“Apresentamos aqui um sistema de carregamento por indução que usa ligas nanocristalinas à base de ferro, desenvolvido através de uma otimização combinada ao nível do material e do sistema”, referiu a equipa.
Os engenheiros fizeram uma escolha surpreendente: preferiram uma permeabilidade magnética moderada, em vez dos valores máximos, para equilibrar o desempenho do sistema.
Esta estratégia levou a uma tira de núcleo magnético compacta, com 440 mm por 330 mm e apenas 4 mm de espessura. O material resultante tem metade da espessura das placas de ferrite comuns e aguenta densidades de potência elevadas.
98,51% de eficiência
Os investigadores aplicaram um processo especializado de recozimento sob tensão, combinado com uma laminação alinhada com a bobina, para otimizar a estrutura do núcleo. Estas técnicas reduziram as perdas de energia no núcleo para 135 kW/m³, em condições de teste de 85 kHz e 0,2 T.
Segundo o estudo, o sistema oferece uma eficiência de conversão de AC para AC de 98,51% e uma densidade de potência volumétrica de 9,55 kW/L nas bobinas e nos núcleos. Mantém também uma estabilidade térmica fiável ao longo dos ciclos de funcionamento a alta potência.
“Integrar a conceção do material e a conceção elétrica facilita o desenvolvimento de sistemas de carregamento por indução para apoiar os veículos autónomos e a mobilidade elétrica”, dizem os autores do estudo, que foi recentemente publicado na revista Nature Communications.
A condução automática precisa de abastecimento automático. Sem um carregamento sem mãos, as frotas de robotáxis totalmente autónomos não passam de uma quimera.
Os carros são só o princípio.
O Dongguan Institute of Materials Science and Technology já está a levar o protótipo para a produção comercial. Além dos carros elétricos de passageiros, a tecnologia é pensada para os veículos industriais de guiamento automático (AGV) nas fábricas, para o transporte ferroviário pesado e até para aeronaves elétricas de baixa altitude.
Com mais velocidade, um perfil mais fino e temperaturas de funcionamento mais baixas, a equipa sino-britânica abriu caminho a um mundo em que as máquinas se recarregam facilmente a si próprias — enquanto os humanos tratam da sua vida.
(ZAP)