سیستم‌های شارژ بی‌سیم دینامیک القایی در بزرگراه‌ها
پایان توقف در پمپ بنزین و ایستگاه شارژ؛ بزرگراه‌های هوشمند دوران کنونی خودروهای برقی را حین حرکت با سرعت ۱۲۰ کیلومتر به صورت بی‌سیم از زیر آسفالت شارژ می‌کنند.
- تحلیل جامع، مهندسی و آینده‌پژوهانه زیرساخت حمل‌ونقل الکتریکی امروزه با عملیاتی شدن کریدورهای بزرگراهی مجهز به انتقال توان بی‌سیم القایی پویا (Dynamic In-Road WPT / DWPT). واکاوی پایان پارادایم کهنه باتری‌های غول‌پیکر ۶۰۰ کیلوگرمی و صف‌های ملال‌آور ایستگاه‌های شارژ پرسرعت؛ تشریح مهندسی رزونانس مغناطیسی فرکانس‌بالا (باند ۸۵ کیلوهرتز طبق استاندارد SAE J2954/2)، جاگذاری کویل‌های پیش‌ساخته زیر لایه آسفالت با راندمان ۹۲.۵ درصدی انتقال توان، و فعال‌سازی میکروثانیه‌ای قطعات جاده تنها هنگام عبور خودرو برای ایمنی کامل عابران و حیات‌وحش. واکاوی نتایج پایلوت‌های تجاری پیشگام ElectReon و کوالکام هالو در آلمان، سوئد و ایالات متحده، کاهش ۶۰ درصدی قیمت و وزن خودروهای الکتریکی آینده، و تثبیت پیمایش نامحدود بین‌شهری بدون نیاز به توقف شارژ.
- بررسی جامع ابعاد فنی و کاربردی توسط تحریریه ماگ بیت.
- پیش‌بینی اثرات کوتاه‌مدت و بلندمدت بر اکوسیستم فناوری.
توهم باتری‌های عظیم؛ چرا سنگین‌تر کردن خودروهای برقی دیگر پاسخگو نیست؟
در دهه گذشته، پاسخ خودروسازان به معضل «اضطراب پیمایش» (Range Anxiety) خریداران خودروهای برقی، نصب پک‌های باتری بزرگ‌تر و سنگین‌تر بود. نتیجه این رویکرد، پدید آمدن شاسی‌بلندها و سدان‌های الکتریکی با وزن‌های غیرمنطقی بین ۲.۵ تا ۴ تن بود؛ اوزانی که فشار هولناکی بر سیستم تعلیق، تخریب آسفالت جاده‌ها و سایش زودهنگام لاستیک‌ها وارد ساخته و خطرات تصادفات جاده‌ای را به شدت افزایش داده است.
از سوی دیگر، وابستگی خودرو به توقف در ایستگاه‌های سوپرشارژ در سفرهای طولانی بین‌شهری، گلوگاه‌های ترافیکی طاقت‌فرسایی در ایام تعطیلات پدید می‌آورد و کابل‌های شارژ سنگین ۶۰۰ کیلوواتی با سیستم‌های خنک‌کننده مایع نیازمند زیرساخت‌های برقی فوق‌العاده پرهزینه هستند. همان‌طور که در بررسی تخصصی آیرودینامیک تطبیقی فعال و تعلیق مگنتورئولوژیک هایپرکارهای برقی تشریح شد، کاهش وزن مرده خودرو کلید اصلی دستیابی به راندمان دینامیکی است.
امروزه پیشگامان صنعت حمل‌ونقل به پارادایمی نوین و رادیکال روی آورده‌اند: به جای حمل صدها کیلوگرم باتری برای پیمایش کل مسیر، خودرو باید انرژی خود را به صورت زنده و مستمر در حین حرکت از بستر خود بزرگراه دریافت نماید.
مهندسی رزونانس مغناطیسی فرکانس‌بالا؛ شارژ نامرئی در باند ۸۵ کیلوهرتز
سیستم‌های شارژ دینامیک بی‌سیم درون‌جاده‌ای (Dynamic Wireless Power Transfer - DWPT) بر پایه جفت‌شدگی رزونانسی مغناطیسی (Magnetic Resonance Coupling) در باند فرکانسی استاندارد ۸۵ کیلوهرتز (مطابق با ضوابط جهانی SAE J2954/2) عمل می‌کنند. در این ساختار، مجموعه‌ای از کویل‌های فرستنده مسطح نانوکامپوزیت فریت در عمق ۵ تا ۱۰ سانتی‌متری زیر لایه آسفالت بزرگراه دفن شده‌اند.
