Индуктивная зарядка — HiSoUR История культуры

Индуктивная зарядка (также известная как беспроводная зарядка) использует электромагнитное поле для передачи энергии между двумя объектами посредством электромагнитной индукции. Обычно это делается с зарядной станцией. Энергия передается через индуктивную связь с электрическим устройством, которое затем может использовать эту энергию для зарядки батарей или запуска устройства.

Индукционные зарядные устройства используют индукционную катушку для создания переменного электромагнитного поля внутри зарядного основания, а вторая индукционная катушка в переносном устройстве принимает энергию от электромагнитного поля и преобразует ее обратно в электрический ток для зарядки аккумулятора. Две индукционные катушки в непосредственной близости образуют электрический трансформатор. Большие расстояния между катушками-отправителями и приемниками могут быть достигнуты, когда индуктивная система зарядки использует резонансную индуктивную связь.

Недавние усовершенствования этой резонансной системы включают использование подвижной передающей катушки (т. Е. Установленной на подъемной платформе или плече) и использование других материалов для катушки приемника из серебристой меди или иногда алюминия для минимизации веса и снижения сопротивления из-за скин-эффект.

Индуктивная передача энергии
Индуктивная передача энергии основана на платформе передачи, расположенной на полу, на приемную площадку внутри электромобиля, это передача энергии через магнитный резонанс. То есть устройство должно находиться рядом с пэдом, чтобы заряжать его энергию.

Источник питания питает катушку в 5-125-м диапазоне, подключенном к электрическому току. Катушка может потребовать компенсацию конденсатора последовательно или параллельно, чтобы уменьшить напряжение и токи в цепи питания.

Воздействие точек загрузки на окружающую среду минимально, поскольку загрузочные площадки просто необходимы. То есть они могут быть установлены в любом месте.

С другой стороны, влияние магнитного резонанса IPT на пользователей аналогично влиянию электрической зубной щетки. Чтобы защитить от вандализма, система не может быть демонтирована без специального инструмента. Кроме того, поскольку система проста и не образована движущимися частями или контактами, ее износ минимален и длителен. Другим преимуществом этой технологии является то, что она позволяет перевести поток энергии и транспортное средство может вернуть его в сетку.

Существует 2 типа беспроводной платы:

Электромагнитная нагрузка: этот тип нагрузки является индуктивным и использует электромагнитное поле для передачи энергии. Требуется зарядная станция, которая отправляет энергию на батареи заряжаемого устройства. Этот тип заряда находится на небольшом расстоянии и требует контакта с устройствами.

Преимущества: нет риска получения загрузки, поскольку прямой контакт с источником питания отсутствует. Он безопасен даже при контакте с водой.

Недостатки: устройство, которое обрабатывает передачу энергии, может быть менее эффективным по сравнению с проводной системой зарядки.

Резонанс нагрузки: этот тип нагрузки задается на расстоянии 50 сантиметров. Используются две медные катушки, одна из которых выполняет работу по отправке энергии из источника и источника энергии, который подключен к зарядному устройству. Передача энергии происходит, когда две катушки имеют одинаковую частоту и близки.

история
Передача власти была самой первой попыткой использования радиоволн в качестве среды. Радиоволны впервые были предсказаны в 1864 году Джеймсом К. Максвелл. В 1888 году Генрих Герц показал доказательства радиоволн, используя свой радиорелейник с искровым разрядником. Никола Тесла полагал, что передача беспроводной сети возможна и вероятна. Он построил так называемую «башню Тесла», которая была гигантской катушкой, соединенной с башней высотой 200 футов с шаром диаметром 3 фута. Тесла перекачивал в устройство 300 кВт мощности; катушка резонировала на частоте 150 кГц. Эксперимент не удался из-за того, что мощность рассеялась во всех направлениях.

В 1960-х годах было много исследований с использованием микроволн для передачи мощности. ТУАЛЕТ. Браун сделал то, что он назвал «rectenna». Это устройство получило радиочастоты и превратило их в постоянный ток. Брауну удалось, но с низкой эффективностью. В 1987 году Канада успешно вылетела безмоторный модельный самолет, передав микроволну мощностью 2,45 ГГц и 10 кВт в модельную плоскость.

Были также попытки передачи власти через индукцию. Это было впервые использовано, когда в 1894 году М. Хутин и М. Ле-Блан предложили аппарат и способ питания электромобиля. Однако двигатели внутреннего сгорания оказались более популярными, и эта технология была забыта какое-то время.

В 1972 году профессор Дон Отто из Университета Окленда предложил автомобиль с индукцией с использованием передатчиков на дороге и приемником на автомобиле.

Первое применение индуктивной зарядки, используемой в Соединенных Штатах, было выполнено J.G. Bolger, F.A. Kirsten и S. Ng в 1978 году. Они изготовили электрический автомобиль с системой с напряжением 180 Гц с 20 кВт.

В Калифорнии в 1980-х годах был выпущен автобус, который был оснащен индуктивной зарядкой, и аналогичная работа проводилась во Франции и Германии в это время.

В 2006 году Массачусетский технологический институт начал использовать резонансную связь. Они могли передавать большое количество энергии без излучения на несколько метров. Это оказалось лучше для коммерческих нужд, и это был важный шаг для индуктивной зарядки.

Консорциум беспроводной мощности (WPC) был создан в 2008 году, а в 2010 году они установили стандарт Qi. В 2012 году были созданы Alliance for Wireless Power (A4WP) и Alliance Power Matter Alliance (PMA). В 2009 году в Японии был создан широкополосный беспроводной форум (BWF), а в 2013 году был создан Консорциум беспроводной мощности для практических применений (WiPoT). Консорциум по сбору энергии (EHC) был также основан в Японии в 2010 году. Корея создала Корейский форум по беспроводному питанию ( KWPF) в 2011 году. Целью этих организаций является создание стандартов индуктивной зарядки.

