Група дослідників із Корнельського університету на чолі з доцентом Хуррамом Афріді вперше розробила новий метод бездротової зарядки для електромобілів, надихнувшись його роботою у NASA
Новий підхід, заснований на методах NASA для відправлення даних у далекий космос, може зробити революцію в інфраструктурі електромобілів, дозволивши електромобілям та автономним машинам заряджатися під час руху.
Концепція бездротової зарядки перегукується з 1890-ми роками, коли Нікола Тесла вразив публіку, використовуючи змінні електричні поля для освітлення відключених від розетки люмінесцентних ламп. З тих пір концепція показала себе перспективною для бездротової зарядки автомобілів. Швеція нині працює над локалізованим проектом, але він ще не реалізований.
Концепція, яка досі набула найбільшого поширення, використовує змінні магнітні поля, що генеруються за допомогою існуючих електричних струмів уздовж дороги.
Основна проблема цього методу полягає в тому, що магнітні поля є громіздкими, і їх необхідно контролювати, щоб вони не шкодили пасажирам або не нагрівали арматурні стрижні на дорозі.
Тим часом, ферит, матеріал, що використовується для спрямування полів, тендітний, дорогий і втрачає багато енергії при швидкій зміні магнітних полів.
Хуррам Афріді, доцент кафедри електротехніки та обчислювальної техніки Інженерного коледжу Корнельського університету, знайшов вирішення цих проблем, натхненний космічним зв’язком.
«Бездротова передача енергії заснована на тій самій базовій фізиці, яка використовується для надсилання повідомлень за допомогою радіохвиль на космічні кораблі в глибокому космосі, такі як «Вояджер», – сказав Афріді. «За винятком того, що зараз ми посилаємо набагато більше енергії на набагато короткі відстані автомобілів, що рухаються».
Афріді у Каліфорнійському технологічному інституті працював з Лабораторією реактивного руху NASA у складі команди, що розробила передавач на 8 та 32 ГГц супутника SURFSAT 1.
Пізніше в Массачусетському технологічному інституті Афріді переключився на вивчення силової електроніки, яка працює на набагато нижчих частотах за більш високих рівнів потужності.
Для свого нового підходу до бездротової зарядки на дорогах Афріді по суті адаптував оригінальну демонстрацію бездротової потужності Миколи Тесла, використовуючи набагато більш високу частоту, а також потужність.
Дорожня система бездротової зарядки
Для свого методу Африді та його команда уявляють, як водії змінюють смугу руху на спеціально позначену смугу для заряджання під час руху.
Команда дослідників розробила систему, в якій використовуються пари ізольованих металевих пластин, що розміщуються на дорозі. Вони підключені до лінії електропередачі через узгоджувальну мережу та високочастотний інвертор.
Ці пластини створюють електричні поля, що коливаються, які притягують і відштовхують заряди в металевих пластинах, прикріплених до нижньої частини рухомих транспортних засобів. Потім високочастотний струм запускається і випрямляється через ланцюг транспортного засобу, де він заряджає акумулятор транспортного засобу :
Оскільки електричні поля, створювані легкодоступними напругами, є слабкими, Афріді та його команда збільшили напругу для своєї системи та використовували її на дуже високих частотах, щоб досягти більш високої передачі потужності.
Їхня система не вимагає таких матеріалів, як ферит, і може працювати на набагато більш високих частотах. Він також менший, легший і вбудовується в проїзну частину, що робить його більш життєздатним варіантом, ніж концепція магнітного поля.
Для свого методу Африді та його команда уявляють, як водії змінюють смугу руху на смугу, спеціально призначену для заряджання.
Афріді пропонує, що новий метод бездротової зарядки можна було б спочатку протестувати на дорогах з інтенсивним рухом або на деяких дорогах у містах, перш ніж використовувати його у більших масштабах.
Його команда в даний час працює з Toyota Material Handling North America над розробкою бездротової зарядки для вилкових навантажувачів та мобільних роботів для вантажно-розвантажувальних робіт.
Якщо їхній проект виправдає очікування, його можна буде використовувати для цілодобової роботи автономних транспортних засобів майбутнього, включаючи безпілотні вантажівки для доставки та складські машини.