Инженеры создали беспроводной способ зарядки для электромобилей в движении.

Речь идет об использовании магнетизма для передачи энергии. Эту технологию также можно применить для подзарядки беспилотных дронов, роботов и прочей автоматической техники. Об этом разработчики пишут в Nature Electronics.

Беспроводные зарядные устройства уже существуют. Например, для зарядки смартфона. Но важно, чтобы само устройство при этом находилось в покое или не работало. Но для электромобилей это так же неудобно, как и существующий способ зарядки. Сейчас, чтобы зарядить батарею полностью, необходимо использовать зарядные станции в течение нескольких часов (некоторые варианты предполагают полную зарядку за 30–40 минут).

Три года назад инженер-электрик из Стэнфорда Шэнхуэй Фан и аспирант Сид Ассававоррарит создали первую систему, позволяющую беспроводным способом заряжать объекты в движении. Однако технология была слишком неэффективна, чтобы быть полезной вне лаборатории.

Сегодня эти два инженера довели эту технологию до тех показателей, когда ее можно использовать во время движения электромобиля по дороге. В ближайшем будущем предложенная система сможет осуществлять беспроводную зарядку роботов, когда те перемещаются по складам или на производственных площадках, что исключает простои и позволяет роботам работать практически круглосуточно.

«Это важный шаг на пути к практичной и эффективной системе беспроводной зарядки автомобилей и роботов, даже если они движутся с высокой скоростью», — заявил Фан. — Нам придется увеличить мощность, чтобы перезарядить движущуюся машину, но я не думаю, что это серьезное препятствие. Для перезарядки роботов мы уже находимся в пределах практической полезности».

Беспроводные зарядные устройства передают электричество при помощи магнитного поля, которое колеблется с частотой резонирующей вибрации в магнитных катушках на приемном устройстве. Проблема заключается в том, что резонансная частота изменяется, если расстояние между источником и приемником изменяется даже на небольшую величину.

В своем первом варианте беспроводного зарядного устройства, предложенного три года назад, исследователи решили эту проблему. Технология позволяла передавать электроэнергию даже при изменении расстояния до приемника. Они сделали это, включив в схему усилитель и резистор обратной связи, позволявший системе автоматически регулировать свою рабочую частоту при изменении расстояния между зарядным устройством и движущимся объектом.

Но первоначальная система не была достаточно эффективной, чтобы использоваться на практике. Усилитель потреблял внутри столько электричества, что системе удавалось передать только 10% от изначальной мощности.

В новой статье исследователи повысили эффективность беспроводной передачи системы до 92%. Ключевым моментом, объяснил Ассававоррарит, была замена оригинального усилителя гораздо более эффективным усилителем в «переключаемом режиме». Такие усилители не новы, но они привередливы и будут производить высокоэффективное усиление только в очень точных условиях. Потребовались годы переделок и дополнительной теоретической работы, чтобы разработать работоспособную схему.

Новый лабораторный прототип может передавать по беспроводной сети 10 Вт электроэнергии на расстояние в 2–3 фута. Фан говорит, что нет никаких фундаментальных препятствий для расширения системы для передачи десятков или сотен киловатт, которые понадобятся машине. Он говорит, что система достаточно быстра, чтобы перезаряжать автомобиль на приличной скорости. Беспроводная передача занимает всего несколько миллисекунд — крошечная доля времени, в течение которой автомобиль будет двигаться со скоростью 70 миль/ч, чтобы пересечь четырехфутовую зону зарядки. Фан сказал, что единственным ограничивающим фактором будет то, насколько быстро автомобильные аккумуляторы смогут поглотить всю мощность.

По словам Ассававоррарита, беспроводные зарядные устройства не должны представлять опасности для здоровья, потому что даже те, которые достаточно мощны для автомобилей, могут создавать магнитные поля, соответствующим установленным правилам безопасности. Действительно, магнитные поля могут передавать электричество через людей без побочных ощущений.Источник

igordz писал(а):

Цитата:

а сделать очередную игрушку, которая обычному смертному не будет доступна, и нам то она особо и не нужна, а последствия этих технологий почувствуют все

Простите, а что, магнитные (прочие) поля умеют дифференцировать ваш социальный статус по категориям простой-не-простой смертный?, коли вы постулируете негатив последствий для всех

Ты сам то понял что сказал?)

