Brezžično polnjenje: Prihaja popolnoma brezžična prihodnost

Čeprav se dnevi ožičenih stenskih telefonov končajo in so brezžične internetne povezave običajne doma in na poti, so ljudje še vedno odvisni od kablov za polnjenje svojih mobilnih naprav. Moje raziskave in raziskave drugih na tem področju si prizadevajo za vizijo odstranjevanja napajalnih kablov z brezžičnim polnjenjem baterij.

Pionirski inženir elektrotehnike Nikola Tesla je najprej predstavljal prenos električne energije po zraku brez žic v 90. letih 19. stoletja. Načelo je podobno načinu, kako radijski signal prehaja iz radijske postaje na vaš sprejemnik - električna energija se pretvori v elektromagnetne valove, ki se, ko pridejo na cilj, pretvorijo nazaj v električne signale. Sistem brezžičnega polnjenja pa bi moral oddajati in sprejemati veliko več energije kot radijski signal.

Do danes je bil glavni problem to, kako malo moči lahko prečka tudi kratke razdalje nekaj centimetrov med oddajnikom in sprejemnikom. Komercialno dostopni brezžični polnilniki zahtevajo od uporabnikov, da svoje telefone postavijo neposredno na polnilno blazinico; dviganje, kot pri sprejemanju telefonskega klica, ustavi polnjenje. Medtem ko raziskovalci in industrijski inženirji razvijajo načrte za prenos moči na daljše razdalje, električnega avtomobila še ni mogoče napolniti samo s parkiranjem nad polnilno ploščico na tlaku počivališča avtoceste ali domače garaže.

Nadaljnji napredek bi lahko bil pomemben: razmislite o pacientu, ki ni nikoli potreboval zamenjave baterije srčnega spodbujevalnika ali cestnega sistema, ki bi lahko polnil električna vozila med vožnjo. Detektorji dima morda nikoli več ne potrebujejo zamenjave baterij; namestitev nove svetilke v domu je lahko tako preprosta kot obešanje slike - in iskanje najbližje električne vtičnice ne bi bilo več skrb.

Uskladitev je prav

Povezava med močnostnim oddajnikom in sprejemnikom je ključnega pomena za to, koliko električne energije se lahko premika iz ene v drugo. V idealnem primeru - in najbolj učinkovito - frekvenca, ki se prenaša pri moči, bi ustrezala naravni resonančni frekvenci sprejemnika. Nekako tako, ko gredo tovornjaki ob vaši hiši: nekateri od njih vibrirajo na pravi frekvenci, da bi zmečkali vaša okna, drugi tovornjaki pa zdrsnejo komaj z zvokom.

Pri brezžičnem polnjenju je ključni izziv zagotoviti, da sta oddajnik in sprejemnik pravilno poravnana. Če niso, se njihove frekvence morda ne ujemajo natančno, tako da se količina moči, ki se prenaša bistveno - ali celo na nič.

Naša raziskovalna skupina se ukvarja z razvojem elektronskih komponent polnilnikov, ki jih je mogoče prilagoditi - kot je uglaševanje radia -, dokler se resonančne frekvence ne ujemajo. Sistemi, ki jih je mogoče prilagoditi - ali še bolje, ki jih lahko sami opazimo, ko oddajniki in sprejemniki niso popolnoma usklajeni, in se samodejno prilagajajo - bodo veliko bolj učinkoviti.

Na primer, če električni avtomobil parkira na vrhu polnilnika baterij, bi bilo idealno, da bi se sprejemnik moči in oddajnik popolnoma ujemala, da bi se lahko odzvala na isti frekvenci. Če je voznik parkiran pod kotom, čeprav ali predaleč naprej ali nazaj, menjalnik ne bo tako učinkovit. V tem primeru naprava zazna, da se moč ne prenaša tako dobro, kot je bilo pričakovano, in lahko prilagodi komponente tako, da spreminjajo frekvenco prenosa, da bi bilo bolje.

Naše delo bo usklajeno z drugimi raziskavami na drugih univerzah, z razvojem hitro polnilnih baterij in nadzorne elektronike velike moči za izboljšanje učinkovitosti in gostote moči za hitro polnjenje. Potrebno bo nekaj časa, da bo vse to delo prineslo plod, ki ga bo prineslo na komercialne trge, toda prihaja resnično brezžična prihodnost.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru Shashanka Priye. Preberite izvirni članek tukaj.