مع شحن لاسلكي ، يمكن أن السيارات الكهربائية إلى الأبد

لقد وجد العلماء طريقة لنقل الكهرباء لاسلكياً إلى جسم متحرك قريب.

قد تحتوي الطريقة على تطبيقات في وسائل النقل والأجهزة الطبية والمزيد. إذا استطاعت السيارات الكهربائية إعادة الشحن أثناء القيادة على الطريق السريع ، على سبيل المثال ، فإنها ستقضي على المخاوف بشأن نطاقها وتخفض تكلفتها ، وربما تجعل الكهرباء الوقود القياسي للسيارات.

يقول شانوي فان ، أستاذ الهندسة الكهربائية بجامعة ستانفورد وكبير مؤلفي هذا: "بالإضافة إلى تطوير الشحن اللاسلكي للمركبات والأجهزة الشخصية مثل الهواتف الجوالة ، فإن تقنياتنا الجديدة قد تعمل على تفكيك الروبوتات في التصنيع ، والتي هي أيضًا في حالة تحرك". دراسة.

"من الناحية النظرية ، يمكن للمرء أن يدفع لفترة غير محدودة من الزمن دون الحاجة إلى التوقف لإعادة الشحن ..."

ويقول: "ما زلنا بحاجة إلى زيادة كمية الكهرباء التي يتم نقلها لشحن السيارات الكهربائية ، لكننا قد لا نحتاج إلى دفع المسافة أكثر من ذلك بكثير".


رسم الاشتراك الداخلي


المجموعة مبنية على تقنية موجودة تم تطويرها في 2007 في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لنقل الكهرباء لاسلكياً على مسافة بضعة أقدام إلى جسم ثابت. في العمل الجديد ، نقل الفريق الكهرباء لاسلكياً إلى مصباح LED متحرك. وقد انطوت هذه المظاهرة على شحن 1-milliwatt فقط ، بينما تتطلب السيارات الكهربائية في كثير من الأحيان عشرات الكيلوات لتشغيلها.

ويعمل الفريق الآن على زيادة كمية الكهرباء التي يمكن نقلها بشكل كبير ، وتعديل النظام لتوسيع مسافة النقل وتحسين الكفاءة.

الذهاب أبعد

سوف تتعامل الشحنات اللاسلكية مع عيب كبير في السيارات الكهربائية التي تعمل بالكهرباء - وهي نطاق القيادة المحدود. وتتوقع تسلا موتورز أن يتجاوز الطراز 3 القادم أكثر من 200 ميلاً في عملية شحن واحدة ، كما أن سيارة Chevy Bolt ، الموجودة بالفعل في السوق ، لديها نطاق معلن عنها من 238 miles. لكن بطاريات السيارات الكهربائية تستغرق عادةً عدة ساعات لإعادة شحنها بالكامل. سوف يتغلب نظام الشحن أثناء الدفع على هذه القيود.

"من الناحية النظرية ، يمكن للمرء أن تدفع لفترة غير محدودة من الزمن دون الحاجة إلى التوقف لإعادة الشحن ،" يشرح فان. "يكمن الأمل في قدرتك على شحن سيارتك الكهربائية أثناء القيادة على الطريق السريع. يمكن أن يتلقى الملف في الجزء السفلي من السيارة الكهرباء من سلسلة ملفات متصلة بتيار كهربائي مضمن في الطريق. "

يتصور بعض خبراء النقل نظامًا آليًا للطرق السريعة حيث يتم شحن المركبات الكهربائية بدون سائق لاسلكيًا بالطاقة الشمسية أو غيرها من مصادر الطاقة المتجددة. وسيكون الهدف هو الحد من الحوادث وتحسين تدفق حركة المرور بشكل كبير مع خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

التكنولوجيا اللاسلكية يمكن أن تساعد أيضا في تحديد المواقع الملاحة من السيارات بدون سائق. نظام تحديد المواقع العالمي دقيق بدقة تصل إلى حوالي 35 قدمًا. من أجل السلامة ، يجب أن تكون السيارات المستقلة في وسط الحارة حيث تكون ملفات اللف جزءا لا يتجزأ ، مما يوفر تموضع دقيق للغاية للأقمار الصناعية لنظام GPS.

مصنوعة من المغناطيس

يعتمد النقل اللاسلكي المتوسط ​​المدى على اقتران الرنين المغنطيسي. وكما تولد محطات توليد الطاقة الرئيسية تيارات متناوبة عن طريق تدوير ملفات الأسلاك بين المغناطيسات ، فإن الكهرباء التي تتحرك عبر الأسلاك تخلق مجالًا مغناطيسيًا متذبذبًا.

كما يتسبب هذا المجال في أن تتأرجح الإلكترونات الموجودة في ملف قريب من الأسلاك ، وبالتالي نقل الطاقة لاسلكياً. يتم تحسين كفاءة النقل أكثر إذا تم ضبط الملفين على نفس تردد الرنين المغناطيسي ويتم وضعهما على الزاوية الصحيحة.

ومع ذلك ، يمكن الحفاظ على التدفق المستمر للكهرباء فقط إذا تم ضبط بعض جوانب الدوائر ، مثل التردد ، يدويًا أثناء تحرك الكائن. لذا ، يجب أن يظل ملف اللفائف وملف المستقبِل للطاقة ثابتًا تقريبًا ، أو يجب ضبط الجهاز تلقائيًا وبشكل مستمر - عملية معقدة بشكل كبير.

وللتصدي لهذا التحدي ، أزال فريق البحث مصدر التردد الراديوي في المرسل واستبدله بمكبر صوتي متوافر تجاريًا ومقاوم للرد. يقوم هذا النظام تلقائيًا بتحديد التكرار الصحيح للمسافات المختلفة دون الحاجة إلى تدخل الإنسان.

يقول سيد سوراويوراريت ، الباحث الرئيسي في الدراسة: "إن إضافة مكبر للصوت يسمح بنقل الطاقة بكفاءة عالية عبر معظم نطاق ثلاثة أقدام وعلى الرغم من الاتجاه المتغير لملف الاستلام". "هذا يلغي الحاجة إلى ضبط تلقائي ومستمر لأي جانب من جوانب الدوائر".

اختبار Assawaworrarit النهج عن طريق وضع لمبة LED على ملف الاستقبال. في الإعداد التقليدي دون ضبط نشط ، سوف يقلل سطوع LED مع المسافة.

في الإعداد الجديد ، ظل السطوع ثابتًا حيث ابتعد جهاز الاستقبال عن المصدر بمسافة حوالي ثلاثة أقدام. قدم فريق فان مؤخرا طلب براءة اختراع للحصول على أحدث تقدم.

استخدمت المجموعة مضخمًا للأغراض العامة الجاهزة مع كفاءة منخفضة نسبيًا تبلغ حوالي 10 في المائة. ويقولون مكبرات الصوت المصنوعة خصيصا يمكن تحسين هذه الكفاءة لأكثر من 90 في المئة.

تقول فان: "يمكننا إعادة التفكير في كيفية توصيل الكهرباء ليس فقط لسياراتنا ، ولكن للأجهزة الأصغر في أجسامنا أو في أجسادنا". "بالنسبة لأي شيء يمكن أن يستفيد من الشحن الديناميكي اللاسلكي ، من المحتمل أن يكون هذا مهمًا جدًا".

دعم مركز TomKat للطاقة المستدامة في جامعة ستانفورد جزءًا من العمل.

{youtube} 7nkOgiTxfEs {/ youtube}

المصدر جامعة ستانفورد

كتب ذات صلة:

at سوق InnerSelf و Amazon