Области применения
Применение индуктивной зарядки можно разделить на две широкие категории: Низкая мощность и высокая мощность:

Приложения с низким энергопотреблением обычно поддерживают небольшие потребительские электронные устройства, такие как сотовые телефоны, карманные устройства, некоторые компьютеры и подобные устройства, которые обычно заряжаются при уровнях мощности ниже 100 Вт.
Индуктивная зарядка высокой мощности обычно относится к индуктивной зарядке батарей при уровнях мощности выше 1 киловатт. Наиболее заметной областью применения для индуктивной зарядки высокой мощности является поддержка электрических транспортных средств, где индуктивная зарядка обеспечивает автоматическую и беспроводную альтернативу зарядке плагинов. Уровни мощности этих устройств могут варьироваться от примерно 1 киловатт до 300 киловатт или выше. Все силовые индуктивные зарядные системы используют резонансные первичные и вторичные катушки.

преимущества
Защищенные соединения — без коррозии при закрытии электроники, вдали от воды или кислорода в атмосфере. Меньший риск электрических неисправностей, таких как короткое замыкание из-за отказа изоляции, особенно там, где соединения выполняются или ломаются часто.
Низкий риск заражения. Для встроенных медицинских устройств передача энергии через магнитное поле, проходящее через кожу, позволяет избежать рисков заражения, связанных с проникновением проводов на кожу.
Долговечность — без необходимости постоянно подключать и отсоединять устройство, на розетке устройства и кабеле крепления значительно меньше износа.
Повышенное удобство и эстетическое качество — нет необходимости в кабелях.
Автоматизированная индуктивная зарядка электромобилей высокой мощности позволяет проводить более частые зарядные события и последующее расширение дальности действия.
Индуктивные зарядные системы могут управляться автоматически, независимо от того, что люди подключат и отсоединяют. Это приводит к повышению надежности.
Автономная технология вождения, применяемая к электромобилям, зависит от автономной электрической зарядки — автоматическая работа индуктивной зарядки решает эту проблему.
Индуктивная зарядка электрических транспортных средств при высоких уровнях мощности позволяет заряжать электромобили во время движения (также известными как динамическая зарядка).

Недостатки
Следующие недостатки были отмечены для индуктивных зарядных устройств с малой мощностью (т. е. менее 100 Вт). Эти недостатки могут быть неприменимы к системам индуктивной зарядки с электропитанием большой мощности (то есть более 5 киловатт).

Более низкая зарядка — из-за более низкой эффективности устройства занимают больше времени, чтобы заряжать, когда поставляемая мощность равна той же сумме.

Более дорогая. Индуктивная зарядка также требует электроники привода и катушек как в устройстве, так и в зарядном устройстве, что увеличивает сложность и стоимость изготовления.
Неудобство. Когда мобильное устройство подключено к кабелю, его можно перемещать (хотя и в ограниченном диапазоне) и работать во время зарядки. В большинстве реализаций индуктивной зарядки мобильное устройство должно быть оставлено на подушке для зарядки и, таким образом, не может быть перемещено или легко работать во время зарядки. С некоторыми стандартами зарядка может поддерживаться на расстоянии, но только при отсутствии присутствия между передатчиком и приемником.
Совместимые стандарты. Не все устройства совместимы с различными индуктивными зарядными устройствами. Однако некоторые устройства начали поддерживать несколько стандартов.
Неэффективность — индуктивная зарядка не так эффективна, как прямая зарядка. В одном приложении зарядка телефона становится горячей. Постоянное воздействие тепла может привести к повреждению аккумулятора.
Новые подходы уменьшают потери при передаче с использованием ультратонких катушек, более высоких частот и оптимизированной электроники привода. Это приводит к созданию более эффективных и компактных зарядных устройств и приемников, что облегчает их интеграцию в мобильные устройства или батареи с минимальными изменениями. Эти технологии обеспечивают время зарядки, сопоставимое с проводными подходами, и они быстро находят свой путь в мобильных устройствах.

Например, система зарядного устройства Magne Charge использует высокочастотную индукцию для обеспечения высокой мощности с эффективностью 86% (поставка мощности 6,6 кВт от потребляемой мощности 7,68 кВт).

стандарты
Стандарты относятся к различным наборам операционных систем, с которыми совместимы устройства. Существуют два основных стандарта: Qi и PMA. Эти два стандарта работают очень точно, но они используют разные частоты передачи и протоколы подключения. Из-за этого устройства, совместимые с одним стандартом, не обязательно совместимы с другим стандартом. Однако есть устройства, совместимые с обоими стандартами.

Magne Charge, в значительной степени устаревшая система индуктивной зарядки, также известная как J1773, использовалась для зарядки электрических транспортных средств аккумуляторных батарей (BEV), ранее производимых General Motors.
Qi, стандарт интерфейса, разработанный консорциумом Wireless Power Consortium для индуктивной передачи электроэнергии. Во время июля 2017 года он является самым известным стандартом в мире, с более чем 200 миллионами устройств, поддерживающих этот интерфейс.
Альянс AirFuel:
В январе 2012 года IEEE объявила о начале альянса Power Matters Alliance (PMA) в рамках отраслевых отраслевых ассоциаций IEEE (IEEE-SA). Альянс формируется для публикации набора стандартов индуктивной мощности, которые являются безопасными и энергоэффективными и имеют интеллектуальное управление питанием. ПМА будет также сосредоточена на создании индуктивной энергетической экосистемы
Rezence был стандартом интерфейса, разработанным Alliance for Wireless Power (A4WP).
A4WP и PMA объединились в альянс AirFuel в 2015 году.

Примеры

Современные смартфоны
Многие производители смартфонов начали добавлять эту технологию в свои продукты. Большинство этих телефонов приняли стандарт беспроводной зарядки Qi. Крупные производители, такие как Apple и Samsung, выпускают множество моделей своих телефонов в большом объеме с возможностями Qi. Популярность стандарта Qi побудила других производителей принять это как свой собственный стандарт. Смартфоны стали драйвером для этой технологии, входящей в дома потребителей, где было разработано много бытовых технологий для использования этой технологии. Нынешний толчок для технологии Qi — это потребительские смартфоны. Поскольку эта технология подталкивается к потребителям, было много разных идей о том, как будет выглядеть беспроводная зарядка. Samsung и другие компании начали изучать идею «зарядки поверхности», создавая индуктивную зарядную станцию ​​на всю поверхность, такую ​​как стол или стол. Напротив, Apple и Anker подталкивают платформу для загрузки на платформе. Это включает в себя зарядные площадки и диски с гораздо меньшим размером. Эти решения предназначены для потребителей, которые хотят иметь меньшие зарядные устройства, которые будут расположены в общих помещениях, и могут сочетаться с нынешним декором своего дома. В связи с принятием стандарта беспроводной зарядки Qi любой из этих зарядных устройств будет работать с любым телефоном, если телефон поддерживает Qi.

