Учени представиха система за безжично предаване на електроенергия към движещ се обект

Безжично зареждане вече се използва с търговска цел, например за смартфони или паркирани електромобили, но учените работят над следващото ниво на тази технология, когaто тя ще може да предава електроенергия на големи разстояния и към движещи се обекти, например движещи се автомобили, роботи или летящи дронове.

Представете си, че вие пътувате по пътя, а вашият електромобил се зарежда или имате робот, който не губи време за автономна работа при своето движение по заводския цех. Именно такъв потенциал има разработената нова технология от екип в Стандфордския университет.

Същите изследователи за пръв път представиха тази технология още през 2017 година. Сега тя вече е по-ефективна, по-мощна и по-практична, така че можем да се надяваме, че скоро тя ще напусне лабораторията.

„Това е важна крачка по пътя към практична и ефективна система за безжично зареждане на автомобили и роботи, даже ако те се движат с висока скорост“. – обяснява един от участниците в разработката проф.Шанхуй Фан.

„На нас ще ни се наложи да увеличим мощността, за да можем да презаредим движеща се кола, но аз не мисля, че това ще е сериозно препятствие. При зареждането на роботите ние вече се намираме в пределите на практическата полезност“.

Безжичното предаване на електричество се базира на генерирането на колебаещи се магнитни полета, които предизвикват колебания в електроните на определена честота. Но тази честота лесно може да бъде нарушена, ако устройството се движи. Например, вашият смартфон трябва да стои неподвижен, за да може да бъде зареден.

През 2017 година учените от Стандфорд са използвали нелинейна паритетна симетрична верига между усилвател и резистора за обратна връзка, която е можела да си променя работната честота при преместване на приемащото устройство. На този етап от разработката се е предавала само 10% от енергията, преминаваща през системата.

Сега вече учените са достигнали до 92%. Това огромно подобряване на ефективността е свързано с използването на усилвател с ефикасен режим на превключване с обратна чувствителна обратна връзка. В тази система симетрията на паритетното време гарантира, че ефективният импеданс на натоварване на усилвателя в режим на превключване остава постоянен и по този начин усилвателят поддържа висока ефективност, въпреки промяната на разстоянието за прехвърляне. Това вече е доста по-точно решение, но и доста по-сложно. Именно по тази причина екипът от Стандфорд три години е посветил на развитието на технологията до това ниво.

Основната идея е същата, както и през 2017 година: регулиране на резониращата честота, излизаща от зарядното устройство при преместване на обекта. В момента системата може да предава мощност от 10 Вата на разстояние от 65 сантиметра, но изследователите твърдят, че няма причини то да не може да бъде увеличено.

За зареждането на електромобил ще са необходими стотици киловати, но системата е достатъчно бърза за да осигури зареждането, ако тя е вградена в пътното покритие. Тогава единственото ограничение ще бъде колко бързо акумулаторите на автомобила ще могат да поглъщат енергия при движение.

Другото потенциално използване е за роботи, които да могат да зареждат акумулаторите си от пода, където те работят или за дронове, които да прелитат над покриви на сгради, за да остават заредени. При това положение електромобилите много по-рядко ще трябва да бъдат зареждани на стационарни станции, а за роботите и дроновете даже няма да е необходимо да спират.

Сега тази технология е достъпна като прототип и учените твърдят, че всичко това работи на честоти, които не представляват опасност за здравето на хората.

Възможността не само безжично да се предава електроенергия, но и да се предава към движещи се устройства, може да доведе до революция в работата на нашите електронни устройства, особено когато се предвижваме.

“За да се използват ефективно всички преимущества на безжичното пренасяне на електроенергия е важно да се разработи ефективна и надеждна схема, която е способна да доставя енергия към движещи се устройства” – резюмират изследователите.

Изследването е публикувано в списание Nature Electronics