Med trådløs lading kan elektriske biler kjøres for alltid

Forskere har funnet en måte å overføre strøm til et nærliggende bevegelige objekt på en trådløs måte.

Metoden kan ha applikasjoner innen transport, medisinsk utstyr og mer. Hvis elektriske biler kan lade opp mens du kjører ned en motorvei, vil det for eksempel nesten eliminere bekymringer om deres rekkevidde og redusere kostnadene, og kanskje gjøre strøm til vanlig drivstoff for kjøretøy.

"I tillegg til å fremme den trådløse lading av biler og personlige enheter som mobiltelefoner, kan vår nye teknologi utløse roboter i produksjonen, som også er på farten," sier Shanhui Fan, professor i elektroteknikk ved Stanford University og seniorforfatter av studere.

"I teorien kan man kjøre for en ubegrenset tid uten å måtte slutte å lade opp ..."

"Vi må fortsatt øke mengden elektrisitet som overføres for å lade elektriske biler, men vi trenger ikke å skyve avstanden for mye mer, sier han.


innerself abonnere grafikk


Gruppen bygget på eksisterende teknologi utviklet i 2007 på MIT for overføring av elektrisitet trådløst over en avstand av noen få meter til en stasjonær gjenstand. I det nye arbeidet overførte teamet elektrisitet trådløst til en flytende LED-lyspære. Denne demonstrasjonen involverte bare en 1-milliwatt-ladning, mens elektriske biler ofte krever mange kilowatt å operere.

Laget jobber nå med å øke mengden elektrisitet som kan overføres, og justere systemet for å forlenge overføringsavstanden og forbedre effektiviteten.

Går lenger

Trådløs lading vil adressere en stor ulempe ved plug-in elbiler - deres begrensede kjøreområde. Tesla Motors forventer at den kommende modellen 3 skal gå mer enn 200 miles på en enkelt ladning, og Chevy Bolt, som allerede er på markedet, har et annonsert utvalg av 238 miles. Men batterier fra elektriske kjøretøy tar vanligvis flere timer for fullt oppladning. Et charge-as-you-drive-system ville overvinne disse begrensningene.

"I teorien kan man kjøre på ubegrenset tid uten å måtte slutte å lade opp," forklarer Fan. "Håpet er at du vil kunne lade opp din elektriske bil mens du kjører nedover motorveien. En spole i bunnen av kjøretøyet kunne motta strøm fra en serie spoler koblet til en elektrisk strøm innebygd i veien. "

Noen transporteksperter forestiller seg et automatisert motorveisystem der kjøreløse elektriske kjøretøy er trådløst ladet av solenergi eller andre fornybare energikilder. Målet er å redusere ulykker og dramatisk forbedre trafikkstrømmen samtidig som utslippene av klimagasser reduseres.

Trådløs teknologi kan også bistå GPS-navigasjon av førerkasserte biler. GPS er nøyaktig opp til omtrent 35 føtter. For sikkerheten må autonome biler være i midten av banen hvor transmitterspolene skulle være innebygd, noe som gir svært presis posisjonering for GPS-satellitter.

Laget med magneter

Midtre trådløskraftoverføring er basert på magnetisk resonanskobling. Akkurat som store kraftverk genererer vekslende strømmer ved å dreie spiraler av ledning mellom magneter, skaper strøm som beveger seg gjennom ledninger et oscillerende magnetfelt.

Dette feltet forårsaker også elektroner i en nærliggende spole av ledninger for å oscillere, og overfører dermed kraften trådløst. Overføringseffektiviteten blir ytterligere forbedret dersom begge spolene er innstilt til samme magnetiske resonansfrekvens og er plassert i riktig vinkel.

Den kontinuerlige strømmen av elektrisitet kan imidlertid bare opprettholdes dersom noen aspekter av kretsene, som frekvensen, blir manuelt innstilt når objektet beveger seg. Så må energispenningsspolen og mottakerspolen forbli nesten stasjonær, eller enheten må stilles automatisk og kontinuerlig - en betydelig kompleks prosess.

For å takle utfordringen, fjernet forskerholdet radiofrekvenskilden i senderen og erstattet den med en kommersielt tilgjengelig spenningsforsterker og tilbakemelding motstand. Dette systemet viser automatisk riktig frekvens for forskjellige avstander uten behov for menneskelig forstyrrelse.

"Hvis du legger til forsterkeren, blir strømmen svært effektiv overført over det meste av trefotens rekkevidde, og til tross for mottaksspolenes skiftende orientering, sier studentassistent Sid Assawaworrarit, studiens hovedforfatter. "Dette eliminerer behovet for automatisk og kontinuerlig innstilling av ethvert aspekt av kretsene."

Assawaworrarit testet tilnærmingen ved å plassere en LED-pære på mottakspolen. I et konvensjonelt oppsett uten aktiv tuning, vil lysstyrken reduseres med avstand.

I det nye oppsettet forblir lysstyrken konstant som mottakeren flyttet vekk fra kilden med en avstand på omtrent tre meter. Fan-teamet har nylig innlevert en patentsøknad om det siste forskuddet.

Gruppen brukte en off-the-shelf, generell forsterker med en relativt lav effektivitet på ca. 10 prosent. De sier at tilpassede forsterkere kan forbedre effektiviteten til mer enn 90-prosent.

"Vi kan tenke på hvordan vi skal levere strøm ikke bare til våre biler, men til mindre enheter på eller i våre kropper," sier Fan. "For alt som kan ha nytte av dynamisk, trådløs lading, er dette potensielt svært viktig."

TomKat senter for bærekraftig energi i Stanford støttet en del av arbeidet.

{youtube}7nkOgiTxfEs{/youtube}

kilde: Stanford University

Relaterte bøker:

at InnerSelf Market og Amazon