Ученые сделали еще один шаг к беспроводной подзарядке электромобиля прямо во время движения по магистрали. Технология быстрой передачи энергии беспилотному транспортному средству уже в ближайшем будущем может применяться для «заправки» некоторых автономных аппаратов.
«Заправимся» от дороги: беспроводная зарядка электромобилей будущего

В беспроводных зарядных устройствах переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, вектор напряженности (силы) которого колеблется с определенной частотой. Заряжаемое устройство снабжено катушкой — проводником электричества, закрученным в спираль. Если поднести катушку приемника близко к зарядному устройству и зафиксировать, в ней наводится переменное магнитное поле той же частоты, что и в зарядном устройстве. Переменное магнитное поле в катушке создает условия для того, чтобы по проводникам приемника побежал электрический ток. Профит!

Принцип беспроводной зарядки успешно реализован в смартфонах. Достаточно положить девайс на станцию, немного подождать и снова можно открывать любимые приложения. Проблема с проводами решена, но нельзя полноценно использовать смартфон, пока он напитывается силами на зарядной станции. Как же электромобиль будет наполнять аккумуляторы энергией во время движения?

Сложность, как это часто бывает в отношениях между людьми, — в расстоянии. Стоит одному из супругов уехать в командировку и не позвонить на следующий день — приплыли: возникают подозрения, обиды, претензии. Это мало способствует крепкому браку и дальнейшей аккумуляции любви. Малейшее изменение дистанции между электромобилем и магистралью приводит к скачку частоты магнитного поля. Процесс зарядки замедляется или прекращается вовсе. Ох уж эти остывшие магнитные «чувства».

3 года назад исследователи из Стэнфордского университета решили проблему расстояния. По крайней мере, для зарядных устройств и движущихся приемников. Зарядную платформу снабдили системой обратной связи. В момент, когда частота магнитного поля приемника «прыгает» из-за изменения расстояния, на платформу идет сигнал о синхронной смене частоты колебаний вектора напряженности магнитного поля.

Если бы командированный супруг звонил оставшейся дома «половине» тем чаще, чем дальше от нее уехал, гармония в отношениях не заставила бы себя ждать. Главное, вовремя подумать о роуминге. «Роуминг» в системе обратной связи, придуманной в Стэнфорде, поначалу был слишком «дорогим». Усилитель в созданной электрической схеме «жрал» до 90% генерируемой мощности.

В новой работе, опубликованной в Nature Electronics, разработчики хвастаются новым типом усилителя, который позволяет обеспечить выходную мощность до 92% вместо 10 прежних. Авторы признаются, что конструкция усилителя не нова и при этом крайне капризна. Чтобы система обратной связи работала как надо, потребовались годы труда, переделок и углубленные теоретические знания. В итоге, новый прототип обеспечивает порядка 10 ватт выходной мощности. Исследователи не видят фундаментальных ограничений, чтобы увеличить это значение до десятков и сотен киловатт, необходимых электромобилю.

Когда требуемые показатели будут достигнуты, платформа длиной чуть больше одного метра сможет полностью зарядить аккумулятор электромобиля, мчащегося по магистрали со скоростью около 110 километров в час. Передача энергии займет несколько сотых секунды! Ограничивающим фактором здесь может стать скорость поглощения энергии аккумулятором. Это приведет к удлинению зарядной платформы или к новым техническим решениям. К сожалению, реализация обоих вариантов займет годы.

В ближайшем будущем беспроводная зарядка во время движения может стать актуальной для небольших роботов, трудящихся на производственных площадках. Аппараты, не теряя в скорости передвижения, могут пополнять энергетические запасы и работать хоть круглые сутки. Установка зарядной платформы в пол завода или склада обойдется дешевле, чем в автомагистраль. Еще беспроводную систему зарядки выгодно располагать на крышах зданий, чтобы уставшие дроны прилетали восстановить силы. Кто знает, может, доставка горячего кофе жужжащим за окном беспилотником станет реальностью совсем скоро.

Интересно как устроен ядерный реактор и могут ли роботы построить дом?
Все о новых технологиях и изобретениях!
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.