در زیر کف خودروی برقی، یک پد گیرنده سبک‌وزن با ضخامت کمتر از ۳ سانتی‌متر نصب شده است. هنگامی که خودرو با سرعت ۱۰۰ تا ۱۳۰ کیلومتر بر ساعت از روی کویل‌های جاده عبور می‌کند، میدان مغناطیسی با فرکانس بالا جریان الکتریکی پرقدرتی را با توان پیوسته بین ۵۰ تا ۱۰۰ کیلووات در گیرنده القا می‌کند. مبدل‌های کاربید سیلیکون (SiC) آن‌بورد این توان را با راندمان خیره‌کننده ۹۲.۵ درصد مستقیماً به پیشرانه تزریق کرده و مازاد آن را در باتری ذخیره می‌سازند.
ایمنی سیستم از طریق سگمنت‌بندی هوشمند ۱.۵ متری تضمین شده است؛ اینورترهای مستقر در گاردریل حاشیه جاده، تنها کویلی را فعال می‌کنند که خودرو دقیقاً بالای آن قرار دارد و به محض عبور خودرو، میدان در کسری از میلی‌ثانیه خاموش می‌شود. این هماهنگی میلی‌ثانیه‌ای، همانند کنترل ولتاژ در معماری ولتاژ فوق‌بالای ۱۲۰۰ ولت کاربید سیلیکون و خنک‌کاری غوطه‌وری، تلفات توان را به صفر نزدیک کرده و تشعشعات الکترومغناطیسی محیطی را کاملاً زیر استانداردهای ایمنی بهداشت حفظ می‌کند.
انقباض ۶۰ درصدی پک باتری، افت چشمگیر قیمت خودرو و حذف توقف‌های شارژ
پیامدهای اقتصادی و زیست‌محیطی فراگیر شدن بزرگراه‌های القایی انقلابی در زنجیره تامین خودرو پدید آورده است. در خودرویی که در طول مسیر اتوبان به صورت مداوم شارژ می‌شود، دیگر نیازی به نصب باتری‌های ۱۰۰ یا ۱۵۰ کیلووات‌ساعتی نیست؛ یک باتری سبک ۳۵ کیلووات‌ساعتی برای ترددهای محلی داخل شهر کفایت می‌کند.
کاهش وزن باتری به معنای سبک‌تر شدن ۶۰۰ کیلوگرمی خودرو، کاهش ۴۰ درصدی قیمت نهایی برای مصرف‌کننده، و کاهش چشمگیر نیاز به استخراج لیتیوم، نیکل و کبالت از معادن زمین است. خودروها در حین پیمایش ۱۰۰۰ کیلومتر در اتوبان نه تنها شارژ خود را از دست نمی‌دهند، بلکه با رسیدن به خروجی شهر، با باتری ۱۰۰ درصد پر وارد معابر فرعی می‌شوند.
علاوه بر این، ناوگان حمل‌ونقل عمومی و کامیون‌های باری سنگین می‌توانند به صورت ۲۴ ساعته بدون نیاز به ساعت‌ها توقف در پایگاه‌های شارژ، در کریدورهای لجستیکی تردد نمایند؛ شبکه‌ای که همانند کارکرد تکامل شبکه‌های شارژ دوسویه خودرو به شبکه V2G و نیروگاه‌های مجازی، تعادل بار شبکه برق سراسری را از طریق مدیریت پویای تعرفه‌های متغیر حفظ می‌نماید.
کریدورهای تجاری فعال امروزه و نقشه راه بزرگراه‌های آینده
امروزه پروژه‌های پایلوت تجاری با همکاری شرکت ElectReon و وزارتخانه‌های ترابری در کشورهای سوئد، آلمان، فرانسه و ایالت میشیگان آمریکا با موفقیت صدها هزار کیلومتر تست پیمایش واقعی را پشت سر گذاشته‌اند. اتوبوس‌های بین‌شهری و تاکسی‌های خودران در این مسیرها بدون حتی یک بار اتصال کابل به بدنه، ماه‌هاست که به طور مداوم در خدمت مسافران هستند.
سیستم صورت‌حساب خودکار از طریق ارتباطات رادیویی بردکوتاه V2X و کیف پول‌های دیجیتال خودرویی عمل می‌کند؛ مقدار کیلووات‌ساعت دریافتی در هر متر از بزرگراه به صورت رمزنگاری‌شده ثبت شده و هزینه آن مستقیماً از حساب مالک کسر می‌گردد، بدون آنکه راننده نیازی به کوچک‌ترین اقدام دستی داشته باشد.
کارشناسان مهندسی زیرساخت پیش‌بینی می‌کنند که تا پایان دهه جاری، تجهیز شریان‌های اصلی حمل‌ونقل جهان به شارژ القایی دینامیک به عنوان استاندارد پیش‌فرض جاده‌سازی نوین شناخته خواهد شد و نسل بشر رویای دست‌نیافتنی پیمایش برقی بی‌انتها و ابدی را بر پهنه بزرگراه‌های هوشمند محقق خواهد ساخت.
بیشتر از خودرو
