Teknologi Wireless Charging
Definisi
Wireless artinya tanpa kabel. Teknologi wireless charging atau pengisian nirkabel adalah pengisian mobil listrik tanpa melibatkan kabel yang berhubungan langsung dengan sistem kendaraan. Wireless charging atau pengisian tanpa kabel dilakukan tanpa adanya connector. Lokasi wireless charging disebut wireless electric vehicle charging station (WEVCS). Tak ada plug pada WEVCS seperti pengisian di EVCS standar. Teknologi wireless charging untuk mobil listrik merupakan satu pengembangan terkini bagi pengisian baterai. Prinsip dasar pengisi daya atau wireless charger mobil listrik sama dengan prinsip kerja transformator. Salah satu keuntungan wireless atau pengisian daya tanpa kabel adalah pengisian mobil listrik menjadi lebih aman serta nyaman bagi pemakai.
Prinsip Kerja EWCS
Bila transformator memiliki sisi primer dan sisi skunder, maka pengisian daya tanpa kabel WECVS ada sisi pemancar (transmitter) serta sisi penerima (receiver). Bila transformer memiliki belitan (koil) primer serta belitan skunder, wireless charging mobil listrik pun terdiri dari belitan pemancar serta belitan penerima.
Hanya saja, wireless charging mobil listrik mengubah parameter arus bolak-balik (AC) dari frekuensi rendah 50Hz menjadi frekuensi tinggi, di mana itu tidak terjadi pada transformator. Daya AC berfrekuensi tinggi dipasok ke koil pemancar, lalu terbentuk medan magnet bolak-balik. Medan ini kemudian menginduksi belitan penerima sehingga tegangan pun muncul di belitan penerima. Tegangan ini dipakai untuk mengisi daya baterai kendaraan.
Hal terpenting pada wireless charging atau pengisian daya tanpa kabel agar tetap efisien adalah menjaga frekuensi resonansi antara pemancar dengan penerima. Agar frekuensi resonansi dapat dipertahankan, jaringan kompensasi ditambahkan di kedua sisi.
Sejarah Awal Wireless Charging
Teknologi wireless charging diawali oleh penelitian Nikola Tesla sekitar tahun 1891. Saat itu ia membuat kumparan Tesla. Tujuan penelitiannya demi mengembangkan sistem transmisi daya listrik tanpa kabel (nirkabel). Tesla kemudian membangun Menara Wardenclyffe sebagai stasiun transmisi energi nirkabel bertegangan tinggi berkapasitas besar. Sayangnya, menara tersebut didinamit dan dihancurkan pada 4 Juli 1917.
———————————————
Pengisian Nirkabel Statis dan Dinamis
Berdasarkan aplikasi, teknologi wireless charging untuk mobil listrik dibedakan menjadi dua kategori,
- Pengisian Nirkabel Statis
- Pengisian Nirkabel Dinamis
Pengisian Nirkabel Statis (SWCS)
Wireless charging ini disebut juga static wireless charging station (SWCS). Seperti namanya, baterai mobil diisi ketika diam (berhenti). Kita bisa memarkir kendaraan di tempat parkir atau di garasi yang digabungkan dengan wireless charging station (WCS). Transmitter dipasang di bawah tanah sementara receiver dipasang di bawah kendaraan. Pengisian dilakukan dengan mensejajarkan transmitter dengan receiver lalu didiamkan agar proses pengisian atau charging berlangsung. Durasi wireless charing tergantung pada:
- Besar daya supply AC
- Jarak antara pemancar & penerima
- Ukuran bantalannya.
Wireless charging mobil listrik SWCS ini paling baik dibangun di area di mana mobil diparkir untuk interval waktu tertentu.
Sistem Pengisian Nirkabel Dinamis (DWCS)
Wireless charging ini disebut juga dynamic wireless charging station (DWCS). Seperti namanya, wireless charging ataupun pengisian daya tanpa kabel dapat dilakukan saat mobil berjalan. Daya ditransfer melalui udara dari pemancar diam ke belitan penerima pada kendaraan yang bergerak. Teknologi pengisian nirkabel memungkinkan jarak tempuh mobil menjadi lebih jauh. Sebab, baterai diisi terus-menerus selama perjalanan. Hal tersebut mengurangi kebutuhan kapasitas baterai mobil yang besar sehingga dapat mereduksi berat mobil. Pengurangan beban akan memperjauh jarak tempuh.