Портативная электроника и приборы
Oral-B перезаряжаемые зубные щетки компанией Braun использовали индуктивную зарядку с начала 1990-х годов.
На выставке Consumer Electronics Show (CES) в январе 2007 года Visteon представила свою индуктивную систему зарядки для использования в автомобиле, которая может заряжать только специально изготовленные сотовые телефоны в MP3-плееры с совместимыми приемниками.
28 апреля 2009 года. Инфракрасная зарядная станция Energizer для пульта Wii была зарегистрирована в IGN.
На CES в январе 2009 года Palm, Inc. объявила о выпуске нового смартфона Pre с дополнительным индуктивным зарядным устройством, «Touchstone». Зарядное устройство имело специальную заднюю панель, которая стала стандартной для следующей модели Pre Plus, объявленной на выставке CES 2010. Это было также показано на более поздних смартфонах Pixi, Pixi Plus и Veer 4G. После запуска в 2011 году злополучный планшет HP Touchpad (после приобретения HP Palm Inc.) имел встроенную катушку с контактным камнем, которая удваивалась как антенна для функции NFC, подобной Touch to Share.
Nokia объявила 5 сентября 2012 года Lumia 920 и Lumia 820, которые поддерживают соответственно интеграцию индуктивной зарядки и индуктивной зарядки с помощью аксессуара.
15 марта 2013 года Samsung запустила Galaxy S4, которая поддерживает индуктивную зарядку с помощью аксессуара.
26 июля 2013 года Google и ASUS выпустили версию Nexus 7 2013 Edition со встроенной индуктивной зарядкой.
9 сентября 2014 года Apple анонсировала Apple Watch (выпущена 24 апреля 2015 г.), которая использует беспроводную индуктивную зарядку.
12 сентября 2017 года Apple анонсировала беспроводной зарядный коврик AirPower. Предполагалось, что он сможет заряжать iPhone, Apple Watch и AirPods одновременно; продукт, однако, не был выпущен, а 12 сентября 2018 года Apple удалила большинство упоминаний о AirPower со своего веб-сайта.

Устройства Qi
5 сентября 2012 года Nokia запустила два смартфона (Lumia 820 и Lumia 920), которые имеют индуктивную зарядку Qi.
Google и LG запустили Nexus 4 в октябре 2012 года, который поддерживает индуктивную зарядку с использованием стандарта Qi.
Motorola Mobility запустила свой Droid 3 и Droid 4, оба опционально поддерживают стандарт Qi.
21 ноября 2012 года HTC запустила ДНК Droid, которая также поддерживает стандарт Qi.
31 октября 2013 года Google и LG запустили Nexus 5, который поддерживает индуктивную зарядку с помощью Qi.
14 апреля 2014 года Samsung запустила Galaxy S5, которая поддерживает беспроводную зарядку Qi с помощью беспроводной зарядки или приемника.
20 ноября 2015 г. Microsoft запустила Lumia 950 XL и Lumia 950, которые поддерживают зарядку стандартом Qi.
22 февраля 2016 года Samsung анонсировала новую флагманскую Galaxy S7 и S7 Edge, которые используют интерфейс, почти такой же, как и Qi. Samsung Galaxy S8 и Samsung Galaxy Note 8, выпущенный в 2017 году, также оснащены беспроводной технологией зарядки Qi.
12 сентября 2017 года Apple объявила, что iPhone 8 и iPhone X будут использовать беспроводную Qi стандартную зарядку.

Мебель
У Ikea есть серия беспроводной зарядной мебели, которая поддерживает стандарт Qi.

Двойной стандарт
3 марта 2015 года: Samsung анонсировала новую флагманскую Galaxy S6 и S6 Edge с беспроводной индуктивной зарядкой через зарядные устройства Qi и PMA. Все телефоны в линиях Samsung Galaxy S и Note, следующие за S6, поддерживают беспроводную зарядку.
6 ноября 2015 г. BlackBerry выпустила свой новый флагман BlackBerry Priv, первый телефон BlackBerry, поддерживающий беспроводную индуктивную зарядку через зарядные устройства Qi и PMA.

Исследования и другие
Системы транскутанной передачи энергии (TET) в искусственных сердцах и других хирургически имплантированных устройствах.
В 2006 году исследователи из Массачусетского технологического института сообщили, что они обнаружили эффективный способ передачи энергии между катушками, разделенными на несколько метров. Команда, возглавляемая Марин Сольячич, предположила, что они могут расширить расстояние между катушками, добавив резонанс к уравнению. Проект индуктивной энергии MIT, называемый WiTricity, использует изогнутую катушку и емкостные пластины.
В 2012 году открылся российский частный музей Grand Maket Rossiya с индуктивной зарядкой на своих автомобильных экспонатах.
Начиная с 2017 года Disney Research разрабатывает и исследует индуктивную зарядку в масштабе помещения для нескольких устройств.

Транспорт

Электрические транспортные средства
Английский, беспроводной электрический заряд автомобиля — WEVC), 6 имеет два основных типа систем:

Системы статические или стационарные: они будут использоваться, когда автомобиль припаркован как дома, так и на улице. В настоящее время такие компании, как Toyota в сотрудничестве с компанией Witricity, намерены внедрить этот тип зарядных систем на электромобили не только в домашних условиях, но и на дорогах общего пользования. С другой стороны, Bosch заключила соглашение с Evatran о создании системы под названием «Plugless L2», которая совместима с двумя самыми популярными моделями на данный момент: Chevrolet Volt и Nissan Leaf, в дополнение к Rolls Royce Phantom 102EX и Citröen С1. Система заряжает электромобиль так быстро, как подключаемая станция уровня 2 (240 В) — примерно 8 часов для Nissan LEAF и 3 для Chevrolet Volt.

