Carga inalámbrica de vehículos eléctricos: juguemos al Scalextric

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Uno de los principales inconvenientes que presentan los dispositivos móviles, ya sean teléfonos, tabletas u ordenadores, es su limitada autonomía. Cada cierto tiempo, y nunca es suficientemente largo, hemos de conectarlo a la red eléctrica mediante el correspondiente cable para recargar la batería, y el dispositivo pierde una de sus principales ventajas durante este tiempo: la movilidad.

Puede parecer un problema menor, pero imaginemos ahora el futuro que adelantábamos en un reciente post sobre la movilidad urbana, en la que el vehículo eléctrico ha de jugar un papel fundamental: uno de los puntos críticos será la necesidad de una amplia y tupida red de puntos de carga para abastecer la creciente demanda.

Si los cada vez más numerosos vehículos eléctricos han de cargarse regular y frecuentemente por cable, bien sea en casa o en estaciones de carga, su uso diario se verá enormemente limitado, sobre todo si se trata de transporte público que ha de retornar constantemente a la base, desperdiciando tiempo de disponibilidad.

Carga inalámbrica de vehículos eléctricosConceptualmente, la respuesta está en el Scalextric: el coche puede funcionar continuamente sin necesidad de parar para recargar. En el caso de los vehículos eléctricos, este concepto puede hacerse realidad gracias a la carga inalámbrica de la batería del vehículo, algo que ya es posible a menor escala en el caso de algunos dispositivos móviles.

El sistema, dentro de su complejidad de desarrollo, es sencillo: las bobinas de inducción se entierran debajo de la carretera generando un campo electromagnético constante en estado de espera que, cuando un vehículo eléctrico equipado con sus correspondientes bobinas receptoras pasa dentro de su radio de alcance, recarga la batería por acoplamiento inductivo.

Obviamente, si en el caso de los teléfonos móviles hablamos de unos pocos vatios para cargar el dispositivo, cuando se trata de vehículos eléctricos lo hacemos de kilovatios, por lo que la eficiencia y la seguridad del sistema de carga por acoplamiento inductivo son prioritarios.

Carga inalámbrica de vehículos eléctricosEn este sentido, las herramientas de simulación electromagnética permiten la optimización de las bobinas de carga desde las primeras etapas del proceso de diseño, como una parte más del sistema global de transmisión.

Por ejemplo, un punto crítico del sistema son las pérdidas de potencia: a pesar de que las bobinas están recubiertas para confinar el campo electromagnético, las corrientes de Foucault inducidas en la cubierta pueden generar pequeñas pérdidas, además de las propias de las bobinas o del desalineamiento entre las espirales.

A través de la simulación electromagnética pueden determinarse esas pérdidas para varias configuraciones y materiales diferentes, compararlas y establecer cuál es la combinación más eficiente con el objeto de minimizarlas.

En base a esta información, los ingenieros pueden optimizar el rendimiento del sistema determinando la impedancia de carga óptima y reduciendo las pérdidas al mínimo, o incluso investigar cómo afecta a la eficiencia de la carga la alineación entre las bobinas emisora y receptora y así establecer las medidas de compensación necesarias.

Un poco más complicado, pero … como jugar al Scalextric a escala real.


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