Med trådlös laddning kan elbilar köra för evigt

Forskare har hittat ett sätt att trådlöst överföra elektricitet till ett närliggande rörelseobjekt.

Metoden kan ha tillämpningar inom transport, medicinsk utrustning och mer. Om elbilar skulle kunna ladda upp när man körde ner en motorväg skulle den till exempel eliminera oro över deras sortiment och sänka kostnaderna, vilket kanske gör el till standardbränsle för fordon.

"Förutom att främja den trådlösa laddningen av fordon och personliga enheter som mobiltelefoner, kan vår nya teknik förhindra robotteknik i tillverkningen, som också är på rörelse", säger Shanhui Fan, professor i elteknik vid Stanford University och seniorförfattare till studie.

"I teorin kan man köra i obegränsad tid utan att behöva sluta ladda ..."

"Vi måste fortfarande öka mängden elektricitet som överförs för att ladda elbilar, men vi kanske inte behöver trycka avståndet för mycket mer, säger han.


innerself prenumerera grafik


Koncernen bygger på befintlig teknik som utvecklats i 2007 hos MIT för att överföra elektricitet trådlöst över ett avstånd av några få meter till ett stationärt objekt. I det nya arbetet överförte laget trådlöst till en rörlig LED-lampa. Den demonstrationen involverade bara en 1-milliwattladdning, medan elbilar ofta kräver tiotals kilowatt att fungera.

Laget jobbar nu med att kraftigt öka den mängd el som kan överföras, och justera systemet för att förlänga överföringsavståndet och förbättra effektiviteten.

Går längre

Trådlös laddning skulle ta itu med en stor nackdel med plug-in elbilar - deras begränsade körområde. Tesla Motors förväntar sig att den kommande modellen 3 ska gå mer än 200 miles på en enda laddning och Chevy Bolt, som redan finns på marknaden, har ett annonserat sortiment av 238 miles. Men batterier från elbilar tar i allmänhet flera timmar för att helt ladda. Ett laddning-som-du-drivsystem skulle övervinna dessa begränsningar.

"I teorin kan man köra i obegränsad tid utan att behöva sluta ladda," förklarar Fan. "Förhoppningen är att du kommer att kunna ladda din elbil medan du kör ner motorvägen. En spole i fordonets botten skulle kunna ta emot el från en serie spolar kopplade till en elektrisk ström inbäddade i vägen. "

Vissa transportexperter ser ett automatiserat motorvägssystem där förare utan el bärs trådlöst av solenergi eller andra förnybara energikällor. Målet är att minska olyckor och dramatiskt förbättra trafikflödet samtidigt som utsläppen av växthusgaser sänks.

Trådlös teknik kan också hjälpa till med GPS-navigering av förare utan bil. GPS är korrekt upp till cirka 35-fötter. För säkerheten måste autonoma bilar ligga i mitten av körfältet där sändarspolen skulle vara inbäddade, vilket ger mycket exakt positionering för GPS-satelliter.

Gjord med magneter

Mid-range trådlös strömöverföring baseras på magnetisk resonanskoppling. Precis som stora kraftverk genererar växlande strömmar genom att rotera trådspolar mellan magneter, skapar el som rör sig genom ledningar ett oscillerande magnetfält.

Detta fält medför också att elektroner i en närliggande trådspole oscillerar och därigenom överför kraften trådlöst. Överföringseffektiviteten förbättras ytterligare om båda spolarna är inställda på samma magnetiska resonansfrekvens och är placerade i rätt vinkel.

Det kontinuerliga flödet av el kan emellertid endast bibehållas om vissa aspekter av kretsarna, såsom frekvensen, manuellt avstäms när föremålet rör sig. Så, antingen energisändningsspolen och mottagarens spole måste förbli nästan stationär, eller enheten måste justeras automatiskt och kontinuerligt - en väsentligt komplex process.

För att ta itu med utmaningen eliminerade forskargruppen radiofrekvenskällan i sändaren och ersatte den med en kommersiellt tillgänglig spänningsförstärkare och återkopplingsresistor. Systemet räknar automatiskt ut den rätta frekvensen för olika avstånd utan att det behövs mänskliga störningar.

"Genom att lägga till förstärkaren kan strömmen överföras mycket effektivt över det mesta av trefotens spår och trots den mottagna spolens ändrade riktning", säger doktorand Sid Assawaworrarit, studiens ledande författare. "Detta eliminerar behovet av automatisk och kontinuerlig avstämning av någon aspekt av kretsarna."

Assawaworrarit testade tillvägagångssättet genom att placera en LED-lampa på mottagarspolen. I en konventionell inställning utan aktiv inställning minskar LED-ljusstyrkan med avstånd.

I den nya inställningen förblev ljusstyrkan konstant när mottagaren flyttade från källan med ett avstånd på cirka tre meter. Fläktens lag ansökte nyligen om en patentansökan för den senaste förskottet.

Gruppen använde en generell förstärkare med en relativt låg effektivitet av ca 10-procent. De säger att skräddarsydda förstärkare kan förbättra effektiviteten till mer än 90-procent.

"Vi kan tänka på hur man ska leverera el inte bara till våra bilar, men till mindre enheter på eller i våra kroppar, säger Fan. "För allt som kan dra nytta av dynamisk, trådlös laddning, är detta potentiellt mycket viktigt."

Tomkats centrum för hållbar energi i Stanford stödde en del av arbetet.

{youtube}7nkOgiTxfEs{/youtube}

Källa: Stanford University

Relaterade böcker:

at InnerSelf Market och Amazon