Indukční dobíjení vozidel – Bez kabelu

Bezdrátový přenos není převratnou novinkou, jeho použití pro dobíjení elektromobilů je však teprve na začátku...

Budeme-li pohybovat magnetem v blízkosti cívky, vytvoříme na ní elektrické napětí. Tento fyzikální jev, který popsal Michael Faraday v roce 1831 v zákoně o elektromagnetické indukci, je základem systémů bezdrátového dobíjení akumulátorů. V moderních nabíjecích zařízeních sice pohyb magnetu nahradilo nestacionární magnetické pole, vytvořené změnami proudu v primární cívce, nicméně princip přenosu energie zůstává zachován. Bezdrátové nabíjecí systémy se již úspěšně používají ve světě přenosných elektronických přístrojů, například pro dobíjení mobilních telefonů, jež stačí jen položit na místo s primární cívkou a dobíjení se samočinně spustí. Tyto nabíječky se začínají objevovat i v automobilech, příkladem budiž třeba Dodge Dart nebo Lexus NX, ale aplikaci těchto zařízení již oznámila také Škoda a další automobilové značky... Je nasnadě, že bezdrátové dobíjení má smysl pro elektrickou energií poháněné automobily včetně hybridních Plug-In (PHEV). Indukční dobíjení může nahradit konvenční, využívající kabely, jejichž připojování po každé jízdě však může obtěžovat.

Zvýšil by se tak uživatelský komfort budoucích automobilů s hnacím ústrojím, v němž má větší či menší úlohu elektrická energie. Nejrůznější prototypy indukčních dobíjecích systémů již ukázaly, jak by vše mohlo fungovat. Automobil jednoduše zastaví na parkovacím místě, v jehož podkladu je umístěna plochá primární cívka. Jakmile je sekundární cívka připevněna k podlaze vozu na správném místě, dobíjení samočinně začne. Mnohé automobilky vyvíjejí různé systémy pro snadnější navádění vozu na příslušné místo. Právě přesnost zaparkování má rozhodující vliv na účinnost přenosu energie. Samotný nabíjecí systém komunikuje s automobilem prostřednictvím WiFi. Vývoj bezdrátových dobíjecích systémů oznámili někteří výrobci automobilů (například Toyota, Nissan, BMW, Mercedes-Benz), stejně tak jako jiné specializované společnosti (například Qualcomm).

Již v roce 2011 se představilo několik prototypů s tímto systémem dobíjení. Jedním z nich bylo experimentální elektrické sportovní coupé Delta E4, známější je však elektrická studie Rolls-Royce 102EX. Systémem bezdrátového dobíjení Qualcomm Halo byl vybaven také britský elektrický závodní vůz Drayson-Lola B12/69 EV (sportovní prototyp LMP), který drží rychlostní rekord 326 km/h pro elektrickou energií poháněné automobily. Obdobným systémem jsou vybaveny i doprovodné automobily šampionátu elektrických formulí Formula E, a to elektrický Rimac Concept One ředitele závodu, BMW i8 jako Safety Car a BMW i3 v roli lékařského vozu. V budoucnu se uvažuje rovněž o indukčním nabíjení samotných elektrických závodních monopostů. Dnes se pracuje na systémech schopných dobíjet výkonem 3,3 a 7 kW a zejména na zvyšování účinnosti celého zařízení, která přesahuje devadesát procent (standardní kabel má účinnost 94 %). Prototyp indukčního nabíjecího systému Halo je navržen pro venkovní použití a je vybaven nezbytnými bezpečnostními funkcemi.

Jednou z nich je i neustálý monitoring přítomnosti kovových předmětů mezi cívkami. Samozřejmostí je také hlídání nežádoucího úniku elektromagnetického záření. Individuální systém indukčního nabíjení, použitelný například v garážovém stání, však bude pouze -začátkem zcela nových možností těchto zařízení, jež mohou přispět k rozvoji elektrickou energií poháněných automobilů. Jelikož obsluha těchto systémů nevyžaduje takřka žádnou činnost, je zřejmé, že dobíjení bude probíhat i při krátkých zastávkách, při nichž by řidiči jinak nabíjecí kabel ani nepřipojovali. Nyní se tvoří normy pro tyto systémy, jež umožní jejich další rozšíření. Očekává se, že první by se mohly na trh dostat ještě v letošním roce. Další krok vývoje indukčního dobíjení bude pokračovat v tzv. polodynamických systémech. V tomto případě budou cívky pro indukční nabíjení instalovány ve vozovce například před semafory, na křižovatkách, na stáních pro vozy taxislužby nebo na zastávkách veřejné dopravy.

Právě v autobusech a tramvajích se dnes tyto systémy v mnoha evropských městech intenzivně testují. Ve vzdálenější budoucnosti se počítá s plně dynamickými systémy, které budou automobily nabíjet přímo při jízdě prostřednictvím cívek ve vozovce. Díky tomu by elektrická vozidla vystačila s menšími, a tudíž i lehčími a levnějšími akumulátory, současně by se vyřešil problém s jejich omezeným dojezdem. Již dnes se testují cívky integrované do povrchu vozovky. Realizované testy této technologie na autobusech prokázaly reálnou použitelnost těchto zařízení. Když se řidič držel středu jízdního pruhu s rozptylem maximálně 400 mm, tak při rychlosti 60 km/h nabíjecím výkonem 60 kW na jednom kilometru získal 1 kWh elektrické energie, což s rezervou stačí i na pohon autobusu. Zdá se, že indukční dobíjení má budoucnost zajištěnu. Významně změní podobu a styl používání elektrických automobilů a přispěje k urychlení příchodu nové éry individuální dopravy, na jejímž počátku se právě nacházíme.

Převzato z časopisu

Fotogalerie