Динамические системы: предназначены для загрузки транспортного средства во время его движения, как с динамической версией Qualcomm Halo. Октябрь Ноябрь Декабрь

Технология WEVC использует магнитный резонанс для объединения энергии от базового зарядного устройства (BCU) в блок зарядки автомобиля (VCU). Энергия передается с подушки VCU с помощью магнитной муфты и используется для зарядки аккумуляторов автомобиля. Связь между VCU и BCU обеспечивает минимальное влияние на электрическую сеть.

Нагрузки будут использоваться для следующих типов транспортных средств:

All-Electric Vehicle: Это транспортное средство, которое генерирует тягу и управляется электродвигателем, током, генерируемым солнечной, ядерной или химической энергией. Преимущества заключаются в том, что они молчат, а заряд батареи для автомобиля составляет в среднем 3 часа (от 30 минут до 8 часов, в зависимости от источника) и менее загрязняет окружающую среду, чем обычные автомобили. Существует возможность создания более чистой окружающей среды. При среднем техническом обслуживании электромобиля гораздо меньше, чем на бензиновом автомобиле, проблемы технического обслуживания транспортных средств, таких как нефть или проверка на загрязняющие газы или регулировки, уменьшаются.

Электрический гибридный автомобиль: «гибридный автомобиль» в нынешних условиях означает любой автомобиль с комбинацией электрического двигателя и еще один из бензина или дизельного зажигания. Основными компонентами гибридного автомобиля являются двигатель с бензиновым зажиганием и двигатель, работающий на электричестве, генераторе, топливном баке, батареях и коробке передач. Существует два типа двигателей для гибридных автомобилей: первый — гибридный в параллельном, бензиновый двигатель и электродвигатель работают отдельно для перемещения транспортного средства. Второй вариант гибрида известен как Hybrid Series, бензин или дизель не перемещают автомобиль, а электрический генератор, который подает питание на батареи или электрический двигатель, который подключается к трансмиссии, и тот, который мобилизует автомобиль.

Компания Hughes Electronics разработала интерфейс Magne Charge для General Motors. Электрический автомобиль General Motors EV1 был заряжен, вставив индуктивную зарядную лопатку в емкость на транспортном средстве. General Motors и Toyota договорились об этом интерфейсе, и он также использовался в автомобилях Chevrolet S-10 EV и Toyota RAV4 EV.
Сентябрь 2015 г. Беспроводная зарядка AUDI (AWC) представила индуктивное зарядное устройство на 3,6 кВт во время 66-й Международной автомобильной выставки (IAA) 2015 года.
17 сентября 2015 г. Bombardier-Transportation PRIMOVE представила зарядное устройство на 3,6 кВт для автомобилей, которое было разработано на сайте в Мангейме, Германия.
Транспорт для Лондона ввел индуктивную зарядку в суд для двухэтажных автобусов в Лондоне.
Магнитная зарядная индуктивная зарядка использовалась несколькими типами электрических транспортных средств в 1998 году, но была прекращена после того, как Калифорнийский совет по воздушным ресурсам выбрал SAE J1772-2001 или «Avcon», проводящий интерфейс зарядки для электромобилей в Калифорнии в июне 2001 года.

В 1997 году Conductix Wampler начал с беспроводной зарядки в Германии, в 2002 году началось 20 автобусов в Турине с зарядкой 60 кВт. В 2013 году технология IPT была приобретена Proov. В 2008 году технология уже использовалась в доме будущего в Берлине с Mercedes A Class. Позже Evatran также приступила к разработке системы Plugless Power, индуктивной зарядной системы, которая, по ее утверждению, является первой в мире системой громкоговорящей бесконтактной зарядки для электрических транспортных средств. При участии местного муниципалитета и нескольких предприятий полевые испытания были начаты в марте 2010 года. Первая система была продана Google в 2011 году для использования сотрудниками в кампусе Mountain View. Evatran начала публиковать в 2014 году систему зарядки плагинов L2 Wireless.

Исследования и другие

стационарный
В одной индуктивной зарядной системе одна обмотка прикрепляется к нижней стороне автомобиля, а другая остается на полу гаража. Основным преимуществом индуктивного подхода к зарядке автомобиля является то, что нет возможности поражения электрическим током, поскольку нет открытых проводников, хотя блокировки, специальные разъемы и УЗО (прерывания замыкания на землю или GFI) могут сделать проводящую связь практически безопасной. Сторонник индуктивной зарядки от Toyota в 1998 году утверждал, что общие различия в стоимости были минимальными, в то время как проводящий сторонник зарядки от Ford утверждал, что проводящая зарядка была более экономичной.

С 2010 года производители автомобилей заявили о заинтересованности в беспроводной зарядке в качестве еще одной части цифровой кабины. Группа была запущена в мае 2010 года Ассоциацией Consumer Electronics Association, чтобы установить базовый уровень совместимости для зарядных устройств. В одном из признаков дороги руководитель General Motors возглавляет группу усилий по стандартизации. Руководители Toyota и Ford заявили, что они также заинтересованы в технологиях и стандартах.

Глава «Будущей мобильности» Даймлера, профессор Герберт Колер, однако, выразил осторожность и сказал, что индуктивная зарядка для EVs составляет не менее 15 лет (с 2011 года), а аспекты безопасности индуктивной зарядки для EV еще предстоит изучить более подробно. Например, что произойдет, если кто-то с кардиостимулятором окажется внутри автомобиля? Другим недостатком является то, что технология требует точного выравнивания между индуктивным датчиком и зарядным устройством.

В ноябре 2011 года мэр Лондона, Борис Джонсон и Qualcomm объявили о запуске 13 беспроводных пунктов зарядки и 50 EV в районе Shoreditch в лондонском Tech City, из-за того, что они будут выпущены в начале 2012 года. В октябре 2014 года Университет Штат Юта в Солт-Лейк-Сити, Юта добавила электрический автобус в свой массовый транзитный флот, который использует индукционную пластину в конце своего маршрута для пополнения баланса. UTA, региональное агентство общественного транспорта, планирует ввести аналогичные автобусы в 2018 году. В ноябре 2012 года была введена беспроводная зарядка с 3 автобусами в Утрехте. В январе 2015 года в Милтон Кейнс, Англия, было введено восемь электрических автобусов, которые использовали индуктивную зарядку на дороге с технологией proov / ipt в любой момент пути, чтобы продлить ночные сборы. Затем последовали автобусы в Бристоле, Лондоне и Мадриде.