———————————————
Jenis-jenis Wireless Charging Mobil Listrik
Berdasarkan operasinya, teknologi wireless charging untuk mobil listrik (WEVCS) dapat diklasifikasikan menjadi empat jenis
- Wireless Charging Capacitive (CWCS)
- Wireless Charging Permanen Magnetic Gear (PMWC)
- Wireless Charging Induktif (IWC)
- Wireless Charging Induktif Resonan (RIWC)
———————————————
Wireless Charging Kapasitif (CWCS)
Pengisian nirkabel atau wireless charging mobil listrik jenis CWCS dilakukan dengan menggunakan arus perpindahan karenanya adanya variasi medan listrik. Alih-alih magnet atau gulungan sebagai pemancar dan penerima, kapasitor kopling digunakan di sini sebagai transmisi daya nirkabel. Tegangan AC pertama kali dipasok ke sirkuit koreksi faktor daya bertujuan meningkatkan efisiensi, mempertahankan tingkat tegangan serta mengurangi rugi-rugi transmisi. Kemudian dipasok ke jembatan-H untuk pembangkitan tegangan AC frekuensi tinggi. AC frekuensi tinggi ini diterapkan pada pelat transmisi menyebabkan pengembangan medan listrik berosilasi lalu menyebabkan arus perpindahan pada pelat penerima melalui induksi elektro statis.
Tegangan AC sisi penerima dikonversi ke DC kemudian mengisi baterai melalui BMS oleh rangkaian penyearah serta filter. Frekuensi, tegangan, ukuran kapasitor kopling dan celah udara antara transmitter dengan receiver mempengaruhi jumlah transferan energi. Frekuensi operasinya adalah antara 100 hingga 600 KHz.
Wireless Charging Permanen Magnet Gear (PMWC)
Pada teknologi wireless charging untuk mobil listrik ini, masing-masing transmitter juga receiver terdiri dari belitan angker dan magnet permanen tersinkronisasi di dalam belitan. Prinsip operasi sisi transmitter mirip operasi motor. Ketika kita menerapkan arus AC ke transmitter, hal itu akan menyebabkan torsi mekanis pada magnet transmitter menyebabkan putarannya. Karena perubahan interaksi magnetik pemancar, medan PM menyebabkan torsi pada penerima PM yang menghasilkan rotasi secara sinkron dengan magnet pemancar.
Sekarang perubahan medan magnet permanen penerima menyebabkan produksi arus AC dalam belitan yaitu, penerima bertindak sebagai generator sebagai input daya mekanis ke PM penerima yang dikonversi menjadi output listrik pada belitan penerima. Kopling magnet permanen yang berputar disebut magnetic gear. Daya AC yang dihasilkan pada sisi penerima diumpankan ke baterai setelah diperbaiki serta disaring melalui konverter daya.
Wireless Charging Induktif (IWC)
Prinsip dasar pengisian nirkabel atau wireless charging mobil listrik ini adalah hukum induksi Faraday. Di sini, transmisi nirkabel dicapai dengan saling menginduksi medan magnet antara koil transmitter dengan receiver. Ketika pasokan AC utama diterapkan ke koil pemancar, ia menciptakan medan magnet AC yang melewati koil transmitter dan medan magnet ini memindahkan elektron dalam belitan receiver menyebabkan output daya AC. Output AC ini diperbaiki dan difilter lalu mengisi sistem penyimpanan energi mobil. Jumlah transfer pada wireless charger mobil listrik tersebut tergantung frekuensi, induktansi bersama serta jarak antara transmitter dan koil receiver. Frekuensi operasi wireless charging mobil listrik IWC adalah antara 19 hingga 50 KHz.
Wireless Charging Induktif Resonan (RIWC)
Wireless charging mobil listrik ini pada dasarnya adalah resonator dengan faktor kualitas tinggi mentransmisikan energi pada tingkat yang jauh lebih tinggi. Karena beroperasi pada resonansi, bahkan dengan medan magnet yang lebih lemah, kita dapat mengirimkan jumlah energi sebesar kapasitas transfer seperti di IWC. Daya dapat ditransfer jarak jauh tanpa kabel. Pemindahan daya maksimum melalui udara terjadi ketika belitan transmitter serta receiver diatur sedemikian rupa sehingga frekuensi kedua koil resonansi harus sesuai (matching). Jadi agar didapat frekuensi resonansi yang baik, jaringan kompensasi tambahan kombinasi seri-paralel ditambahkan ke koil transmitter serta receiver. Jaringan kompensasi tambahan pada wireless charger mobil listrk ini harus menyesuaikan peningkatan frekuensi resonansi juga mengurangi rugi-rugi tambahan. Frekuensi operasi RIWC adalah antara 10 hingga 150 KHz.
———————————————
Semua teknologi wireless charger mobil listrik atau wireless charging untuk mobil listrik WEVCS di atas tentunya akan menambah ketertarikan konsumen memiliki jenis mobil ini, karena semakin memberi banyak pilihan.
Advertorial
Keperluan konsultasi tentang topik di atas, hubungi Omazaki Group, termasuk rencana instalasi EVCS baik aplikasi rumah tangga, perkantoran, komersial, industri, ataupun stasiun pengisian listrik umum (SPLU). Pelatihan teknologi wireless charging untuk mobil listrik (WEVCS) atau wireless charger mobil listrik dapat dilihat pada halaman Omazaki Training.
———————————————
Artikel Terkait:
- Jenis Mobil Listrik dan Prinsip Kerjanya
- Sekilas Komponen Mobil Listrik dan Fungsinya
- Baterai Mobil Listrik dan Karakteristiknya
- Stasiun Pengisian Mobil Listrik (EVCS)