Беспроводные устройства для зарядки аккумуляторных батарей электрических автомобилей, предназначенные для установки в гаражах и парковках, уже были представлены компанией Siemens. Однако они лишь повышают удобство практического использования электрического автомобиля, но не способны побороть главный его недостаток – малый запас хода. Радикальным решением данной проблемы является подпитка электромобилей во время движения с использованием уникальной системы.
Инженерами и физиками была создана специальная компьютерная модель, которая детально описывает систему передачи электрической энергии без использования проводов от поверхности дороги к электромобилю, находящемуся в движении. Проведенные исследование однозначно указывают на работоспособность предложенной схемы, а также позволили создать оптимальный и рациональный дизайн размещения ее узлов.
Уникальную дорогу, которая могла бы самостоятельно подпитывать автомобили с электрической силовой установкой, создал вместе со своими коллегами из Стэндфордского университета Shanhui Fan (Шаньхуэй Фань).
Авторы устройства решили, что для эффективной зарядки батарей электромобиля, который движется с приличной скоростью по загородной трассе, необходимо использовать систему, способную передать 10 кВт электрической энергии на расстояние до двух метров.
Очевидно, что для преодоления ускорений и подъемов будет необходимо получать дополнительное питание от аккумуляторных батарей. Вместе с тем, цепочка передатчиков электричества под асфальтом могла бы придать электрическому автостроению новое дыхание.
Потенциальная возможность совершения длительного безостановочного движения на электрическом автомобиле делает данную концепцию замечательной, поэтому проект никогда не испытывал особенных трудностей в финансовом обеспечении. Более того, двигаясь длительное время на электрическом автомобиле по специальной дороге вы не только не израсходуете запас аккумуляторных батарей, но и сможете пополнить его.
Так или иначе, справедливым будет пояснить, что сама идея беспроводной передачи энергии для зарядки аккумуляторных батарей электрических автомобилей уже долгое время рассматривается учеными, как перспективная, однако практической реализации она пока не получила. Лучших результатов на этом поприще добились корейцы, представившие свою систему OLEV.
Однако корейская разработка имеет существенный недостаток – система ориентирована на зарядку автомобиля, движущегося с низкой скоростью. Именно поэтому система дебютировала в развлекательном парке, а не на реальной дороге. Использовать преимущества корейской системы в условиях города можно лишь на перекрестках, у лежачих полицейских и так далее, то есть в местах, где автомобиль вынужден медленно двигаться.
Новаторы из Стэнфорда посчитали, что современного развития технологий вполне достаточно для реализации передачи электричества на электромобили, движущиеся с довольно высокой скоростью.
Видение ведущего ученого заключается в возможности свободной поездки на большие расстояния с использованием экологически безопасного и энергетически эффективного электромобиля. Более того, он убежден, что крупномасштабное развертывание системы затронет не только реконструкцию автомобильных дорог, но также может быть использовано за пределами транспорта.
Дистанционную передачу электрической энергии на борт автомобиля предлагается осуществлять за счет использования технологии резонансной магнитной связи. Данная схема предусматривает передачу энергии осциллирующим магнитным полем, которое возникает между двумя катушками, работающими на определенной частоте.
Данный метод нечто большее, чем банальный трансформатор или сочетание приемника и электромагнитного излучателя. Поток, передаваемый таким методом, может восприниматься только точно настроенной катушкой.
Еще в далеком две тысячи седьмом году учеными из Массачусетского технологического института было осуществлено дистанционное питание электрической энергией шестидесяти ваттной лампы с использованием данного метода на расстоянии более двух метров. Данный проект позднее вылился в рождение WiTricity – компании, занимающейся внедрением и разработкой бытовых систем, подразумевающих беспроводную передачу электрической энергии. Приемниками энергии могут быть как бытовые приборы, так и электрические автомобили, припаркованные у дома.
В новой работе физиками были рассмотрены варианты возможной взаимной ориентации передающих и приемных катушек, а также была произведена интеграция в схему металлических пластин. Данные пластины непосредственным образом влияют на режим работы обмоток, связанных магнитным резонатором, благодаря чему позволяет значительно сократить ненужные потери передаваемой энергии.
Согласно результата, полученного исследователями, при частоте изменения поля передачи в 10 МГц при соблюдении физических размеров катушек в диапазоне 0.6-0.8 метров, эффективность установки превышает девяноста семь процентов при передаче энергии на расстояние два метра.
Система OLEV, ранее упоминаемая в статье, при лучшем стечении обстоятельств обеспечивает лишь восемьдесят процентов эффективности, что достижимо лишь при поддержании чрезвычайно малого зазора между приемником и передатчиком. На практике же эффективность системы не превышает семидесяти четырех процентов.
Стэндфордские ученые уже подали заявку на получение патента и намерены серьезно заняться развитием и оптимизации разработанной системы. В ближайшие планы группы ученых входит строительство лабораторного прототипа системы, а в последующем – испытание системы передачи энергии по воздуху в реальных условиях. Еще предстоит большое количество исследований по выявлению влияния магнитно-резонансной передачи электрической энергии на организм человека и животных, а также электронику автомобиля, мобильные устройства и пластиковые карточки.
Сеть электромагнитных катушек, смонтированных в дорожное покрытие, может быть использована не только для эффективной передачи электрической энергии. При помощи специальных датчиков бортовой компьютер автомобиля способен следить за положением автомобиля на полосе движения и при необходимости позиционировать его строго по центру. Это пригодилось бы создателям систем автоматизированного вождения. {odnaknopka}