динамический
Исследователи из Корейского передового института науки и техники (KAIST) разработали электрическую транспортную систему (так называемый онлайн-электромобиль, OLEV), где транспортные средства потребляют энергию от кабелей под поверхностью дороги посредством бесконтактной магнитной зарядки (где мощность источник помещается под дорожным покрытием, а питание передается по беспроводной сети на самом автомобиле). В качестве возможного решения проблемы пробок на дорогах и повышения общей эффективности за счет минимизации сопротивления воздуха и, следовательно, снижения потребления энергии, испытательные транспортные средства следовали за силовой дорогой в составе колонны. В июле 2009 года исследователи успешно обеспечили до 60% мощности автобусу на расстоянии 12 сантиметров (4,7 дюйма).

Медицинские последствия
Беспроводная зарядка оказывает влияние на медицинский сектор благодаря возможности заряжать имплантаты и датчики в течение длительного времени, которые расположены под кожей. Исследователи смогли напечатать беспроводную передающую энергию антенну на гибких материалах, которые могут быть помещены под кожу пациентов. Это может означать, что под кожей устройства, которые могут контролировать состояние пациента, могут иметь более длительный срок службы и обеспечивать длительные периоды наблюдения или мониторинга, которые могут привести к улучшению диагностики у врачей. Эти устройства могут также сделать зарядные устройства, такие как кардиостимуляторы, более легкими для пациента, а не иметь открытую часть устройства, проталкивающую кожу, чтобы обеспечить проводную зарядку, эта технология позволит полностью имплантируемому устройству сделать его более безопасным для пациента. Неясно, будет ли эта технология одобрена для использования большего количества исследований, необходимых для обеспечения безопасности этих устройств. Хотя эти гибкие полимеры более безопасны, чем ребристые наборы диодов, они могут быть более восприимчивыми к разрыву во время размещения или снятия с хрупкой природы антенны, которая печатается на пластиковом материале. Хотя это медицинское приложение кажется очень специфичным, высокоскоростная передача мощности, достигаемая с помощью этой гибкой антенны, рассматривается для более широких приложений.

Будущая технология
В настоящее время ведется работа и эксперименты по разработке этой технологии для применения на электромобилях. Это будет реализовано с использованием предопределенного пути или проводников, которые будут передавать мощность через воздушный зазор и заряжать транспортное средство по заранее определенному пути, например, беспроводной зарядной дорожке. Транспортные средства, которые могли бы воспользоваться преимуществами этого типа беспроводной зарядной полосы для расширения диапазона своих батарей на борту, уже находятся в дороге. Некоторые из проблем, которые в настоящее время не позволяют распространить эти полосы, являются первоначальными расходами, связанными с установкой этой инфраструктуры, которая принесет пользу лишь небольшому количеству автомобилей, находящихся в настоящее время на дороге. Еще одно осложнение заключается в отслеживании того, сколько энергии каждый автомобиль потреблял / вытягивал из полосы. Без коммерческого способа монетизации этой технологии многие города уже отказались от планов включить эти полосы в свои пакеты расходов на общественные работы. Однако это не означает, что автомобили не могут использовать широкомасштабную беспроводную зарядку. Первые коммерческие шаги уже предпринимаются с помощью беспроводных матов, которые позволяют заряжать электрические транспортные средства без проводного соединения, при этом они припаркованы на зарядном коврике. Эти масштабные проекты приходят с некоторыми проблемами, которые включают производство большого количества тепла между двумя загрузочными поверхностями и могут вызвать проблему безопасности. В настоящее время компании разрабатывают новые методы диспергирования тепла, с помощью которых они могут бороться с этим избыточным теплом. Эти компании включают в себя самые крупные электромобили, такие как Tesla, Toyota и BMW.

Поделиться ссылкой:

• Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
• Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться записями на Tumblr (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться в Skype (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться на Reddit (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)

Related

Что такое индуктивная зарядка? — gadgetshelp,com

Индуктивная зарядка, также известная как беспроводная зарядка , представляет собой метод зарядки аккумулятора в портативных электрических устройствах без необходимости подключения устройства непосредственно к электрической розетке. В большинстве случаев смартфоны, которые можно заряжать по беспроводной сети, необходимо размещать на небольшой плоской зарядной площадке или док-станции. Электрический заряд безопасно проходит от планшета к телефону через крошечный промежуток между ними. Зарядную площадку все еще нужно подключать к электросети, но телефон свободно лежит сверху.

Есть несколько смартфонов, которые поддерживают использование индуктивной зарядки прямо из коробки, включая Nokia Lumia 920 и LG Nexus 4. Другие телефоны, такие как Samsung Galaxy S3 и iPhone 4s , должны иметь подключенные адаптеры, прежде чем они смогут заряжается таким образом. Тем не менее, слухи о том, что iPhone 8 может заряжаться через всю комнату от источника питания, поэтому адаптеры могут не понадобиться в будущем.

Как работает индуктивная зарядка

Наука об индуктивной зарядке была понятна в течение длительного времени и была впервые открыта изобретателем и инженером-электриком Николой Теслой. Вероятно, уже есть примеры такого типа беспроводной зарядки во многих домах, поскольку индуктивная зарядка используется в перезаряжаемых зубных щетках с начала 1990-х годов. Смартфоны, которые можно заряжать без проводов, используют точно такой же метод.

И телефон, и зарядная панель содержат индукционные катушки. В своей основной форме индукционные катушки представляют собой просто железный сердечник, завернутый в медную проволоку. Когда телефон или другое портативное устройство размещается на беспроводной зарядной площадке, близость катушек позволяет создавать электромагнитное поле. Это электромагнитное поле позволяет передавать электричество от одной катушки (в зарядной панели) к другой (в телефоне). Индукционная катушка в телефоне затем использует переданное электричество для зарядки батареи устройства.