STUNN3R писал(а):

Радуется душа, что столько экспертов в комментах!
Жаль только, что в России никогда не будет своего Илона Маска.

А что такого замечательного в Илоне Маске? Что вы прямо пожалели Россию, где его никогда не будет. И кстати, раз уж вы умеете видеть будущее, какие числа в джекпоте в следующем тираже «Русского лото»?

ну то, что будущее за электромобилями, это скорее всего так, компактный и мощный электродвигатель - QFM-360-X уже есть, катушки на сверхпроводниках тоже испытывали, теперь вот взялись за мощную беспроводную зарядку, красота; вот бы ещё мощный аккумулятор по типу конденсатора, для сверхбыстрой зарядки )
мечтаю об АЗС будущего - заезжаешь на заправку, проехал по линии зарядки и вуаля, поехал дальше... а фиг его знает, что будет через 50...100 лет )

kalt12

Цитата:

Какая ещё зарядка в движении? Совсем сдурели... Когда батарея работает на нагрузку, она не заряжается, а разряжается.

в условном временном интервале, аккумулятор может заряжаться и разряжаться, такой режим не новость, разумеется ток зарядки должен превышать ток разрядки, если точнее, то для двустороннего тока режим должен быть импульсным, со сменой направления тока; а если одно направление тока, то часть зарядного тока пойдёт на питание электромотора;
простой пример - смартфон может зарядиться даже с включенным экраном )
аналогично и во время работы электродвигателя можно зарядить аккумулятор, нужно несложное схемотехническое решение для управления современным бесколлекторным электродвигателем во время зарядки аккумулятора; скорее всего скорость электромобиля будет ограничена; ещё нужно, чтобы аккумулятор мог заряжаться большими токами, также сверхпроводящие материалы для проводов, в общем будущее )

Это не по Россию, хотя молодцы, ребята.... Мечтатели... У нас спецом не делают электрозаправок, сами знаете почему... Да, и вызывает сомнение:

Цитата:

Три года назад инженер-электрик из Стэнфорда Шэнхуэй Фан

Шэнхуэй Фан - ну, явно с российской глубинки, судя по-фамилии, при чём тут Стэнфорд...

на фига вообще подобную желтуху здесь публиковать?

kalt12

Цитата:

Какая ещё зарядка в движении? Совсем сдурели... Когда батарея работает на нагрузку, она не заряжается, а разряжается.

"А я то и не знал когда на гольфе 40 летнем ездил, еще до смартфонов. С горящими огнями и музыкой, а акб заряжается и разряжается одновременно, ВАУ!"
Люди реально так думают, или не думают совсем?
Ужас......

Нужно добавить, что система служит для локального беспроводного заряда погрузчиков, штабелеров, цеховых каров и прочих малых тихоходных и мощных электромашин.

Началось. Диванные эксперты с важным видом поставят всех учёных мира со своими готовыми выводами и решениями.

kalt12 писал(а):

лоб же пострадает

Не не пострадает, я в строительной каске постоянно хожу, иногда (когда опасность особо близка) даже спать ложусь в ней

kalt12 писал(а):

что видел и то, и другое

Нет не видел, шахты в 87 (ещё до того как горбатый разоружать союз начал) заливал а дорог (кроме грунтовки) не видел, куда мне человеку из хасапетовки до высоких технологий.

ufo2 писал(а):

Началось. Диванные эксперты с важным видом поставят всех учёных мира со своими готовыми выводами и решениями.

...Эт точно! Особенно забавляет сравнение нынешней зарядки в авто. Или вот это:

Galaxpro писал(а):

простой пример - смартфон может зарядиться даже с включенным экраном )

Аккумулятор, источник или потребитель? У него нет третьего состояния. Так как будет выглядеть это простенькое устройство переключающее маршевый двигатель от источника к зарядному устройству во время набора скорости авто?..

оставайсядома писал(а):

Нет не видел

...Тогда к чему такие подробности? Бетонка, она же не шоссейка. Ах вот ещё и грунтовка появилась. Что там про неё?.. :подмигивание:

kalt12

Цитата:

Аккумулятор, источник или потребитель? У него нет третьего состояния.

