Naukowcy amerykańskiego producenta aut i Uniwersytetu Purdue z powodzeniem zakończyli pierwszy etap wspólnych prac nad nową, zgłoszoną do patentu metodą usprawnienia ładowarek, zdolnych w przyszłości dostarczać znacznie więcej mocy w porównaniu z obecnie stosowanymi systemami. W ciągu najbliższych dwóch lat mają rozpocząć się testy prototypowego przewodu ładującego. Ładowanie pojazdów elektrycznych stanie się prostsze i może być tak szybkie jak tankowanie paliwa.

Wykorzystanie cieczy jako aktywnego, przechodzącego w stan gazowy czynnika chłodzącego, w radykalny sposób może zmienić technologię ładowania pojazdów i umożliwić skrócenie średniego czasu ładowania pojazdów elektrycznych

Większa moc, więcej ciepła

Ford inwestuje, aby poprowadzić rewolucyjne zmiany w elektryfikacji transportu i przyczynić się do wymiany pojazdów spalinowych na elektryczne. W ramach kooperacji badawczej, naukowcy z obu grup pracują nad projektem nowego, zgłoszonego do patentu przewodu dla stacji ładowania, który mógłby zostać wykorzystany w rozwijanej obecnie technologii ładowania pojazdów. Ułatwiłoby to użytkownikom wymianę pojazdów na znacznie szybsze w ładowaniu modele elektryczne.

– Współczesne ładowarki mają ograniczone możliwości szybkiego ładowania akumulatorów pojazdów elektrycznych ze względu na niebezpieczeństwo przegrzania. Szybsze ładowanie wymaga przepływu prądu większej mocy przez przewód ładujący. Im wyższa moc prądu ładowania, tym większa ilość ciepła musi być odprowadzana, aby przewód zachował sprawność –  powiedział Michael Degner, dyrektor techniczny w Ford Research and Advanced Engineering.

Alternatywne chłodzenie

Naukowcy z Purdue koncentrują się na stworzeniu alternatywnej metody chłodzenia przewodu ładującego, zdolnego do przesyłania prądu o wyższej mocy. W konstrukcji przewodu jako aktywny czynnik chłodzący stosowana jest ciecz, dla której można jednak zwiększyć efektywność radiacyjną poprzez wykorzystanie procesu zmiany stanu skupienia z ciekłego w gazowy – to kluczowa różnica pomiędzy opracowywanym rozwiązaniem, a obecnie stosowaną na rynku metodą chłodzenia cieczą.

Innowacja ta może pewnego dnia doprowadzić do przepływu prądu o znacznie większej mocy, niż zdolne są zapewnić dzisiejsze najsprawniejsze systemy ładowania pojazdów elektrycznych, dzięki czemu możliwe będzie skrócenie czasu potrzebnego na uzupełnienie akumulatora, jeśli równolegle wprowadzane będą udoskonalenia procesów ładowania i innych technologii. z czasem mogłoby to doprowadzić do tego, że ładowanie pojazdów elektrycznych odbywałoby się tak szybko, jak tankowanie na konwencjonalnych stacjach benzynowych. Koncepcja tego rozwiązania jest wynikiem analizowania przeszkód, związanych z osiągnięciem szybszej prędkości ładowania, prowadzonych przez zespół Forda, a także wiedzy naukowców z Purdue. Zespoły systematycznie współpracują, dokonując przeglądu najnowszych wyników i przekazując informacje zwrotne na temat obszarów, na których należy się skupić w miarę rozwoju tego rozwiązania.

– Czas ładowania pojazdu elektrycznego może się znacznie różnić – od 20 minut na stacji do godzin z domowej ładowarki. Często jest to źródłem obaw ludzi, którzy rozważają zakup pojazdu elektrycznego. Moje laboratorium znalazło sposób rozwiązania sytuacji, kiedy szybkość wzrastającej temperatury przekracza możliwości dzisiejszych rozwiązań technicznych –  podkreślił Issam Mudawar, profesor Wydziału inżynierii mechanicznej im. Betty Ruth i Miltona B. Hollanderów w Purdue University. Mudawar zaznaczył, że jego laboratorium zamierza w ciągu najbliższych dwóch lat rozpocząć testy prototypowego przewodu ładującego, co pozwoli uściślić parametry prędkości ładowania dla niektórych modeli pojazdów elektrycznych.

– Ford dąży do ułatwienia zmian, idących w kierunku elektryfikacji. Cieszymy się, że możemy ściśle współpracować z zespołem naukowym Purdue, który może sprawić, że posiadanie samochodów elektrycznych i flot pojazdów użytkowych stanie się bardziej atrakcyjne i osiągalne – dodał Degner

Tysiące elektryfikacyjnych patentów

Współpraca Forda i Purdue jest jednym z setek strategicznych sojuszy, jakie firma zawarła z profesorami wyższych uczelni na całym świecie. Studenci otrzymują możliwość pracy nad najważniejszymi wyzwaniami dla świata, co pomaga rozwijać ich umiejętności, a jednocześnie Ford ma szansę zaprezentować się przyszłym absolwentom, którzy mogą zdecydować się na rozpoczęcie kariery w firmie.

– Badania, które prowadzimy w ramach projektu, są rzeczywiście zaawansowane. Postrzegamy je jako korzyść dla nas, dla przyszłości systemów ładowania pojazdów elektrycznych oraz jako lokomotywę awansu młodych talentów i mamy w tych działaniach sukcesy – powiedział m.in. Ted Miller, kierownik ds. podsystemów elektryfikacji i badań nad zasilaniem w Fordzie.

Przewód umożliwiający szybkie ładowanie trafi na rynek dopiero po zakończeniu prac badawczo-rozwojowych. Przez ostatnie 37 lat Mudawar doskonalił metody efektywnego chłodzenia elektroniki, wykorzystując lepsze właściwości radiacyjne cieczy po doprowadzeniu do punktu parowania.

– Ford angażuje się aktywnie w badania nad akumulatorami i pojazdami elektrycznymi od czasów Henry’ego Forda i Thomasa Edisona. Zarejestrowaliśmy ponad 2500 amerykańskich patentów, związanych z technologiami elektryfikacji napędów i dysponujemy ponad 4000 kolejnych wniosków patentowych, oczekujących na rozpatrzenie. Idealnie uzupełniamy się we współpracy z profesorem Mudawarem i jego studentami, którzy pomagają nam w poszukiwaniu przyszłych rozwiązań w zakresie ładowania – dodał Miller.

Źródło: na podstawie Ford