Преимущества индуктивной зарядки

• Зарядка нескольких портативных устройств из одной розетки. Если у вас есть более одного портативного устройства, возможно, у вас есть разные зарядный кабель для каждого из них. Если бы все ваши портативные устройства могли заряжаться без проводов, вы могли бы заменить эти провода одной универсальной зарядной площадкой. Уже имеются беспроводные зарядные устройства, которые могут одновременно вместить более одного устройства.
• Сделайте ваш телефон действительно водонепроницаемым. Поскольку одна индукционная катушка не должна находиться в прямом контакте с другой, чтобы позволить заряду проходить между ними, она может быть закрыта внутри корпуса устройства и сделать его полностью водонепроницаемым. Это может быть особенно полезно в мобильных телефонах, разработанных специально для использования во время занятий спортом на открытом воздухе и таких мероприятиях, как Motorola Brute i680.
• Создавайте безопасные зоны зарядки практически везде. Эту технологию можно легко использовать для обеспечения безопасных точек зарядки в общественных местах. Поскольку индуктивная зарядка стандартизирована, рестораны и кафе могут включать зоны зарядки в столешницы, а авиакомпании могут иметь зарядные площадки в подлокотниках.

Недостатки индуктивной зарядки

• Менее эффективен, чем проводная зарядка. Современные системы индуктивной зарядки не так эффективны, как зарядка с помощью кабеля. Это означает, что в целом для зарядки полностью заряженного телефона на беспроводной зарядной площадке требуется больше времени, чем для подключения телефона к электрической розетке. Разница невелика, но может быть заметна, если вы ежедневно заряжаете свой телефон.
• Отсутствие универсального стандарта. Также не существует полностью стандартизированной системы индуктивной зарядки, что означает, что устройство, которое можно заряжать по беспроводной сети, может быть несовместимо с зарядной площадкой другого устройства, которым вы владеете. Однако несколько крупных производителей электроники начали работать со стандартом, называемым Qi (произносится как «чи»), в том числе LG Electronics, Motorola, Nokia, HTC, Sony и Samsung, поэтому со временем это, безусловно, станет меньшей проблемой.
• Меньшая гибкость при зарядке. Электронные устройства, заряжаемые без проводов, должны быть оставлены в одном месте, иначе процесс зарядки будет прерван (индукционные катушки должны быть очень близко друг к другу, чтобы система работала). Телефон, который заряжается с помощью традиционного зарядного кабеля, все еще можно взять и использовать, даже если он находится в пределах метра или около того от розетки.

Индуктивная зарядка будущего?

Принятие Micro USB в качестве почти универсального способа зарядки смартфонов и других портативных электронных устройств означает, что проблема наличия нескольких зарядных кабелей не так велика, как это было раньше. Это не означает, что индуктивная зарядка не станет распространенным вариантом при выборе нового телефона.

Многие крупные производители смартфонов производят или планируют выпускать телефоны, совместимые с Qi , хотя и в качестве дополнительного варианта зарядки наряду с зарядным кабелем. По мере совершенствования технологии недостаток эффективности и меньшие времена зарядки также станут меньшей проблемой. Беспроводная зарядка для вашего смартфона остается в силе, просто не ожидайте, что она полностью заменит проводную зарядку в ближайшее время.

Если вы хотите попробовать беспроводную зарядку, есть несколько Qi-совместимых зарядных матов. Energizer, производитель аккумуляторов и фонариков, предлагает ряд зарядных матов, а также адаптеры для нескольких популярных смартфонов. Мульти-устройства индуктивной зарядки мат от Energizer стоит около $ 65, в то время как адаптеры для iPhone , BlackBerry и телефонов Android начиная с менее чем $ 25.

Индуктивная передача энергии IPT®-зарядка

IPT®Charge системя индуктивной передачи, обеспечивающей поностью автоматическую эффективную зарядку для всех видов транспортных средств, например: электромобилей, автобусов, грузовых автомобилей и т.д.

Оптимизация зарядки

Обеспечивается системой заряда батареи и питанием от сети. Питание от сети обеспечивает только мгновенную подачу питания, в отличие от индукционной системы IPT, в которой не используются розетки или провода.

Первичные обмотки располагаются под напольным покрытием и малозаметны. Зарядка может быть полностью автоматизирована.

IPT®Charge может приминяться в общественных местах. Благодаря системе IPT Сharge необходимость зарядки в специальных пунктах исчезает.

Безопасность

Система IPT Conductix-Wampfler полностью безопасна;была сертифицирована и прошла испытания в независимых организациях. Результаты исследовании показывают, что магнитное поле не превышает допустимых значений и не влияет на человека.

Устройство IPT®Charge позволяет удерживать магнитное поле в зазоре между первичной обмоткой и адаптером.

Когда транспортное средство покидает пункт зарядки, питание первичной обмотки отключается.

Принцип работы

Система IPT® Charge состоит из двух частей: основной и вспомогательной, которые магнитно соединены, как и у обычного трансформатора. Основная часть состоит из системы подачи питания и одной или нескольких первичных обмоток. Вспомогательная, которая устанавливается на транспортном средстве, состоит из адаптера(ов) и выпрямителя(ей), установленных в транспортном средстве. В отличие от обычного трансформатора, где эти две части соединены механически, в IPT®Charge они свободно соединены и имеют воздушный зазор.

Система

IPT®- уникальная система, которая позволяет заряжать транспортное средство, например на автобусных остановках, парковках.

Минимальное количество заряда в батарее, находящейся в транспортном средстве, достаточно, чтобы доехать до следующего места зарядки.

Благодаря этому встроенная батарея занимает мало места, увеличивая место для груза или пассажиров, таким образом требуется короткая, но частая зарядка, например на автобусных остановках.

• Если зарядка возможна только после продолжительных интервалов в работе, то полный заряд батареи можно осуществить ночью.
• Нет необходимости в проводах и розетках.
• Безопасность и надежность даже в общественных местах.
• Устойчивы к грязи и пыли.
• Имеют антивандальную защиту
• • Имеют антивандальную защиту

  IPT®-Charge | Применение в промышленности

  
  

  IPT®-Charge | Передача энергии

простой гаджет или провиденциальная технология для электромобилей?

