Новый тип беспроводной системы зарядки может заряжать аккумуляторы электромобилей в 10 раз быстрее, чем самые быстрые доступные беспроводные зарядные устройства, и это так же эффективно, как зарядка вашего автомобиля с помощью сверхбыстрого кабеля.
Согласно заявлению, опубликованному 12 марта, учёные из Национальной лаборатории Ок-Ридж (Oak Ridge National Laboratory, или ORNL) в Теннесси использовали «полифазную катушку электромагнитной связи» с вращающимися магнитными полями для беспроводной зарядки электромабиля Hyundai Kona, расчётный запас хода которого составляет около 261 мили (420 км), при мощности 100 киловатт с эффективностью (КПД) 96%.
Для справки, по данным Министерства транспорта США, самые быстрые кабели для зарядки электромобилей обеспечивают мощность от 50 до 350 кВт, в то время как те, которые подключаются к домашней розетке, имеют выходную мощность всего 1 кВт.
Они использовали свой прототип зарядного устройства диаметром 14 дюймов (36 сантиметров) для передачи энергии электромобилю через 5-дюймовый (13 см) воздушный зазор.
Целью подобных исследований является интеграция беспроводных зарядных устройств на дорогах, например, на парковочных местах. Таким образом, водителям больше не нужно будет подключать свои автомобили к специальной зарядной инфраструктуре с помощью громоздких кабелей.
«Мы достигли самой высокой в мире плотности мощности беспроводной системы зарядки для автомобилей этого класса, — говорится в заявлении Омера Онара (Omer Onar), исследователя ORNL, принимавшего участие в работе. — Наша технология обеспечивает плотность мощности в 8-10 раз выше, чем обычная катушечная технология, и может увеличить уровень заряда аккумулятора на 50% менее чем за 20 минут.»
Беспроводная зарядка существует с 19 века, ещё Никола Тесла (Nikola Tesla) продемонстрировал магнитно-резонансную связь. Создавая магнитное поле, электричество может передаваться по воздуху между передающей и принимающей цепями. Технология в небольших масштабах используется в телефонах и умных часах, но беспроводная зарядка в электромобилях является относительно новой разработкой.
На рынке доступно немного таких продуктов. Например, одна из лучших доступных на данный момент моделей от Plugless Power предлагает беспроводные зарядные станции мощностью от 3,3 до 7,2 кВт, которые могут быть интегрированы в парковочные места.
Другое беспроводное зарядное устройство, созданное компанией WiTricity, выдаёт мощность всего 11 кВт. Для обычной беспроводной зарядки используется большая магнитная петлевая антенна в виде медной катушки, создающая колеблющееся магнитное поле. Благодаря этому в приёмной антенне создаётся ток. Затем каждая из катушек резонирует с одинаковой частотой, отчего мощность может передаваться.
В полифазной катушечной системе электрическая энергия использует более одной переменной фазы переменного тока (ПТ) с использованием двух или более проводящих материалов, которые вращают свои циклы напряжения с фиксированной и определённой фазой между различными волнами.
Это означает, что полифазные электромагнитные катушки передают заряд в нескольких фазах. В результате магнитное поле более равномерно, что позволяет обеспечить более стабильную и высокую передачу мощности при заданном размере, как утверждают учёные из ORNL в статье 2022 года. Полифазные соединители также более эффективны, что означает меньшие потери энергии на больших расстояниях, а также позволяют уменьшить размер катушек для достижения той же скорости зарядки, что и технология с обычными катушками.
Это достижение особенно примечательно, поскольку прототип беспроводного зарядного устройства достаточно мал, чтобы быть практичным, учитывая его размер, говорится в заявлении Онара.
