Recarga sem fio: Puxando a tomada em carros elétricos

Aug 15, 2023

Pergunte ao proprietário de um carro elétrico qual recurso ele gostaria de eliminar e é provável que ele diga o cabo de carregamento: ninguém gosta de lembrar de ligar o veículo todas as noites.

Como resultado, várias empresas, incluindo Delphi, Nissan, Qualcomm e Rolls-Royce, desenvolveram ou testaram a tecnologia de carregamento sem fio que exige que os motoristas de veículos elétricos simplesmente estacionem acima de um dispositivo embutido no piso da garagem ou na vaga de estacionamento que lhes permite alimentar com pouco ou nenhum esforço.

Outras ideias – como estradas equipadas com dispositivos de carregamento – também foram propostas, mas, até o momento, a maioria dos sistemas depende de uma técnica conhecida chamada indução eletromagnética. É a mesma tecnologia usada para carregar escovas de dente elétricas. Basicamente, uma corrente elétrica variável passa por uma bobina de fio no transmissor, que produz uma corrente variável semelhante em uma bobina receptora logo acima. A energia elétrica transmitida alimenta a bateria e a recarrega. Em uma escova de dentes, o transmissor fica na base, enquanto o receptor fica na escova.

Mas a tecnologia de indução eletromagnética através de um espaço de ar – digamos, de uma almofada de recarga a um carro – não é considerada a solução perfeita por todos. Os críticos apontam que ele pode emitir ondas de rádio perdidas ou aquecer objetos de metal próximos, a menos que seja projetado da maneira certa - dois problemas que a indústria de veículos elétricos sem fio sabe que podem afundar a tecnologia se o público os considerar perigosos. "Perceber" é a palavra-chave aqui, pois a indústria afirma veementemente que sua tecnologia de transferência de energia foi totalmente testada e comprovada como totalmente segura. "Nós cruzamos esse limite há dois anos", diz David Schatz, vice-presidente de vendas e desenvolvimento de negócios da WiTricity, uma das principais fabricantes de equipamentos de recarga automotiva. "Os códigos e padrões estão sendo escritos agora."

Pólos separados

Mas agora, pesquisadores da University of British Columbia (UBC), em Vancouver, trabalhando em como recarregar dispositivos médicos, como marcapassos cardíacos, podem ter desenvolvido uma alternativa que evita totalmente as emissões de rádio. Eles produziram um método seguro e de alta eficiência que emprega o que o físico aplicado e inventor Lorne Whitehead descreve como "engrenagens magnéticas remotas".

A nova abordagem de transferência de energia sem contato, diz Whitehead, usa "acoplamento magnético dinâmico", uma simples interação de campo magnético entre dois ímãs permanentes giratórios separados por 10 a 15 cm (4 a 6 pol.) De ar. O sistema usa um ímã transmissor abaixo e um ímã receptor no carro. Quando um pequeno motor elétrico gira o ímã inferior, o campo magnético faz com que o superior gire, "da mesma forma que uma bússola segue um campo magnético variável", diz ele. O ímã superior aciona um pequeno gerador que carrega a bateria do carro.

"Esse campo magnético entre eles atua essencialmente como um acoplamento mecânico - um sistema magnético invisível de polia/correia, mas não requer contato direto e é quase perfeitamente eficiente em termos de energia", explica Whitehead. Na produção, os dois ímãs podem ser integrados, respectivamente, no motor e no gerador, criando um sistema de transferência de energia confiável e compacto.

“Testes mostram que o sistema tem mais de 90% de eficiência em relação a uma carga de cabo”, diz ele e o carro nem precisa estar perfeitamente alinhado com o aparelho. Como resultado, ele poderia ser construído em meio-fio de rua baixa sobre o qual o ímã do carro (que é instalado sob o capô) ficaria pendurado, diz ele.

Um sistema de demonstração composto por quatro recarregadores funcionou com sucesso no campus da UBC por cerca de um ano, onde eles carregam sem fio veículos elétricos que foram adaptados com ímãs receptores. "Desde que começamos a testar o sistema, o feedback dos motoristas tem sido extremamente positivo - tudo o que eles precisam fazer é estacionar o carro e o carregamento começa automaticamente", disse recentemente David Woodson, diretor administrativo de operações de construção da UBC.