Китайські дослідники розробили бездротову зарядку для електромобілів потужністю 20 кВт. Нова система продемонструвала ККД 98,51% і може змінити звичний процес заряджання.
Міжнародна команда науковців за участю Китайської академії наук, Міського університету Гонконгу та Кембридзького університету представила нову технологію індукційного заряджання електромобілів. Її головна особливість полягає у високій ефективності передавання енергії без використання кабелю.
Розробка орієнтована не лише на звичайні електромобілі, а й на автономний транспорт. У перспективі автомобіль зможе самостійно припаркуватися над зарядною платформою та розпочати поповнення акумулятора без участі людини.
Додайте GSMinfo до джерел у Google News Щоб бачити наші публікації у своїй стрічці новинБездротова зарядка для електромобілів стала ефективнішою
Принцип роботи нової системи нагадує бездротове заряджання смартфонів, але реалізований у значно більших масштабах.
Одна індукційна котушка розташовується у спеціальній платформі на паркувальному місці, а друга встановлюється під днищем автомобіля. Енергія передається між ними за допомогою змінного магнітного поля.
Водієві достатньо правильно припаркувати машину над платформою. Під’єднувати кабель, відкривати зарядний порт або виконувати додаткові дії не потрібно.
Потужність розробленої системи становить 20 кВт. Це значно менше, ніж у сучасних швидкісних зарядних станцій постійного струму, які можуть видавати сотні кіловатів. Однак для домашнього заряджання, паркінгів та автономних транспортних засобів такої потужності може бути цілком достатньо.
Найцікавішим результатом випробувань став коефіцієнт корисної дії на рівні 98,51%. Це свідчить про надзвичайно низькі втрати безпосередньо під час бездротового передавання електроенергії.
Новий матеріал дозволив скоротити втрати енергії на 63%
Основною технічною особливістю розробки став новий тип магнітного осердя.
У традиційних індукційних зарядних пристроях використовують феритові матеріали, які допомагають спрямовувати магнітний потік між котушками. Проте зі збільшенням потужності виникають проблеми з нагріванням, втратами енергії та розмірами конструкції.
Науковці запропонували замінити звичайний ферит нанокристалічним сплавом на основі заліза. Його властивості вдалося покращити завдяки спеціальній термічній обробці під механічним напруженням.
Такий підхід дозволив зменшити магнітні втрати осердя приблизно на 63% порівняно з традиційним феритовим рішенням.
Водночас новий матеріал забезпечує високу термічну стабільність, що особливо важливо під час тривалого заряджання з великою потужністю.
Товщина магнітного осердя становить лише 4 мм, а його розміри — приблизно 440 × 330 мм. Це вдвічі тонше за порівнювану феритову конструкцію.
Ще одним досягненням стала об’ємна щільність потужності на рівні 9,55 кВт/л. Показник враховує основні компоненти системи передавання енергії.
Зменшення габаритів зарядного обладнання має практичне значення, оскільки автомобільна частина установки повинна розміщуватися під днищем, не створюючи суттєвих обмежень для конструкції транспортного засобу.
Чи справді електромобіль заряджатиметься з ККД 98,51%
Попри вражаючі результати, заявлений показник не означає, що 98,51% електроенергії з мережі потраплятиме безпосередньо в акумулятор.
Дослідники вимірювали ефективність передавання енергії між частинами індукційної системи за схемою AC–AC. Цей показник не враховує всі втрати під час перетворення електроенергії та заряджання батареї.
Фактичний ККД повного процесу буде нижчим. На нього впливатимуть силова електроніка, зарядні компоненти автомобіля та особливості самого акумулятора.
Крім того, технологія поки перебуває на стадії дослідної розробки. Її висока ефективність продемонстрована в контрольованих умовах, а широке комерційне використання ще потребує подальших випробувань.
Водночас міжнародний стандарт SAE J2954 уже регламентує бездротове заряджання легкових електромобілів на рівнях потужності до 11 кВА. У майбутніх редакціях передбачено розширення до 22 кВА, тому нова розробка відповідає перспективному діапазону потужностей.
Електромобілі зможуть заряджатися самостійно
Найбільші перспективи технологія відкриває для автомобілів з автономним керуванням.
Наприклад, безпілотне таксі після завершення поїздки зможе самостійно знайти вільне зарядне місце, припаркуватися над індукційною платформою та поповнити запас енергії.
Аналогічний підхід можна використовувати на підприємствах, де автономні транспортні роботи регулярно переміщуються між визначеними точками.
Для приватних власників електромобілів перевага буде насамперед у зручності. Після повернення додому достатньо припаркувати автомобіль у гаражі, а заряджання розпочнеться автоматично.
У такому сценарії максимальна потужність уже не матиме вирішального значення, адже за кілька годин стоянки машина зможе відновити значну частину заряду.
Розробники також розглядають можливість застосування системи в рейковому транспорті, промислових роботах і невеликих електричних літальних апаратах.
Наразі китайські дослідники продовжують працювати над комерціалізацією технології. Конкретних термінів появи серійних зарядних станцій поки не оголошено.
Повністю замінити традиційні кабельні зарядки найближчим часом нова система навряд чи зможе. Проте вона демонструє, що заряджання електромобіля поступово може перетворитися на автоматичний процес, який не потребуватиме жодних дій з боку водія.
