Исследователи совершили прорыв в технологии подзарядки электромобилей в движении

Исследователям из Стэнфордского университета, возможно, только удалось решить одну из главных проблем, которая останавливала развитие электромобилей. Им удалось обеспечить стабильную беспроводную передачу энергии между двумя движущимися объектами.

Зарядка во время движения

Если бы электромобили могли заряжаться во время движения по дороге, мы бы практически перестали волноваться о проблеме длинных дистанций. Это также снизило бы их стоимость, а электроэнергия стала бы синонимом для автомобильного топлива.

До сих пор многочисленные проекты только предлагали концепт систем для беспроводной зарядки, но исследователи из Стэнфордского университета преодолели главную физическую преграду - стабильную динамическую передачу электроэнергии на расстоянии.

Результаты их исследования были опубликованы в журнале Nature от 15 июня.

"Кроме улучшения беспроводной подзарядки автомобилей и персональных устройств, таких как мобильные телефоны, наша новая технология может дать толчок робототехнике в производстве, которая также находится в движении." - рассказал Шангуи Фань, главный автор исследования - "Нам все еще нужно значительно увеличить количество электроэнергии, передаваемой для зарядки на электромобиль, но нам может не понадобиться дальше значительно увеличивать расстояние."

Стэнфордская группа взяла за основу эксперимент исследователей из MIT 2007 года, в котором электромагнитная энергия передавалась через свободное пространство к неподвижного объекта на расстоянии менее метра. В новом исследовании ученые направили электромагнитное поле к подвижному светодиода.

В демонстрации показали передачу всего 1 милливатта электроэнергии. Этого явно недостаточно для питания электромобилей, которым требуется мощность в масштабах нескольких десятков киловатт. Однако ученые продолжат улучшать технологию с целью увеличения мощности и эффективности передачи энергии на больших расстояниях.

На электромобиле с постоянно полным "баком"

Беспроводная зарядка способна избавить электромобили их главного недостатка - ограниченного запаса хода из-за нехватки заряда. Согласно заявленным характеристикам, новая модель Tesla Model 3 будет способна проехать более 320 км на одном заряде, а имеющаяся на рынке Chevy Bolt - около 380 км.

"В теории любой сможет ехать непрерывно, без необходимости останавливаться для подзарядки.» - объясняет Фань -"Есть надежда, что у вас будет возможность заряжать ваш электромобиль пока вы едете по шоссе. Катушка внизу машины может получать энергию от последовательности катушек, к которым подводится ток внутри дороги."

Электромагнитный резонанс: Тесла был прав

Беспроводная передача энергии на средних расстояниях, которую тестируют в различных исследовательских учреждениях, базируется на явлении электромагнитного резонанса, который возникает между двумя электрическими цепями.

Поскольку на традиционных электрических станциях обмотки в генераторе вращаются между полюсами магнитного поля, производится переменный ток, а электрические заряды в проводниках вызывают магнитное поле, пульсирует. Это переменное поле заставляет электроны в соседних проводниках также колебаться. Таким образом, происходит беспроводная передача электромагнитной энергии.

Эффективность такой системы можно повысить, если настроить оба контура на общую резонансную частоту колебания тока. По такому принципу работает известный многим трансформатор Тесла.

Однако в электротехнических лабораториях исследователи также настраивают угол и расстояние между катушками, иначе количество энергии, попадающей в контур-приемник будет меняться, а вместе с ней - и яркость светодиода.

Профессору Фаню и его аспиранту удалось достичь автоматической настройки "параметров" благодаря подключению к электрической цепи усилителя напряжения и резистора обратной связи, простых радиокомпонентов, которые можно приобрести в магазинах. Поэтому в обновленной системе светодиод оставался одинаково ярким при перемещении катушки-приемника.

И хотя эффективность усилителя напряжения составляла всего 10%, исследователи считают, что изготовление собственного усилителя сможет поднять эффективность системы до 90%.

В общем, такая технология питания пригодится не только электромобилям или персональным гаджетам, но и для любых других разработок, требующих динамической беспроводной подзарядки.