Вы собираетесь махнуть на своем электромобиле на дальнее расстояние, а индикатор запаса хода предательски намекает на недостаточный заряд батареи. Но это вас ничуть не смущает! Вы смело выезжаете на загородную трассу и несетесь во весь опор… И вот за пару часов поездки машина ни разу не попросила «электротоплива». Более того, взглянув по окончании пути на индикатор запаса хода, вы обнаруживаете, что заряда в батарее стало даже больше, чем было! Фантастика? Нет: похоже, это уже почти реальность…
Для больших скоростей
Все дело в «хитрой» автотрассе, которая на протяжении поездки постоянно заряжала ваш электромобиль. Да-да – по воздуху и на большой скорости!
Идея «дистанционной зарядки» возникла не вчера. Более того, уже даже появились и вполне рабочие образцы таких систем. В частности, дальше всех продвинулись инженеры из Южной Кореи со своим проектом OLEV. Правда, функционировать корейская разработка может лишь при условии, что транспортное средство движется со сравнительно невысокой скоростью. Не случайно дебютировала эта система в развлекательном парке…
Чтобы нивелировать скоростное ограничение беспроводной зарядки, корейцы предлагают использовать ее только в городах: ставить «передатчики тока» перед перекрестками, там, где машины замедляют ход.
И вот недавно ученым таки удалось создать компьютерную модель, детально описывающую систему передачи электричества по воздуху от дороги к автомобилю, движущемуся с высокой скоростью. Исследователи показали работоспособность подобной схемы и определили оптимальную конструкцию ее узлов.
Как это работает?
Авторство дальнейшего усовершенствования казалось бы фантастической идеи принадлежит группе специалистов из Стэнфордского университета, которой руководит Шаньхуэй Фань.
Ученые решили, что для успешной подзарядки электромобиля, несущегося по трассе, необходима аппаратура, способная перебрасывать мощность в 10 кВт на расстояние до 2 м. При этом в пиковых нагрузках (разгон, преодоление подъемов и пр.) предлагается использовать энергию батареи электромобиля.
– Что делает нашу концепцию замечательной, так это тот факт, что вы сможете вести автомобиль неограниченное время без подзарядки, – говорит один из авторов исследования Ричард Сассун, директор проекта «Глобальный климат и энергетика» (GCEP), который финансировал исследование. – И более того, вы будете иметь в батарее больший запас энергии в конце поездки, чем в ее начале!
– Вы сможете выехать на любую дорогу и заряжать там свой автомобиль, – вторит ему Шаньхуэй Фань. – Конечно, крупномасштабное развертывание новой системы предполагает реконструкцию всей инфраструктуры автомобильных дорог, но оно того стоит.
«Закачивать» электричество «на борт» электромобиля предлагается за счет резонансной магнитной связи. При использовании такого принципа энергия передается осциллирующим магнитным полем, связывающим две катушки, настроенные на одну частоту. Но это, уточняют ученые, не привычный нам трансформатор или сочетание электромагнитного излучателя и приемника. Передаваемый таким образом поток электроэнергии может «чувствовать» только точно настроенная катушка.
КПД – 97%?
В своей работе физики из Стэнфорда рассмотрели несколько вариантов взаимной ориентации приемных и передающих катушек, а также ввели в схему металлические пластины (как со стороны передатчика, так и приемника), влияющие на режим работы связанных магнитным резонансом обмоток и уменьшающие ненужные потери энергии.
Кроме того, исследователи установили, что при частоте изменения передающего поля в 10 МГц и размерах катушек в 0.6-0.8 метров коэффициент полезного действия в такой системе может достигать 97%!
Для сравнения: у вышеупомянутой корейской системы OLEV практический КПД составляет 74%. И максимум, что можно сделать, – это повысить его до 80% и то лишь при условии, что зазор между днищем машины и дорогой будет очень и очень маленьким.
Шаньхуэй Фань с коллегами уже подали заявку на патент. Далее предстоят серьезные испытания и дальнейшее усовершенствование придуманной ими системы уже непосредственно на практике. Для этих целей предполагается построить лабораторный прототип комплекса, а позже испытать систему на реальных дорогах.
Помимо прочего, в ходе практических опытов ученым также предстоит убедиться в том, что магнитно-резонансная передача энергии не будет оказывать никакого вредного воздействия на людей и животных – как находящихся в самом электромобиле, так и обычных прохожих. Также необходимо выяснить, не повлияет ли «воздушная зарядка» на работу электронных систем автомобиля. А если да – то какие защитные меры следует предпринимать автопроизводителям.
Дополнительные возможности
Разумеется, Шаньхуэй Фань с соратниками – далеко не первые, кто взялся за тему беспроводной передачи электричества. Так, например, еще в 2007 году ученые из Массачусетского технологического института сумели с помощью резонансной магнитной связи «дать ток» 60-ваттной лампочке на расстоянии более 2 метров. Позже проект вылился в создание компании WiTricity Corp., занявшейся разработкой и внедрением бытовых беспроводных систем передачи энергии (от зарядки все того же электромобиля в гараже до питания телевизора или стереосистемы).
Что касается приложения данной идеи непосредственно к автоиндустрии, то, к примеру, компания Siemens активно работает над беспроводными зарядными устройствами, предназначенными для установки в гаражах или на парковках.
Однако сама по себе возможность передачи тока без помощи проводов способна лишь повысить удобство пользования электромобилем, но не решить проблему малого запаса хода. Радикальное ее решение как раз и кроется в идее подпитывать машину в движении.
К слову, сеть электромагнитных катушек в дорожном полотне может иметь еще одно полезное применение. При помощи слежения за генерируемыми такими устройствами полями, утверждают исследователи, бортовая электроника могла бы точно позиционировать автомобиль посередине полосы. А это, в свою очередь, пригодилось бы для систем автоматического вождения. Поэтому неудивительно, что в ряде работ предшественников исследовательской группы Фаня такого рода электрические шоссе предлагалось совмещать с системами автоматического управления движением и даже с системами формирования «взводов».
О разного рода автоматических шоссе и автомобилях с автопилотом стали говорить еще с 50-х годов прошлого века. Однако до сих пор трудно сказать, когда обычные шоссе действительно превратятся в «умные» комплексы, не только помогающие водителям управлять машинами, но даже питающие последние энергией…
И в заключение стоит обязательно отметить еще один интересный (и довольно важный!) аспект внедрения беспроводных передатчиков энергии на шоссе. Подобные устройства можно соединять с расположенными вдоль трасс ветряками или солнечными батареями. А это, в свою очередь, не только повышение экологичности автомобильного транспорта: попутно можно будет избежать и ненужной переправки «зеленого» электричества на большие расстояния.
И такие перспективные разработки уже имеются. Пример тому – ныне развивающийся проект «солнечных магистралей» Solar Roadways со встроенными прямо в дорогу солнечными батареями, аккумуляторами и передатчиками электроэнергии.
Рубрику подготовил Василий Пархомчук
Источник: http://bestcar.com.ua
добавлено: 22.01.2013
