Безжично презареждане: идва напълно безжично бъдеще

Въпреки, че дните на окабеляване на стенен телефон се прекратяват и безжичните интернет връзки са често срещани у дома и в движение, хората все още зависят от кабелите, за да зареждат мобилните си устройства. Моите изследвания и тези на другите в тази област работят за визията за премахване на захранващите кабели чрез презареждане на батериите безжично.

Пионерският електроинженер Никола Тесла първоначално си представяше, че през 90-те години на миналия век предава електроенергия през въздуха без жици. Принципът е подобен на начина, по който радиосигналът преминава от радиостанцията към приемника - електричеството се превръща в електромагнитни вълни, които, когато пристигнат в местоназначението си, се превръщат обратно в електрически сигнали. Системата за безжично зареждане обаче трябва да предава и да получава много повече енергия от радиосигнала.

Към днешна дата основен проблем е колко малко енергия е в състояние да премине дори къси разстояния от няколко сантиметра между предавателя и приемника. Търговските безжични зарядни устройства изискват потребителите да поставят телефоните си директно върху подложка за зареждане; повдигането им, както при отговаряне на телефонно повикване, спира зареждането. Докато изследователите и инженерите от индустрията разработват планове за прехвърляне на мощност на по-дълги разстояния, все още не е възможно да се презареди електрически автомобил само чрез паркиране над зареждащата подложка в настилката на магистрала или в гаража.

По-нататъшен напредък може да бъде значителен: Помислете за пациент, който никога не е трябвало да сменя батерията на пейсмейкъра или пътна система, която може да зарежда електрически превозни средства, докато шофират. Детекторите за дим никога повече няма да се нуждаят от подмяна на батериите; инсталирането на нова лампа в дома може да бъде толкова лесно, колкото да виси картина - и намирането на най-близкия електрически контакт вече няма да е грижа.

Първи подравняване точно така

Връзката между предавател и приемник е от решаващо значение за това колко електричество може да се движи от едно към друго. В идеалния случай - и най-ефективно - честотата, на която се предава мощността, би съответствала на естествената резонансна честота на приемника. Това е нещо като, когато камиони минават покрай къщата ви: Някои от тях вибрират на правилната честота, за да размахат прозорците, но други камиони се изплъзват с лек звук.

За безжично зареждане ключово предизвикателство е да се уверите, че предавателят и приемникът са подредени правилно. Ако не са, честотите им може и да не съвпадат точно, като намаляват значително количеството на прехвърлената енергия - или дори до нула.

Нашата изследователска група работи по разработването на електронни компоненти на зарядни устройства, които могат да бъдат регулирани - като настройка на радио - докато резонансните честоти не съвпаднат. Системите, които могат да бъдат настроени - или, още по-добре, които могат да забележат сами, когато предавателите и приемниците не са точно подравнени, и се настройват автоматично - ще бъдат много по-ефективни.

Например, ако електрическата кола паркира на върха на зарядното устройство, в идеалния случай, приемникът на мощност и предавателят ще се подредят перфектно, в положение да резонират на същата честота. Ако водачът е паркиран под ъгъл, но твърде далеч напред или назад, предаването няма да е толкова ефективно. В този случай, устройството усеща, че мощността не се предава толкова добре, колкото се очаква, и може да регулира компонентите, за да променят честотата на предаването, за да се справят по-добре.

Нашата работа ще бъде приведена в съответствие с други изследвания в други университети, разработване на бързо зареждащи се батерии и високомощна контролна електроника за подобряване на ефективността и плътността на мощността за бързо зареждане. Ще отнеме време, докато цялата тази работа донесе плод, който го прави на търговски пазари, но идва наистина безжично бъдеще.

Тази статия е първоначално публикувана на Разговор от Шашанк Прия. Прочетете оригиналната статия тук.