Китайские исследователи разработали беспроводную зарядку для электромобилей мощностью 20 кВт. Новая система продемонстрировала КПД 98,51 % и может изменить привычный процесс зарядки.
Международная команда ученых с участием Китайской академии наук, Городского университета Гонконга и Кембриджского университета представила новую технологию индукционной зарядки электромобилей. Её главная особенность заключается в высокой эффективности передачи энергии без использования кабеля.
Разработка ориентирована не только на обычные электромобили, но и на автономный транспорт. В перспективе автомобиль сможет самостоятельно припарковаться над зарядной платформой и начать зарядку аккумулятора без участия человека.
Добавьте GSMinfo в источники в Google News Чтобы видеть наши публикации в своей ленте новостейБеспроводная зарядка для электромобилей стала более эффективной
Принцип работы новой системы напоминает беспроводную зарядку смартфонов, но реализован в гораздо более крупных масштабах.
Одна индукционная катушка располагается на специальной платформе на парковочном месте, а вторая устанавливается под днищем автомобиля. Энергия передается между ними с помощью переменного магнитного поля.
Водителю достаточно правильно припарковать автомобиль над платформой. Подключать кабель, открывать зарядный порт или выполнять какие-либо дополнительные действия не требуется.
Мощность разработанной системы составляет 20 кВт. Это значительно меньше, чем у современных скоростных зарядных станций постоянного тока, которые могут выдавать сотни киловатт. Однако для домашней зарядки, парковок и автономных транспортных средств такой мощности может быть вполне достаточно.
Наиболее интересным результатом испытаний стал коэффициент полезного действия на уровне 98,51 %. Это свидетельствует о чрезвычайно низких потерях непосредственно при беспроводной передаче электроэнергии.
Новый материал позволил сократить потери энергии на 63%
Основной технической особенностью разработки стал новый тип магнитного сердечника.
В традиционных индукционных зарядных устройствах используются ферритовые материалы, которые помогают направлять магнитный поток между катушками. Однако с увеличением мощности возникают проблемы с нагревом, потерями энергии и габаритами конструкции.
Учёные предложили заменить обычный феррит нанокристаллическим сплавом на основе железа. Его свойства удалось улучшить благодаря специальной термической обработке под механическим напряжением.
Такой подход позволил сократить магнитные потери в сердечнике примерно на 63 % по сравнению с традиционным ферритовым решением.
В то же время новый материал обеспечивает высокую термическую стабильность, что особенно важно при длительной зарядке с высокой мощностью.
Толщина магнитного сердечника составляет всего 4 мм, а его размеры — примерно 440 × 330 мм. Это вдвое тоньше, чем у сравниваемой ферритовой конструкции.
Еще одним достижением стала объемная плотность мощности на уровне 9,55 кВт/л. Этот показатель учитывает основные компоненты системы передачи энергии.
Уменьшение габаритов зарядного оборудования имеет практическое значение, поскольку автомобильная часть установки должна размещаться под днищем, не создавая существенных ограничений для конструкции транспортного средства.
Действительно ли электромобиль будет заряжаться с КПД 98,51 %?
Несмотря на впечатляющие результаты, заявленный показатель не означает, что 98,51 % электроэнергии из сети будет поступать непосредственно в аккумулятор.
Исследователи измеряли эффективность передачи энергии между компонентами индукционной системы по схеме AC–AC. Этот показатель не учитывает все потери при преобразовании электроэнергии и зарядке батареи.
Фактический КПД всего процесса будет ниже. На него будут влиять силовая электроника, зарядные компоненты автомобиля и особенности самого аккумулятора.
Кроме того, технология пока находится на стадии экспериментальной разработки. Её высокая эффективность доказана в контролируемых условиях, а для широкого коммерческого применения ещё требуются дополнительные испытания.
В то же время международный стандарт SAE J2954 уже регламентирует беспроводную зарядку легковых электромобилей на уровнях мощности до 11 кВА. В будущих редакциях предусмотрено расширение до 22 кВА, поэтому новая разработка соответствует перспективному диапазону мощностей.
Электромобили смогут заряжаться самостоятельно
Наибольшие перспективы эта технология открывает для автомобилей с автономным управлением.
Например, беспилотное такси по окончании поездки сможет самостоятельно найти свободное место для зарядки, припарковаться над индукционной платформой и пополнить запас энергии.
Аналогичный подход можно применять на предприятиях, где автономные транспортные роботы регулярно перемещаются между заданными точками.
Для частных владельцев электромобилей преимущество будет заключаться, прежде всего, в удобстве. По возвращении домой достаточно припарковать автомобиль в гараже, и зарядка начнётся автоматически.
В таком сценарии максимальная мощность уже не будет иметь решающего значения, ведь за несколько часов стоянки автомобиль сможет восстановить значительную часть заряда.
Разработчики также рассматривают возможность применения системы в рельсовом транспорте, в промышленности и в небольших электрических летательных аппаратах.
В настоящее время китайские исследователи продолжают работать над коммерциализацией этой технологии. Конкретные сроки появления серийных зарядных станций пока не объявлены.
В ближайшее время новая система вряд ли сможет полностью заменить традиционные кабельные зарядные устройства. Однако она демонстрирует, что зарядка электромобиля постепенно может превратиться в автоматический процесс, не требующий никаких действий со стороны водителя.