Индукционная зарядка не только не разжигает толпу, но и заслуживает нашего внимания. Известная в основном благодаря использованию со смартфонами, эта технология уже несколько лет инвестируется автомобильным сектором, который хочет сделать ее альтернативой нынешним решениям для зарядки электромобилей. Инициатива, которая может не только изменить то, как мы путешествуем, но и, прежде всего, могла бы стать технологическим сдвигом, который необходим электромобилям, чтобы стать более демократичным.

Эта статья не претендует на абсолютную истину. Мы предпочитаем рассматривать его как более или менее полный перечень операций индукционной зарядки, ее применения в автомобиле, текущих проектах и ​​будущих перспективах. Цель: дать каждому возможность лучше понять предмет и сформировать собственное мнение.

Индукционная зарядка: от зубной щетки до автомобиля

Прежде чем приступить к различным проектам автомобильного сектора, изучающим индукционную зарядку, необходимо сделать первый шаг: понять, как работает эта технология и как ее можно применить к электромобилям.

Индукционная, беспроводная электромагнитная зарядка

Индукционная зарядка, популярная среди электрических зубных щеток и смартфонов, заключается в передаче энергии без использования провода благодаря магнитной индукции. Для этого через индукционную катушку, служащую нагрузкой, циркулирует переменный ток, что позволяет создавать магнитное поле. При переменном токе магнитное поле колеблется и, таким образом, генерирует электродвижущую силу, позволяя создавать второй переменный электрический ток во второй индукционной катушке, причем последняя связана с перезаряжаемым объектом. Этот генерируемый таким образом переменный ток в конечном итоге преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителя или преобразователя, чтобы питать аккумулятор или обеспечивать немедленную рабочую мощность.

Чаще всего для индукционной зарядки требуется, чтобы зарядная катушка и приемная катушка были идеально выровнены и на достаточном расстоянии (в контакте или в пределах нескольких миллиметров друг от друга), в основном для ограничения потерь энергия. Поэтому изначально технология была основана в основном на использовании фиксированной подставки для зарядки, такой как корпус или подставка, в которой размещается заряжаемое устройство. Зачем ? Просто чтобы убедиться, что две катушки находятся в правильном положении.

Чтобы преодолеть это ограничение, производители в течение десяти лет разрабатывают индуктивный резонанс нагрузки ¹ . Его принцип (относительно) прост: добавляя конденсатор на каждом конце цепи, можно получить резонансный контур, позволяющий передавать энергию по принципу туннельного эффекта. За счет определения подходящей резонансной частоты на уровнях двух катушек, в частности, в зависимости от расстояния между ними, энергия передается эффективно и с уменьшенным уровнем потерь. Таким образом, способ позволяет заряжать электронное устройство по беспроводной сети, дистанционно и без необходимости точного совмещения двух катушек.

Трудный переход к автомобилю

Применительно к автомобильному миру индукционная зарядка работает по схожему принципу, с одним отличием: используемая мощность. Небольшие электрические устройства (мобильный телефон, зубная щетка, планшет и т. Д.) Действительно требуют уровней мощности менее 100 Вт. В свою очередь, электромобили требуют как минимум в 10 раз большей мощности зарядки (1 кВт). ), или даже более чем в 1000 раз для некоторых моделей. Например, последняя модель Tesla Model 3 принимает максимальную мощность зарядки 250 кВт, чего достаточно для восстановления (теоретически) 120 километров пробега всего за 5 минут ² .

Независимо от используемой мощности, индукционная зарядка электромобилей в настоящее время может осуществляться двумя разными способами. Первое решение, которое на данный момент является единственным доступным для широкой публики, — это статическая зарядка. Как и в случае со смартфоном, для этого требуется база для зарядки. Здесь чаще всего это табличка, на которой автомобилист припарковался. Когда две катушки (клемма и аккумулятор) выровнены, зарядка выполняется дистанционно и автоматически через систему управления автомобилем.

Читайте также:
Электромобиль: какое решение для зарядки выбрать?

Предлагая ограниченные преимущества (автоматическая зарядка, отсутствие кабеля и т. Д.), Индукционная зарядка в статическом режиме больше похожа на гаджет, чем на настоящую революцию. То же самое нельзя сказать о динамической подзарядке, которая в настоящее время все еще находится на стадии прототипа. Идея? Размещайте передатчики, способные создавать электромагнитное поле, прямо под дорогой, а не на неподвижной пластине. Теоретически, электромобили можно заряжать во время поездки — этого достаточно, чтобы избавиться от проблем, связанных с выбором решения для подзарядки.

Индуктивный заряд: состояние дел, приносящее надежду

Хотя большая часть автопарка пока несовместима с индукционной зарядкой, многие проекты успешно работают как в статическом, так и в динамическом режиме. Достаточно, чтобы возлагать определенные надежды на развитие техники.

Бесконтактное питание

Промышленность постепенно берет на себя статический заряд

Что касается технологии статической зарядки, одно из первых реальных применений датируется концом 1990-х годов. Это устройство под названием Magne Charge, субсидируемое General Motors, уже использовало в то время зарядную пластину, доступную в двух размерах. (и полномочия) разные. Хотя некоторые автомобили были совместимы (Toyota RAV4 EV, Chevrolet S-10 EV, General Motors EV1 и т. Д.), Эта технология быстро устарела, в частности, потому что ни один другой производитель тогда не воспользовался ею ^3.. В последующие годы статическая индукционная зарядка электромобилей стала редкостью, и отнюдь не стала там снова успешной. В частности, можно упомянуть Audi, которая в 2015 году представила индукционное зарядное устройство мощностью до 150 кВт. Хотя ее маркетинг был объявлен на 2017 год, о ней больше никогда не говорили ⁴ .

К счастью для сектора, некоторые инициативы действительно увидели свет. Это, в частности, случай Plugless Power, разработанный в 2011 году американской компанией Evatran. Эта индуктивная зарядная система, впервые проданная Google, через несколько лет стала продаваться широкой публике. Последняя модель в основном совместима с Tesla Model S, но также с Nissan Leaf, BMW i3 и Chevrolet Volt ⁶ . Однако сложно сказать, собрало ли устройство толпы.

