Беспроводные зарядки удобны, но обладают низким КПД. Для зарядки смартфона это не проблема, однако при зарядке аккумулятора электромобиля потери достигают значительных величин, а что ещё хуже — удлиняется время заряда. Учёным из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) удалось преодолеть этот недостаток беспроводных зарядок. Их устройство заряжает батареи электромобиля до 50 % за 20 мин с КПД 96 %.
Источник изображения: ORNL
Свою первую версию беспроводного зарядного устройства учёные создали в 2016 году. Мощность устройства достигала 20 кВт. К 2018 году мощность была повышена до 120 кВт и исследователи занялись оптимизацией процесса передачи энергии от передатчика к приёмнику на электромобиле. В своей основе созданная в ORNL платформа работает так же, как и бытовые беспроводные зарядки: она преобразует электрический ток из сети в высокочастотный переменный ток, что создаёт электромагнитное поле и, тем самым, передаёт энергию на приёмную катушку в электромобиле. Там же происходит обратное преобразование высокочастотного тока в постоянный.
От других подобных систем разработка учёных ORNL отличалась передающими катушками и принципами передачи энергии. Во-первых, передающая катушка была изготовлена из карбида кремния, что позволило сделать её легче и меньше. Во-вторых, система формировала вращающееся электромагнитное поле за счёт работы катушки в многофазном режиме. Доработанная установка мощностью 100 кВт смогла зарядить аккумулятор электромобиля Hyundai Kona менее чем за 20 мин до ёмкости 50 % через воздушный зазор 5 дюймов (12,7 см) с КПД 96 %.
«Наша технология создаёт плотность мощности [передачи энергии] в 8–10 раз выше, чем обычная катушечная технология, и может увеличить уровень заряда аккумулятора на 50 % менее чем за 20 минут, — заявили разработчики. — Этого удалось достичь с помощью многофазных электромагнитных приёмопередающих катушек, поскольку их конструкция обеспечивает максимально высокую плотность мощности для небольших катушек. Вращающиеся магнитные поля, создаваемые этими катушками, повышают выходную мощность установки».
С подобными зарядками пополнять аккумуляторы электромобилей можно будет в местах и во время стоянок, занимаясь чем-то полезным и пополняя при этом ёмкость аккумуляторов просто останавливаясь над указанными зонами с беспроводными передатчиками энергии.