Інженери придумали, як заряджати електромобіль в русі

Бездротові зарядні пристрої вже існують. Наприклад, для зарядки смартфона. Але важливо, щоб сам пристрій при цьому знаходився в спокої або не працював. Але для електромобілів це так само незручно, як і існуючий спосіб зарядки. Зараз, щоб зарядити батарею повністю, необхідно використовувати зарядні станції протягом декількох годин (деякі варіанти припускають повну зарядку за 30-40 хвилин).

Три роки тому інженер-електрик з Стенфорда Шенхуей Фан і аспірант Сід Ассававорраріт створили першу систему, що дозволяє бездротовим способом заряджати об’єкти в русі. Однак технологія була занадто неефективна, щоб бути корисною поза лабораторією.

Сьогодні ці два інженера довели цю технологію до тих показників, коли її можна використовувати під час руху електромобіля по дорозі. У найближчому майбутньому запропонована система зможе здійснювати бездротову зарядку роботів, коли ті переміщаються по складах або на виробничих майданчиках, що виключає простої і дозволяє роботам працювати практично цілодобово.

«Це важливий крок на шляху до практичної та ефективної системи бездротової зарядки автомобілів і роботів, навіть якщо вони рухаються з високою швидкістю», – заявив Фан. – Нам доведеться збільшити потужність, щоб перезарядити машину, що рухається, але я не думаю, що це серйозна перешкода. Для перезарядки роботів ми вже знаходимося в межах практичної користі ».

Бездротові зарядні пристрої передають електрику за допомогою магнітного поля, яке коливається з частотою резонуючої вібрації в магнітних котушках на приймальному пристрої. Проблема полягає в тому, що резонансна частота змінюється, якщо відстань між джерелом і приймачем змінюється навіть на невелику величину.

У своєму першому варіанті бездротового зарядного пристрою, запропонованого три роки тому, дослідники вирішили цю проблему. Технологія дозволяла передавати електроенергію навіть при зміні відстані до приймача. Вони зробили це, включивши в схему підсилювач і резистор зворотного зв’язку, що дозволяв системі автоматично регулювати свою робочу частоту при зміні відстані між зарядним пристроєм і рухомим об’єктом.

Але первісна система не була достатньо ефективною, щоб використовуватися на практиці. Підсилювач споживав всередині стільки електрики, що системі вдавалося передати тільки 10% від початкової потужності.

У новій статті дослідники підвищили ефективність бездротової передачі системи до 92%. Ключовим моментом, пояснив Ассававорраріт, була заміна оригінального підсилювача набагато більш ефективним підсилювачем в «зміні режиму». Такі підсилювачі не нові, але вони вередливі і будуть виробляти високоефективне посилення тільки в дуже точних умовах. Потрібні були роки переробок і додаткової теоретичної роботи, щоб розробити працездатну схему.

Новий лабораторний прототип може передавати по бездротовій мережі 10 Вт електроенергії на відстань в 2-3 фути. Фан говорить, що немає ніяких фундаментальних перешкод для розширення системи для передачі десятків або сотень кіловат, які знадобляться машині. Він каже, що система досить швидка, щоб перезаряджати автомобіль на пристойній швидкості. Бездротова передача займає всього кілька мілісекунд – крихітна частка часу, протягом якої автомобіль буде рухатися зі швидкістю 70 миль / год, щоб перетнути чотирифутову зону зарядки. Фан сказав, що єдиним обмежуючим фактором буде те, наскільки швидко автомобільні акумулятори зможуть поглинути всю потужність.

За словами Ассававорраріта, бездротові зарядні пристрої не повинні представляти небезпеку для здоров’я, тому що навіть ті, які досить потужні для автомобілів, можуть створювати магнітні поля, відповідним встановленим правилам безпеки. Дійсно, магнітні поля можуть передавати електрику через людей без побічних відчуттів.