если про смартфон, то разумеется "потребитель", иначе не зарядился бы, я же всё подробно объяснил для 2-х вариантов; 1-й вариант - зарядка/разрядка, 2-й - только зарядка с ответвлением части зарядного тока на электромотор; то есть суть ведь в том, что можно заряжать аккумулятор с одновременной работой электромотора )
в посте я же просто ответил на вашу ошибочную реплику - ...сделать это вместе со включённым мотором невозможно...
так что, диванные эксперты ни при чём, я пишу по существу, отвечая вам, что можно осуществлять зарядку при работающем электромоторе, надеюсь теперь вы поняли, что я имел в виду )

Цитата:

Так как будет выглядеть это простенькое устройство переключающее маршевый двигатель от источника к зарядному устройству во время набора скорости авто?

небольшая коробочка в которой микроконтроллер будет управлять мощными ключами на mosfet транзисторах; надо понимать, что в современных электромобилях работают бесколлекторные электродвигатели, иначе щётки постоянно стирались бы, да и шуму было бы много; а бесщёточные электромоторы управляются импульсным током, который подаётся на катушки статора, причём ещё и полярность постоянно меняется, так что, в любом случае будут ключевые элементы )

Galaxpro писал(а):

вы должны понимать,

...Это с чего бы вдруг мне понимать не существующее? Какое ещё ответвление? Зарядка требует определённых значений и величин тока, а мотор отберёт всё себе, ему мало не надо. Опять же в момент прохождения над источником излучения, электромагнитная связь притормозит движение объекта. Значит его надо толкать. Ну и наконец, чего б изобретателям вначале со стоящим авто не попробовать? Это излучение то не шибко точное, а значит будет влиять на всё авто. Может у авто колёса сварятся или ещё что нибудь произойдёт, хоть с той же электроникой?..

kalt12

Цитата:

с чего бы вдруг мне понимать не существующее?

я писал про существующее, сейчас частотно-управляемые электродвигатели, а если вы думаете, что в современных электромобилях работают коллекторные электродвигатели, то в этом вы тоже не правы )

Цитата:

Какое ещё ответвление? Зарядка требует определённых значений и величин тока, а мотор отберёт всё себе, ему мало не надо

вижу, что вы нифига не поняли о чём я писал, как вам ещё объяснить, если не понимаете про распределение тока/мощности)
ну вот ещё пример - электрическая розетка, к ней же можно подключать несколько разных нагрузок без существенного падения напряжения, в том числе и заряжать какой-нибудь аккумулятор, то есть нужна достаточная мощность источника тока

Цитата:

Опять же в момент прохождения над источником излучения, электромагнитная связь притормозит движение объекта.

это уже другой вопрос, не имеющей отношения к вашему непониманию распределения тока;
и в данном случае тоже поможет электроника - мощные ключи для включения и выключения катушек, то есть, что-то типа импульсного линейного двигателя, но это уже для каких-нибудь электрокаров, погрузчиков, а для электромобиля пока такое не надо, он может и постоять во время зарядки; я же писал, что можно пофантазировать, вопрос будущего )
а по сути, так я вам уже ответил, что можно заряжать аккумулятор при работающем электромоторе, мне нечего добавить, я уже объяснил, если не понимаете, то нюхайте физику, в ней ответы )

Galaxpro писал(а):

вижу, что вы нифига не поняли о чём я писал

...Как впрочем и вы сами. Не работают источник тока и его потребитель параллельно с зарядным устройством. И никакими схемными решениями это не может быть достигнуто, да ещё с такими значительными токами нагрузки. Предполагать, что вам удалось понюхать не берусь, однако напомню, зарядка происходит только аккумулятора, который потом разрядится на мотор. Включите его и зарядки не произойдёт. Странно ли, что вы этого не понимаете? Нет конечно... :подмигивание:

kalt12 писал(а):

зарядка происходит только аккумулятора, который потом разрядится на мотор. Включите его и зарядки не произойдёт.

Ну, это не так.
Для зарядки аккумулятора при работающем потребителе в цепи этого аккумулятор, надо что бы ток заряда удовлетворял и потребности заряда аккумулятора, и потребности потребителя. Вот тогда аккумулятор будет заряжаться при работающем потребителе.
Однако, тут же встаёт вопрос - а зачем тогда аккумулятор вообще, если потребитель может просто тупо работать от зарядки.
И это я не затрагиваю величины того тока, который надо пихать на ходу в тот автомобиль по воздуху.)
И мы возвращаемся к троллейбусу.)