Chalmers utvecklar trådlös laddning med 500 kW

Att elbilen laddas automatiskt genom trådlös laddning från en platta på parkeringen är en lockande tanke. Tekniken finns och har bland annat testats med taxibilar i Göteborg och för laddning både under färd och vid omlastning av eldrivna lastbilar och bussar.

Forskare vid Chalmers har nu presenterat en platta för induktiv laddning med en verkningsgrad på hela 98 procent. Det ska göra det möjligt att kunna snabbladda med en effekt på upp till 500 kW.

– Vi är nog bland de bästa i världen vad gäller verkningsgrad i den här effektklassen, mellan 150 och 500 kW, säger Yujing Liu som är professor i elkraft vid institutionen för elektroteknik på Chalmers.

Den nyutvecklade laddplattan överför 500 kW per 2 kvadratmeter med 15 cm luftgap mellan markplattan och den inbyggda plattan.

Det görs möjlig genom att använda halvledare baserade på kiselkarbid, något som allt fler biltillverkare börjar använda i elbilarnas växelriktare. Med det går det att höja frekvensen – och därmed effekten på laddningen.

– Tidigare system för trådlös fordonsladdning har använt frekvenser på omkring 20 kHz, ungefär som en vanlig spishäll. De blev skrymmande och energiöverföringen var inte särskilt effektiv. Nu arbetar vi med frekvenser som är fyra gånger högre. Då blir induktion plötsligt attraktivt, förklarar Yujing Liu.

Utvecklingen av halvledare baserade på kiselkarbid går fort just nu på flera håll i världen.

– Vart annat eller vart tredje år lanseras nya versioner, som tål mer. Den här typen av komponenter är viktiga ”möjliggörare” med ett brett användningsområde i exempelvis elfordon, alltså inte enbart för induktiv laddning, säger Yujing Liu.

Förutom de effektiva halvledarna används flätade koppartrådar tunna som ett hårstrå, så kallad litztråd, för att höja frekvensen av magnetfältet.

– Då fungerar det inte med spolar lindade med vanlig koppartråd, det skulle leda till väldigt stora förluster vid hög frekvens, säger Yujing Liu.

Tillsammans med en ny typ av kondensatorer som gör det möjligt att bygga upp ett kraftfullt magnetfält minimeras energiförlusten vid trådlös laddning. För vid all form av laddning försvinner energi som värme. Något som skiljer sig en hel del åt mellan olika bilar, enligt ett test från tyska bilistorganisationen ADAC.  

Med framstegen som nu gjorts vid Chalmers kommer den trådlösa laddningen upp i en verkningsgrad på 98 procent.

– Det uppstår förluster vare sig man använder vanlig, konduktiv laddning eller laddar med hjälp av induktion. Den verkningsgrad vi nu har uppnått innebär att förlusterna vid induktiv laddning kan vara näst intill lika låga som med ett konduktivt laddningssystem. Skillnaden är så liten att den i praktiken blir försumbar, det handlar om en eller två procent, säger Yujing Liu.

Utvecklingen ska ha kommit så långt att Yujing Liu och hans kollegor är redo att visa den för industrin. Att det betyder slutet för laddstolpar med sladd tror han ändå inte.

– Jag kör själv en elbil och ser inte att jag i framtiden skulle ha någon användning av induktionsladdning. Jag kör hem, pluggar in… det är inga problem.