Bezprzewodowe ładowanie: nadchodzi całkowicie bezprzewodowa przyszłość

Chociaż czasy stacjonarnych telefonów ściennych dobiegają końca, a bezprzewodowe połączenia internetowe są powszechne w domu i poza nim, ludzie wciąż są uzależnieni od kabli do ładowania urządzeń mobilnych. Moje badania, a także inne badania w tej dziedzinie, zmierzają ku wizji usuwania kabli zasilających przez bezprzewodowe ładowanie baterii.

Pionierski inżynier elektryk Nikola Tesla po raz pierwszy wyobrażał sobie przesyłanie energii elektrycznej w powietrzu w latach 90. XIX wieku. Zasada jest podobna do sposobu, w jaki sygnał radiowy dociera ze stacji radiowej do odbiornika - energia elektryczna jest zamieniana na fale elektromagnetyczne, które po dotarciu do miejsca przeznaczenia są zamieniane z powrotem na sygnały elektryczne. Bezprzewodowy system ładowania musiałby jednak przesyłać i odbierać znacznie więcej energii niż sygnał radiowy.

Do tej pory głównym problemem było to, jak mała moc jest w stanie przekroczyć nawet krótkie odległości kilku centymetrów między nadajnikiem a odbiornikiem. Dostępne w handlu ładowarki bezprzewodowe wymagają, aby użytkownicy umieszczali swoje telefony bezpośrednio na podstawce ładującej; podnoszenie ich, jak w przypadku odbierania połączenia telefonicznego, zatrzymuje ładowanie. Podczas gdy naukowcy i inżynierowie przemysłowi opracowują plany przeniesienia mocy na większe odległości, nie jest jeszcze możliwe doładowanie samochodu elektrycznego po prostu przez parkowanie go nad podkładką ładującą na chodniku miejsca odpoczynku na autostradzie lub w garażu domowym.

Dalszy postęp może być znaczący: pomyśl o pacjencie, który nigdy nie musiał wymieniać baterii rozrusznika lub systemu drogowego, który mógłby ładować pojazdy elektryczne podczas jazdy. Czujki dymu mogą już nigdy nie wymagać wymiany baterii; zainstalowanie nowej lampy w domu może być tak proste, jak powieszenie obrazu - a znalezienie najbliższego gniazdka elektrycznego nie będzie już problemem.

Pierwsze wyrównanie w sam raz

Połączenie między nadajnikiem mocy a odbiornikiem ma kluczowe znaczenie dla ilości energii elektrycznej, która może przemieszczać się z jednego do drugiego. Idealnie - i najskuteczniej - częstotliwość, przy której moc jest przesyłana, pasowałaby do naturalnej częstotliwości rezonansowej odbiornika. To tak, jakby ciężarówki jechały obok twojego domu: niektóre z nich wibrują z odpowiednią częstotliwością, by grzechotać przez okna, ale inne ciężarówki prześlizgują się z ledwo słyszalnym dźwiękiem.

W przypadku ładowania bezprzewodowego kluczowym wyzwaniem jest upewnienie się, że nadajnik i odbiornik są odpowiednio ustawione. Jeśli nie, ich częstotliwości mogą się nie zgadzać dokładnie, zmniejszając znacznie moc przekazywaną - lub nawet do zera.

Nasza grupa badawcza pracuje nad opracowaniem elektronicznych komponentów ładowarek, które można regulować - np. Strojenie radia - aż częstotliwości rezonansowe się dopasują. Systemy, które można dostroić - lub, jeszcze lepiej, mogą same zauważyć, kiedy nadajniki i odbiorniki nie są dokładnie ustawione i dostroić się automatycznie - będą znacznie bardziej wydajne.

Na przykład, jeśli samochód elektryczny zaparkuje na ładowarce, idealnie, odbiornik mocy i nadajnik będą idealnie ustawione w linii, aby rezonować z tą samą częstotliwością. Jeśli kierowca zaparkował pod kątem lub zbyt daleko do przodu lub do tyłu, skrzynia biegów nie będzie tak skuteczna. W takim przypadku urządzenie wykrywa, że ​​moc nie jest przesyłana tak, jak oczekiwano, i może dostosować komponenty, aby zmienić częstotliwość transmisji, aby zrobić to lepiej.

Nasze prace będą dostosowane do innych badań prowadzonych na innych uniwersytetach, opracowując szybko ładujące się akumulatory i elektronikę sterującą o dużej mocy w celu poprawy wydajności i gęstości mocy w celu szybkiego ładowania. To wszystko zajmie trochę czasu, aby wszystkie te prace przyniosły owoce, które trafią na rynki komercyjne, ale nadchodzi prawdziwie bezprzewodowa przyszłość.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w rozmowie Shashank Priya. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.