Группа исследователей из Корнельского университета во главе с доцентом Хуррамом Африди впервые разработала новый метод беспроводной зарядки для электромобилей, вдохновившись его работой в NASA.
Новый подход, основанный на методах NASA для отправки данных в дальний космос, может произвести революцию в инфраструктуре электромобилей, позволив электромобилям и автономным машинам заряжаться во время движения.
Концепция беспроводной зарядки восходит к 1890-м годам, когда Никола Тесла поразил публику, используя переменные электрические поля для освещения отключенных от розетки люминесцентных ламп. С тех пор концепция показала себя многообещающей для беспроводной зарядки автомобилей. Швеция в настоящее время работает над локализованным проектом, но он еще не реализован.
Концепция, которая до сих пор получила наибольшее распространение, использует переменные магнитные поля, генерируемые с помощью существующих электрических токов вдоль дороги.
Основная проблема этого метода заключается в том, что магнитные поля являются громоздкими, и их необходимо контролировать, чтобы они не причиняли вред пассажирам или не нагревали арматурные стержни на дороге.
Между тем, феррит, материал, используемый для направления полей, хрупкий, дорогой и теряет много энергии при быстром изменении магнитных полей.
Хуррам Африди, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Инженерного колледжа Корнельского университета, нашел решение этих проблем, вдохновленное космической связью.
«Беспроводная передача энергии основана на той же базовой физике, которая используется для отправки сообщений с помощью радиоволн на космические корабли в глубоком космосе, такие как «Вояджер», - сказал Африди. «За исключением того, что сейчас мы посылаем гораздо больше энергии на гораздо более короткие расстояния движущимся машинам».
Африди в Калифорнийском технологическом институте работал с Лабораторией реактивного движения NASA в составе команды, разработавшей передатчик на 8 и 32 ГГц спутника SURFSAT 1.
Позже в Массачусетском технологическом институте Африди переключился на изучение силовой электроники, которая работает на гораздо более низких частотах при более высоких уровнях мощности.
Для своего нового подхода к беспроводной зарядке на дорогах Африди по существу адаптировал оригинальную демонстрацию беспроводной мощности Николы Тесла, используя гораздо более высокую частоту, а также мощность.
Дорожная система беспроводной зарядки
Для своего метода Африди и его команда представляют, как водители меняют полосу движения на специально обозначенную полосу для зарядки во время движения.
Команда исследователей разработала систему, в которой используются пары изолированных металлических пластин, размещаемых на дороге. Они подключены к линии электропередачи через согласующую сеть и высокочастотный инвертор.
Эти пластины создают колеблющиеся электрические поля, которые притягивают и отталкивают заряды в металлических пластинах, прикрепленных к нижней части движущихся транспортных средств. Затем высокочастотный ток запускается и выпрямляется через цепь на транспортном средстве, где он заряжает аккумулятор транспортного средства.
Поскольку электрические поля, создаваемые легкодоступными напряжениями, являются слабыми, Африди и его команда увеличили напряжение для своей системы и использовали ее на очень высоких частотах, чтобы добиться более высокой передачи мощности.
Их система не требует таких материалов, как феррит, и может работать на гораздо более высоких частотах. Он также меньше, легче и встраивается в проезжую часть, что делает его более жизнеспособным вариантом, чем концепция магнитного поля.
Для своего метода Африди и его команда представляют, как водители меняют полосу движения на полосу, специально предназначенную для зарядки.
Африди предлагает, что новый метод беспроводной зарядки можно было бы сначала протестировать на дорогах с интенсивным движением или на некоторых дорогах в городах, прежде чем использовать его в более крупных масштабах.
Его команда в настоящее время работает с Toyota Material Handling North America над разработкой беспроводной зарядки для вилочных погрузчиков и мобильных роботов для погрузочно-разгрузочных работ.
Если их проект оправдает ожидания, его можно будет использовать для круглосуточной работы автономных транспортных средств будущего, включая беспилотные грузовики для доставки и складские машины.
