Krachtige draadloze oplaadtechnologie voor voertuigen onder licentie van HEVO

Het Oak Ridge National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie heeft zijn draadloze oplaadtechnologie voor elektrische voertuigen in licentie gegeven aan het in Brooklyn gevestigde HEVO. Het systeem biedt ’s werelds hoogste vermogensniveaus in het kleinste pakket en zou het ooit mogelijk kunnen maken om elektrische voertuigen op te laden terwijl ze op snelwegsnelheden rijden.

HEVO is van plan om samen met ORNL de ontwikkeling van deze kritieke technologie voort te zetten om het vermogensniveau en de efficiëntie van bestaande laadtechnieken te verhogen.

“Zeer efficiënt draadloos opladen is een baanbrekende technologie die de angst voor het bereik van EV’s kan verlichten en de Amerikaanse inspanningen om de transportsector koolstofarm te maken, kan vergemakkelijken”, zegt Xin Sun, associate laboratoriumdirecteur voor energiewetenschap en -technologie bij ORNL. “We zijn verheugd om te zien dat nog een van onze technologieën in de particuliere sector terechtkomt, waar het nieuwe groene banen kan creëren en de doelstellingen voor schone energie van het land kan ondersteunen.”

De licentie dekt ORNL’s unieke meerfasige elektromagnetische spoel die de hoogste beschikbare oppervlaktevermogensdichtheid levert, 1,5 megawatt (1500 kilowatt) per vierkante meter – acht tot tien keer hoger dan de momenteel beschikbare technologie. Deze vermogensdichtheid aan het oppervlak ondersteunt hogere vermogensniveaus in een dunnere, lichtere spoel, waardoor het probleem van het toevoegen van een groter bereik aan elektrische voertuigen wordt opgelost.

De licentie omvat ook de Oak Ridge Converter van ORNL, die een van de stroomconversiefasen elimineert die nodig zijn voor draadloze stroomoverdracht, wat resulteert in een compactere en goedkopere stationaire infrastructuur.

De ORNL-technologie maakt zeer snel handsfree opladen en zelfs opladen in beweging mogelijk, zodat voertuigen opnieuw van energie kunnen worden voorzien terwijl ze met interstate snelheden over speciaal uitgeruste wegen rijden.

Onder de licentie zal HEVO samenwerken met ORNL om de technologie verder te ontwikkelen, inclusief het gereed maken voor commerciële productie.

In een recente aankondiging die de implementatie op de markt ondersteunt, onthulde minister van Energie Jennifer Granholm een ​​DOE Technology Commercialization Fund-prijs waarin HEVO en ORNL samen een 300 kW draadloos oplaadsysteem zullen ontwikkelen en demonstreren op basis van de ORNL-converter en bijbehorende vermogenselektronica.

“EV-laden moet eenvoudig, naadloos en veilig zijn om massale acceptatie te versnellen en voor te bereiden op een autonome toekomst”, zegt Jeremy McCool, oprichter en CEO van HEVO. “Onze samenwerking met ORNL maakt gebruik van HEVO’s kracht in het ontwerpen, ontwikkelen en commercialiseren van draadloze oplaadtechnologie en software als het eerste en enige bedrijf ter wereld dat voldoet aan zowel SAE- als UL-veiligheids- en prestatienormen.”

“Samen ontwikkelen we het snelste en meest universele platform voor draadloos opladen ter wereld”, voegt McCool toe. “Vanaf slechts één apparaat dat op het voertuig is gemonteerd, heeft een bestuurder nu het voordeel dat hij draadloos kan opladen op alle niveaus tot 300 kilowatt, zijn huis van stroom kan voorzien via een voertuig-naar-net-interface en zelfs kan opladen tijdens het rijden op snelwegsnelheden met grid-to-battery efficiëntie van 90-96,5%. Al deze functionaliteit is ingebouwd in een voertuigzijdig pakket ter grootte van een middelgrote pizzadoos en de kant-en-klare mogelijkheid om elektrische voertuigen op te laden zonder een mens achter het stuur.”

