Bezdrátové dobíjení: Úplně bezšňůrová budoucnost přichází

Ačkoli dny hardwarových nástěnných telefonů končí a bezdrátová připojení k internetu jsou běžná doma i na cestách, lidé jsou stále závislí na kabelech, aby mohli nabíjet mobilní zařízení. Můj výzkum, stejně jako výzkum ostatních v této oblasti, pracuje na vizi odstraňování bezdrátových napájecích kabelů.

Průkopnický elektrotechnik Nikola Tesla si v 90. letech představoval, že vysílá elektřinu vzduchem bez drátů. Princip je podobný tomu, jak se rádiový signál dostává z rozhlasové stanice do vašeho přijímače - elektřina je přeměněna na elektromagnetické vlny, které, když dorazí na místo určení, jsou převedeny zpět na elektrické signály. Bezdrátový nabíjecí systém by však musel přenášet a přijímat mnohem více energie než rádiový signál.

K dnešnímu dni je hlavním problémem, jak málo energie dokáže překonat i krátké vzdálenosti několika centimetrů mezi vysílačem a přijímačem. Komerčně dostupné bezdrátové nabíječky vyžadují, aby uživatelé umístili své telefony přímo na nabíjecí podložku; Nabíjení se zastaví, stejně jako při příjmu hovoru. Zatímco výzkumní pracovníci a průmysloví inženýři vyvíjejí plány na přenos energie na delší vzdálenosti, není ještě možné dobít elektrický vůz jednoduše tak, že ho zaparkujete nad nabíjecí podložkou v chodníku odpočívadla nebo domácí garáže.

Další pokrok by mohl být významný: Přemýšlejte o pacientovi, který nikdy nepotřeboval vyměnit baterii kardiostimulátoru nebo o silniční systém, který by mohl během jízdy nabíjet elektrická vozidla. Detektory kouře by už nikdy nemusely vyměnit své baterie; instalace nové lampy v domě by mohla být tak snadná, jak visí obraz - a nalezení nejbližší elektrické zásuvky by už nebylo starostí.

Získání Zarovnání Právo

Spojení mezi vysílačem výkonu a přijímačem je rozhodující pro to, kolik elektřiny se může pohybovat z jednoho na druhý. V ideálním případě - a nejefektivněji - frekvence, kterou je výkon přenášen, by odpovídala přirozené rezonanční frekvenci přijímače. Je to něco, jako když kamiony jezdí u vašeho domu: Někteří z nich vibrují na správném kmitočtu, aby mohli rachotit okna, ale jiné nákladní vozy proklouznou sotva zvukem.

Pro bezdrátové nabíjení je klíčovou výzvou zajistit, aby byly vysílač a přijímač správně seřazeny. Pokud tomu tak není, jejich kmitočty se nemusí přesně shodovat, čímž se výrazně sníží výkon přenesený - nebo dokonce na nulu.

Naše výzkumná skupina pracuje na vývoji elektronických součástek nabíječek, které mohou být nastaveny - například laděním rádia - až do doby, než se rezonanční frekvence přizpůsobí. Systémy, které lze vyladit - nebo ještě lépe, které si mohou všimnout sami, když vysílače a přijímače nejsou přesně sladěny a automaticky se naladí - budou mnohem efektivnější.

Například, pokud elektrické auto zaparkuje na horní části nabíječky baterií, v ideálním případě by napájecí přijímač a vysílač dokonale zapadly do polohy, aby rezonovaly na stejné frekvenci. Pokud řidič zaparkuje pod úhlem, nebo příliš dopředu nebo dozadu, převodovka nebude tak účinná. V takovém případě přístroj zjistí, že výkon není přenášen tak, jak se očekávalo, a může upravit komponenty tak, aby měnily frekvenci přenosu, aby tak bylo lepší.

Naše práce bude v souladu s dalším výzkumem na jiných univerzitách, vývojem rychle nabíjených baterií a vysoce výkonné řídicí elektroniky pro zvýšení účinnosti a hustoty výkonu pro rychlé nabíjení. Bude to nějakou dobu trvat, než všechno, co bude fungovat, přinese ovoce, které z něj učiní komerční trhy, ale skutečně přichází opravdu bezmezná budoucnost.

Tento článek byl původně publikován na Konverzaci Shashank Priya. Přečtěte si originální článek zde.