Бездротової зарядки: абсолютно бездротового майбутнього

Хоча дні жорстких настінних телефонів закінчуються, а бездротове підключення до Інтернету поширене вдома і в дорозі, люди все ще залежать від шнурів для заряджання своїх мобільних пристроїв. Мої дослідження, а також дослідження інших в цій галузі, працюють над баченням видалення шнурів живлення шляхом бездротового підзарядки батарей.

Піонерський інженер-електрик Нікола Тесла вперше уявив, що передає електрику через повітря без проводів у 1890-х. Принцип подібний до того, як радіосигнал потрапляє з радіостанції на приймач - електроенергія перетворюється в електромагнітні хвилі, які, коли вони прибувають до місця призначення, перетворюються назад в електричні сигнали. Бездротова система зарядки, однак, повинна передавати і отримувати набагато більше енергії, ніж радіосигнал.

На сьогоднішній день основною проблемою є те, наскільки мало енергії здатне перетнути навіть короткі відстані в декілька сантиметрів між передавачем і приймачем. Комерційно доступні бездротові зарядні пристрої вимагають, щоб користувачі розміщували свої телефони безпосередньо на зарядній панелі; піднімаючи їх, як і при відповіді на телефонний дзвінок, зупиняє зарядку. Незважаючи на те, що дослідники та інженери промисловості розробляють плани передачі електроенергії на великі відстані, ще неможливо зарядити електричний автомобіль, просто паркувавши його над зарядним майданчиком у тротуарі зони відпочинку або дому.

Подальший прогрес може бути значним: Подумайте про пацієнта, який ніколи не потребував заміни батареї кардіостимулятора або дорожньої системи, яка могла б заряджати електричні транспортні засоби під час їзди. Детектори диму ніколи більше не потребуватимуть заміни батарей; встановлення нової лампи в будинку може бути таким же простим, як підвішування зображення - і знайти найближчу електричну розетку більше не буде турботою.

Отримання вирівнювання просто правильно

Зв'язок між силовим передавачем і приймачем має вирішальне значення для того, скільки електроенергії може рухатися від одного до іншого. В ідеалі - і найефективніше - частота, за якою передається потужність, відповідає природній резонансній частоті приймача. Це як коли вантажівки їдуть по вашому будинку: деякі з них вібрують на правильній частоті, щоб тріскати вікна, але інші вантажівки проскочують з ледве звуком.

Для бездротової зарядки основним завданням є переконання, що передавач і приймач встановлені належним чином. Якщо вони не є, їхні частоти можуть не збігатися точно, зменшуючи кількість переданої потужності - або навіть до нуля.

Наша дослідницька група працює над розробкою електронних компонентів зарядних пристроїв, які можна регулювати - як і налаштування радіо - до тих пір, поки резонансні частоти не зрівняються. Системи, які можна налаштувати - або, що ще краще, вони можуть помітити самостійно, коли передавачі та приймачі не точно вирівняні, і налаштовуються автоматично - будуть набагато ефективнішими.

Наприклад, якщо електричний автомобіль парків на верхній частині зарядного пристрою батареї, в ідеалі, приймач і передавач потужності б вибудувати ідеально, в положенні, щоб резонувати на тій же частоті. Якщо водій припаркований під кутом, але занадто далеко вперед або назад, трансмісія не буде такою ж ефективною. У цьому випадку пристрій відчуває, що потужність не передається так само, як очікувалося, і може регулювати компоненти, щоб змінювати частоту передачі, щоб зробити її кращою.

Наша робота буде узгоджуватися з іншими дослідженнями в інших університетах, розробляючи швидкозарядні акумулятори та високоефективну електроніку для підвищення ефективності та щільності потужності для швидкої зарядки. Потрібен час для того, щоб вся ця робота приносила свої плоди, що перетворюється на комерційні ринки, але дійсно бездротове майбутнє настає.

Ця стаття спочатку була опублікована на бесіді Шашанка Прия. Читайте оригінальну статтю тут.