DOE heeft zich ten doel gesteld om handsfree, geautomatiseerd draadloos opladen van elektrische voertuigen te ontwikkelen dat minstens zo snel is als conventioneel tanken, omdat het de transportsector van het land koolstofarm wil maken. Laden met hoog vermogen stimuleert ook consumenten die zich zorgen maken over het rijbereik en de beschikbaarheid van laadinfrastructuur. Bij draadloos opladen worden EV-batterijen van stroom voorzien wanneer voertuigen worden geparkeerd boven een oplaadpad of over speciaal uitgeruste wegen rijden, terwijl de stroom wordt overgedragen via een luchtspleet tussen magnetische spoelen die in de grond zijn ingebed en op de auto zijn geïnstalleerd.

Bereik, infrastructuuruitdagingen oplossen

Het inschakelen van zeer hoge vermogensniveaus is essentieel voor praktisch opladen.

De meeste van de tegenwoordig in de handel verkrijgbare lichte EV’s hebben batterijpakketten van 30 kWh tot 60 kWh, en de meeste elektrische voertuigen met een groter bereik en een groter bereik worden geleverd met batterijpakketten van 100 kWh. Het bereiken van een oplaadtijd van 15-20 minuten voor een batterijpakket van 100 kWh vereist een laadsysteem van 300 kW. Het streven naar een nog snellere oplaadtijd van 5-10 minuten betekent dat het vermogen moet worden opgeschaald tot een halve megawatt of meer. Zware voertuigen zoals elektrische semi-trucks zouden batterijpakketten nodig hebben met enkele honderden kWh energieopslagcapaciteit, wat zou vereisen dat ze op megawatt-niveau moeten worden opgeladen, merkten ORNL-onderzoekers op.

“Het openstellen van nieuwe delen van de transportsector voor elektrificatie is een belangrijk voordeel van deze technologie”, zegt Burak Ozpineci, sectiehoofd voor Vehicle and Mobility Systems Research bij ORNL. “Het gaat niet alleen om het snel opladen van uw voertuig. Het gaat ook om het kunnen omzetten naar elektrische langeafstandsvrachtwagens, die een aanzienlijk deel van de voertuigbrandstof verbranden die in dit land wordt gebruikt.”

Het dynamische laadsysteem dat bij ORNL wordt ontwikkeld, ondersteunt eveneens de elektrificatie van zware vrachtwagens. “Op dit moment zouden die grote vrachtwagens enorme batterijpakketten nodig hebben die aanzienlijk meer gewicht en kosten aan het voertuig toevoegen”, zegt Veda Galigekere, die de Electric Drives Research Group van ORNL leidt. “Maar met dynamisch draadloos opladen op snelwegen bijvoorbeeld, kun je de benodigde batterijcapaciteit aan boord verminderen en tegelijkertijd de angst voor het bereik verminderen.”

De Oak Ridge Converter zal onderdeel zijn van het TCF-project en is opgenomen in de HEVO-licentieovereenkomst. Het zet 60-hertz wisselstroom rechtstreeks van het net om in hoogfrequente wisselstroom zonder een tussenconversie naar gelijkstroom. Het ontwerp van de converter vermindert het gewicht, het volume en de grootte van de stationaire infrastructuur aan het net met maar liefst 50%.

“Dat betekent dat je bijvoorbeeld een ander voertuig kunt parkeren in de ruimte die is bespaard in een stadsgarage, en dat we minder constructie nodig hebben om oplaadpunten onder wegen of parkeerplaatsen in te bouwen”, aldus Omer Onar, leider van de ORNL Vehicle Power Electronics Research Group . ORNL werkt ook actief aan afschermingstechnologieën om de systeemveiligheid te waarborgen en interferentie met andere voertuigcomponenten te verminderen.

“Met de vooruitgang van ORNL wordt draadloos opladen steeds haalbaarder, praktischer en veiliger”, zei Onar.

“De autowereld zal dit decennium sneller veranderen dan in de afgelopen eeuw, en we hebben een stapsgewijze verandering nodig in het opladen van EV’s om het volledige potentieel van deze snelgroeiende multi-biljoen-dollar-industrie te ontsluiten”, aldus McCool. “Wij geloven dat dit de haasje-over-technologie is die de manier van leven en zakendoen van mensen over de hele wereld zal veranderen. HEVO is verheugd om in de voorhoede van deze beweging te staan.”

Het ORNL onderzoeks- en ontwikkelingsteam omvat ook Erdem Asa, Gui-Jia Su en Mostak Mohammad.