Wireless Charging akan Mengatasi Masalah Utama Kendaraan Listrik

Profesor Shanhui Fan (kiri) dan mahasiswa pascasarjana Sid Assawaworrarit telah mengembangkan sebuah alat yang dapat secara wireless mengisi benda bergerak dari jarak dekat. Teknologi ini bisa digunakan untuk mengisi daya mobil listrik di jalan raya, atau implan medis dan ponsel saat anda berjalan di dekatnya

Dilansir dari scencedaily.com - Jika mobil listrik bisa mengisi daya saat melaju di jalan raya, hal itu akan menghilangkan kekhawatiran tentang jangkauan jarak tempuh mereka dan akan menurunkan biaya mereka, dan mungkin membuat listrik menjadi bahan bakar standar untuk kendaraan.

Saat ini para ilmuwan Universitas Stanford telah menyelesaikan permasalahan utama untuk masa depan dengan mengirimkan listrik secara wireless ke benda yang bergerak di dekatnya. Hasilnya dipublikasikan di Jurnal Nature edisi 15 Juni.

"Selain memajukan pengisian wireless kendaraan dan perangkat pribadi seperti ponsel, teknologi baru kami mungkin mampu menjamah bidang robotika di bidang manufaktur, yang juga sedang bergerak," kata Shanhui Fan, seorang profesor teknik elektro dan penulis senior di bidang ini. "Kita masih perlu secara signifikan meningkatkan jumlah listrik yang dialihkan untuk mengisi daya mobil listrik, tapi kita mungkin tidak perlu terlalu jauh menekan jarak."

Kelompok ini dibangun di atas teknologi yang dikembangkan pada tahun 2007 di MIT untuk mentransmisikan listrik secara wireless dari jarak beberapa meter ke benda diam. Dalam pekerjaan baru-baru ini, tim mentransfer listrik secara wireless ke lampu LED yang bergerak. Demonstrasi itu hanya melibatkan muatan 1 miliwatt, sementara mobil listrik membutuhkan puluhan kilowatt untuk beroperasi. Tim sekarang bekerja untuk meningkatkan jumlah listrik yang dapat ditransfer, dan mengubah sistem untuk memperpanjang jarak transfer dan meningkatkan efisiensi.

Jarak Kemudi

Pengisian daya wireless akan mengatasi kelemahan utama mobil listrik. Tesla Motors berekspetktasi bahwa Model 3 yang akan datang mampu menempuh jarak lebih dari 200 mil dengan sekali charge dan Chevy Bolt, yang sudah ada di pasaran, memiliki jangkauan 238 mil. Namun baterai kendaraan listrik umumnya memakan waktu beberapa jam untuk mengisi ulang penuh. Sistem charge-as-you-drive akan mengatasi keterbatasan ini.

"Secara teori, seseorang bisa berkendara untuk waktu yang tidak terbatas tanpa harus berhenti mengisi ulang," Fan menjelaskan. "Harapannya adalah anda bisa mengisi daya mobil listrik anda saat anda mengemudi di jalan raya. Sebuah koil di bagian bawah kendaraan bisa menerima listrik dari serangkaian gulungan yang terhubung dengan arus listrik yang terpasang di jalan. "

Beberapa pakar transportasi membayangkan sistem jalan raya otomatis dimana kendaraan listrik tanpa supir dibebankan secara wireless oleh tenaga surya atau sumber energi terbarukan lainnya. Tujuannya adalah mengurangi kecelakaan dan secara dramatis memperbaiki arus lalu lintas sembari menurunkan emisi gas rumah kaca.

Teknologi wireless juga bisa membantu navigasi GPS mobil tanpa sopir. GPS akurat sampai jarak sekitar 11 meter. Untuk keamanan, mobil otomatis perlu berada di tengah jalur di mana koil pemancar akan disematkan, memberikan posisi yang sangat tepat untuk satelit GPS.

Resonansi magnetis

Perpindahan daya wireless mid-range, seperti yang dikembangkan di Stanford dan universitas riset lainnya, didasarkan pada kopling resonansi magnetik. Sama seperti pembangkit listrik utama menghasilkan arus bolak-balik dengan memutar gulungan kawat di antara magnet, listrik yang bergerak melalui kawat menciptakan medan magnet yang berosilasi. Bidang ini juga menyebabkan elektron dalam gulungan kabel di dekatnya terombang-ambing, sehingga mentransfer daya secara wireless. Efisiensi transfer lebih ditingkatkan jika kedua koil disetel ke frekuensi resonansi magnetik yang sama dan diposisikan pada sudut yang benar.

Namun, arus listrik yang terus menerus hanya dapat dipertahankan jika beberapa aspek rangkaian, seperti frekuensi, disetel secara manual saat objek bergerak. Jadi, koil transmisi dan koil transmisi energi harus tetap hampir tidak bergerak, atau perangkat harus disetel secara otomatis dan terus menerus - proses yang sangat kompleks.

Untuk mengatasi tantangan tersebut, tim Stanford menghilangkan sumber frekuensi radio di pemancar dan menggantinya dengan voltase penguat dan resistor umpan balik yang tersedia secara komersial. Sistem ini secara otomatis mencari tahu frekuensi yang tepat untuk jarak yang berbeda tanpa memerlukan campur tangan manusia.

"Menambahkan amplifier memungkinkan daya untuk ditransfer dengan sangat efisien melintasi sebagian besar jarak tiga kaki dan terlepas dari perubahan orientasi koil penerima," kata mahasiswa pascasarjana Sid Assawaworrarit, penulis utama studi tersebut. "Ini menghilangkan kebutuhan akan penyetelan otomatis dan terus menerus dari aspek sirkuit manapun."

Assawaworrarit menguji pendekatan dengan menempatkan bola lampu LED pada koil penerima. Dalam setup konvensional tanpa tuning aktif, kecerahan LED akan berkurang dengan jarak. Dalam pengaturan baru, kecerahan tetap konstan saat receiver bergerak menjauh dari sumber dengan jarak sekitar tiga kaki. Tim penggemar baru-baru ini mengajukan permohonan paten untuk kemajuan terakhir.

Kelompok ini menggunakan penguat umum tujuan off-the-shelf, dengan efisiensi yang relatif rendah sekitar 10 persen. Mereka mengatakan amplifier custom-made dapat meningkatkan efisiensi itu hingga lebih dari 90 persen.