SAE J2954

SAE J2954 es un estándar para la transferencia de energía inalámbrica (WPT) para vehículos eléctricos liderado por SAE International . Define tres clases de velocidad de carga, WPT 1, 2 y 3, con un máximo de 3,7  kW, 7,7  kW y 11  kW, respectivamente. Esto lo hace comparable a los estándares de carga por cable de velocidad media, como el sistema común SAE J1772 . ^{[ a ]} ​​En J2954/2 se está definiendo una WPT9 mucho más potente para  la carga de 500 kW para vehículos pesados ​​que tienen el espacio necesario para montar la placa de inducción más grande. ^{[ 2 ]}

El sistema funciona con principios similares a la carga inductiva , pero utiliza el concepto de acoplamiento inductivo resonante con una eficiencia demostrada de alrededor del 85 %. Esto lo asemeja a los cargadores cableados, donde la mayor eficiencia teórica se ve compensada en cierta medida por los sistemas de aislamiento necesarios para evitar la realimentación de alta corriente, sistemas que el conector J2954 con entrehierro no requiere. Los mejores cargadores de velocidad media de su clase alcanzan una eficiencia de alrededor del 94 %.

El desarrollo del concepto subyacente de transferencia por resonancia fue realizado por Marin Soljačić en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y posteriormente se independizó como WiTricity en 2007. WiTricity ha liderado los esfuerzos de estandarización de la SAE, que comenzaron en 2012 y han dado lugar a dos publicaciones de Prácticas Recomendadas hasta 2019.El estándar final se publicó en 2020. WiTricity prevé que los cargadores J2954 estarán disponibles como características adicionales a partir de 2022 aproximadamente.

Marin Soljačić llevaba tiempo experimentando con sistemas de acoplamiento inductivo resonante cuando utilizó por primera vez el término WiTricity en una demostración de 2006, donde el sistema se empleó para alimentar una bombilla de 60 W con una eficiencia aproximada del 45 %. Desde entonces, las mejoras continuas han elevado esta eficiencia a cerca del 90 %. La empresa se escindió del MIT en 2007, inicialmente con el objetivo de dirigirse al mercado de la electrónica de consumo y los cargadores para automóviles. ^{[ 3 ]}

Many technology companies invested in the consumer electronics side of the technology, including Intel, Qualcomm, Samsung Electronics and others. This work eventually resulted in the formation of the Rezence standard. The competing Qi standard, based on closer-contact pads,^[b] won market acceptance, and only one device, the January 2017 Dell Latitude 7285, was released using the system. Rezence was officially abandoned by Intel in June 2016, and by everyone else in 2017 when WiTricity announced a round of layoffs and refocussed the company on the electric vehicle (EV) market.

Since 2010, when Delphi Automotive announced they were investing in the technology, the system had also been developed for the EV market.^[5] In 2011, Toyota announced a major investment in the company.^[6] In 2014, Toyota publicized the technology^[7] and that year the first 3.3 kW chargers were demonstrated.

In 2011, Qualcomm purchased HaloIPT, a spin-off from the University of Auckland that was also working on resonant charging technology.^[8] This system was aimed not only at parked charging, but also using charging systems embedded in road surfaces to charge multiple cars as they drove, a system they referred to as "dynamic electric vehicle charging", or DEVH.^[9]

This competitive challenge resulted in the 2012 formation of the SAE efforts, based on WiTricity's technology. The standard adopted the "levels" terminology already used for referring to charging speeds, introducing the WPT 1 through 3 concept.^[10] All of the WPT levels correspond to what would be considered Level 2 charging in conventional systems. In addition to the physical and electrical parts of the system, J2954 also standardizes a Bluetooth-based communications standard between the vehicle and charger, methods using triangulation sensors on the car to indicate the proper positioning of the car over the charger pad, the creation of a standardized test stand for vendors to test their vehicle implementations against, and standardized signage to indicate charge points. The standard has since undergone three revisions, 2016's J2954_201605, 2017's J2954_201711, and the most recent 2019 release, J2954_201904.^[11]

En 2019, Qualcomm abandonó sus esfuerzos en Halo y vendió toda la propiedad intelectual asociada a WiTricity. ^{[ 12 ]}

En 2019, las versiones especiales del BMW 530e , disponibles para arrendamiento, incluían un cargador WPT1 que utilizaba el sistema preliminar J2954. El sistema afirmaba una eficiencia del 85 % con un espacio de aire de 8  cm entre la placa del cargador y el punto de recogida del vehículo. ^{[ 13 ]} A partir de 2020Solo se instaló un pequeño número de sistemas. ^{[ 14 ]}

En agosto de 2024, la SAE publicó el estándar final para J2954. Este incluía un sistema de alineación llamado Sistema de Posicionamiento Inductivo Diferencial (DIPS), que permitiría a los propios automóviles, incluidos los vehículos autónomos, alinear los componentes inalámbricos durante el estacionamiento, en lugar de requerir la intervención humana. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

El sistema J2954 canónico consta de dos partes: una estación de carga y su almohadilla de inducción asociada, conocida como Conjunto de Tierra (GA), y la sección montada en el vehículo, conocida como Conjunto del Vehículo (VA). ^{[ 17 ]}

El GA se conecta a la red eléctrica, transformando la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC) mediante un rectificador convencional . La salida de CC del rectificador alimenta un inversor de potencia que genera CA a la frecuencia deseada de 85 kHz . Esta corriente alterna se introduce en la bobina de inducción . El GA también incorpora un sistema de comunicación Bluetooth que utiliza para comunicarse con el cargador del vehículo y determinar la velocidad máxima de carga, el estado de carga y otra información. ^{[ 17 ]} 

El VA es esencialmente un reflejo del GA, con la excepción de que convierte la CA de la bobina en CC y luego la usa para cargar las baterías directamente. ^{[ 17 ]} Esto significa que se necesita un receptor diferente para cada vehículo, ya que los voltajes de los paquetes de baterías y los sistemas de carga varían ampliamente.

Uno de los esfuerzos más importantes dentro del estándar J2954 que no se originó en WiTricity es el sistema de detección de proximidad del vehículo. Tras considerar una amplia variedad de opciones, el "método de alineación común mínimo" adoptó la idea de mantener la bobina de inducción GA, que normalmente está inactiva, alimentada a un nivel muy bajo. La bobina VA recibe una cantidad de energía aún menor de esta señal, incluso a distancias del orden de varios metros. Múltiples sensores en la VA utilizan esta señal para triangular la plataforma y mostrar información de puntería al conductor en una pantalla dentro del vehículo. ^{[ 17 ]}

The existing test harness for the GA uses a circular topology for the charging pad, where the induction coil is arranged as a single large spiral. An alternate topology is the "double-D", in which the coil is arranged as two rounded-rectangles placed side by side in the inductor pad. Using the existing circular coil, the pads can be as far as 250 millimetres (9.8 in) apart vertically, and within 100 millimetres (3.9 in) side-to-side.^[17]