Дослідники зробили прорив у технології заряджання електромобілів у русі

Дослідникам зі Стенфордського університету, можливо, щойно вдалось вирішити одну з найголовніших проблем, яка зупиняла розвиток електромобілів. Їм вдалось забезпечити стабільну бездротову передачу енергії між двома об’єктами, що рухаються.

Заряджання під час руху

Якби електромобілі могли заряджатися під час руху по дорозі, ми би практично перестали хвилюватися про проблему довгих дистанцій. Це також знизило б їхню вартість, а електроенергія стала б синонімом для автомобільного палива.

Досі численні проекти лише пропонували концепт систем для бездротового зарядження, але дослідники зі Стенфордського університету подолали головну фізичну перешкоду – стабільну динамічну передачу електроенергії на відстані.

Результати їхнього дослідження було опубліковані у журналі Nature від 15 червня.

Дослідникам вдалось досягнути стабільної бездротової передачі електроенергії у межах одного метра. Незалежно від позиції котушки-приймача, яскравість світлодіода залишалась практично незмінною. Джерело: stanford.edu

“Окрім покращення бездротового заряджання автомобілів та персональних пристроїв, таких як мобільні телефони, наша нова технологія може надати поштовх робототехніці у виробництві, яка також знаходиться у русі.”

розповів Шангуї Фань, головний автор дослідження –

“Нам все ще потрібно значно збільшити кількість електроенергії, яка передається для зарядки на електромобіль, але нам може не знадобитися далі значно збільшувати відстань.”

Стенфордська група взяла за основу експеримент дослідників з MIT 2007 року, у якому електромагнітна енергія передавалась через вільний простір до нерухомого об’єкта на відстані менше метра. У новому дослідженні вчені спрямували електромагнітне поле до рухомого світлодіода.

У демонстрації показали передачу всього 1 мілівата електроенергії. Цього, вочевидь, недостатньо для живлення електромобілів, яким потрібна потужність у масштабах декількох десятків кіловат. Однак вчені продовжать покращувати технологію з метою збільшення потужності та ефективності передачі енергії на більших відстанях.

На електромобілі з постійно повним “баком”

Бездротова зарядка здатна позбавити електромобілі їхнього головного недоліку – обмеженого запасу ходу через брак заряду. Згідно з заявленими характеристиками, нова модель Tesla Model 3 буде здатна проїхати понад 320 км на одному заряді, а наявна на ринку Chevy Bolt – близько 380 км.

“У теорії будь-хто зможе їхати безперервно, без необхідності зупинятись для підзарядки.”

– пояснює Фань –

“Маємо сподівання, що у вас буде можливість заряджати ваш електромобіль поки ви їдете по шосе. Котушка внизу машини може отримувати енергію від послідовності котушок, до яких підводиться струм всередині дороги.”

Електромагнітний резонанс: Тесла був правий

Бездротова передача енергії на середніх відстанях, яку тестують в різних дослідницьких установах, базується на явищі електромагнітного резонансу, який виникає між двома електричними колами.

Оскільки на традиційних електричних станціях обмотки в генераторі обертаються між полюсами магнітного поля, виробляється змінний струм, а електричні заряди у провідниках викликають магнітне поле, що пульсує. Це змінне поле змушує електрони у сусідніх провідниках також коливатись. Таким чином, відбувається бездротова передача електромагнітної енергії.

Схема для бездротової передачі електричної енергії. Science Ukraine

Ефективність такої системи можна підвищити, якщо налаштувати обидва контури на спільну резонансну частоту коливання струму. За таким принципом працює відомий багатьом трансформатор Тесла.

Проте в електротехнічних лабораторіях дослідники також налаштовують кут та відстань між котушками, інакше кількість енергії, що потрапляє у контур-приймач буде змінюватись, а разом з нею – і яскравість світлодіода.

Професору Фаню та його аспіранту вдалось досягти автоматичного налаштування “параметрів” завдяки підключенню до електричного кола підсилювача напруги та резистора зворотного зв’язку, простих радіокомпонентів, які можна придбати у магазинах. Через це у оновленій системі світлодіод залишався однаково яскравим під час переміщення котушки-приймача.

І хоча ефективність підсилювача напруги складала всього 10%, дослідники вважають, що виготовлення власного підсилювача зможе підняти ефективність системи до 90%.

Загалом, така технологія живлення стане в нагоді не тільки електромобілям чи персональним гаджетам, але й для будь-яких інших розробок, які потребуватимуть динамічної бездротової підзарядки.

Nature (2017), doi:10.1038/nature22404

Сподобалась стаття? Придбайте нам , а ми напишемо ще.
Повідомити про помилку: підкресліть текст та натисніть CTRL+Enter або