Государственные органы также подняли эту тему, особенно в Швеции. В 2016 году город Сёдертелье действительно приобрел станции индукционной зарядки для своей сети гибридных автобусов, установленные на остановках и депо ⁷ . Идея, которую мы уже видели в начале 2000-х годов в Италии ⁸ . В Осло, со своей стороны, с 2020 года установлены зарядные устройства, обеспечивающие мощность до 75 кВт в пунктах посадки и высадки в сети такси Cabonline, в частности, для поставки 25 автомобилей Jaguar I-Pace ⁹ . Столько проектов доказывает интерес сектора к технологиям.

Динамическая зарядка, трек в конвейере

Несмотря на эти различные более или менее актуальные инициативы, именно индукционная зарядка в динамическом режиме действительно вселяет надежды, в частности, на то, чтобы больше не зависеть от автономности вашего электромобиля. В этой связи первый масштабный проект по подзарядке электробусов идет прямиком из Южной Кореи. Разработанное институтом Kaist в 2010 году и получившее название OLEV (On-Line Electric Vehicle), это устройство, основанное на передаче магнитного поля посредством резонанса, в настоящее время установлено в четырех крупных городах страны. Помимо Сеула и Тэджона, нас интересует в основном город Гуми. Здесь на 35-километровой трассе установлено 6 зарядных зон под дорогой для обеспечения 8 автобусов.Инициатива, похоже, на данный момент находится в правильном направлении, поскольку в 2016 году она была распространена на город Седжонг.¹⁰ .

Читайте также:
Электромобили: лучшие модели по ассортименту

Ближе к дому консорциум European Fabric, объединяющий, в частности, производителей Renault, Fiat, Peugeot и даже Volvo, протестировал с 2014 года технологию индукционной зарядки, разработанную Qualcomm-Halo, Polito и Saet, на электромобилях. этот раз.

Таким образом, Италия приветствовала создание прототипа дороги протяженностью 700 метров, на 200 метрах из которых была инфраструктура, необходимая для подзарядки ¹⁰ , а на участке Сатори во Франции была построена дорога длиной 100 метров. Последний также выдавал мощность 20 кВт, но мог заряжать только два автомобиля, в данном случае Renault Kangoo ZE ¹¹ . Эта экспериментальная фаза, завершенная в 2018 году, кажется, принесла свои плоды, о чем свидетельствуют многие проекты, которые в ее результате. Например, с 2018 года в Алансоне есть зарядная линия мощностью от 2 до 3 кВт ^12., а одна из улиц Парижа должна протестировать такое устройство между 2022 и 2023 годами в рамках проекта Incit-EV, поддерживаемого Европейской комиссией ¹³ .

В то время как несколько других проектов прошли или проходят тестирование в настоящее время — например, Select in Utah, Unplugged или даже Victoria — последняя инициатива, которую мы здесь обсудим, — это инициатива израильской компании. ElectReon. В Швеции компания уже оборудовала 1,6-километровый участок своей техники, который используется для электрического автобуса, и готовится сделать то же самое в Тель-Авиве на 600-метровом маршруте ¹⁴ . В начале октября мы также узнали, что он подписал важный стратегический меморандум о взаимопонимании с Eurovia, дочерней компанией Vinci, с целью создания таких систем электрических дорог во Франции, Германии и других странах. в Бельгии ¹⁵ .

WiTricity

Парк совместимых автомобилей, которые до сих пор не известны.

Поскольку постепенно начинает появляться инфраструктура для индукционной зарядки, возникает вопрос: способны ли современные электромобили поддерживать эту технологию? На данный момент такую ​​систему допускает только Plugless Power (только в статическом режиме). И снова, не только очень небольшое количество автомобилей совместимо, но необходимо установить специальный адаптер спереди ¹⁶ . Процесс, также предлагаемый одним из его конкурентов, а именно WiTricity. Что касается других экспериментов, транспортные средства — будь то автобусы или автомобили — также должны были претерпеть изменения, чтобы обеспечить индукционную зарядку.

Конечно, эти различные примеры являются доказательством того, что нынешний флот может быть изменен, если технологии станут более демократичными. Однако производители, похоже, в это не верят. В качестве доказательства Mercedes объявил в 2016 году, что S-Class 550e будет совместим ¹⁷ … прежде чем окончательно отказаться от проекта. Со своей стороны, BMW действительно предложила статическую индукционную зарядку в качестве опции для своего подключаемого гибрида 5-й серии, а именно 530-го iPerformance. Однако устройство могло выдавать всего 3,2 кВт ¹⁸ и было доступно только в течение года.

А для других производителей? Иногда упоминаются проекты, как, например, со стороны Форда, но они, похоже, не дают ничего конкретного. Вот почему в настоящее время большинство предпочитают инвестировать в первую очередь в развитие инфраструктуры (например, Peugeot и Renault, которые участвуют в проекте Fabric), а не в разработку своих технологий. Логичный выбор, но тот, который не упрощает рост индукционной зарядки.

Неоспоримые преимущества, калечащие недостатки

Этот краткий обзор реализованных, реализуемых или планируемых проектов дает первое представление о потенциале индукционной зарядки. Статический режим, в конце концов, не представляет особого интереса, именно динамический режим должен сосредоточить все наше внимание. Возможность подвести итоги выявленных на данный момент плюсов и минусов.

Технологический сдвиг в обслуживании электромобилей

Индукционная зарядка, в основном в динамическом режиме, имеет очевидное преимущество: она позволяет демократизировать электромобиль. Зачем ? Все просто потому, что технология, похоже, способна устранить два основных препятствия на пути к покупке такого транспортного средства, а именно, все еще слишком ограниченный диапазон и слишком важные ограничения загрузки. Согласно данным Energy Barometer 2019 года, эти два недостатка также выделяют 63 и 54% автомобилистов соответственно ¹⁹ .

Читайте также:
Переработка или повторное использование: что такое «вторая жизнь» аккумуляторов электромобилей?

С технической точки зрения создание дорог, обеспечивающих динамическую индукционную зарядку, позволило бы снять все основные ограничения, связанные с зарядкой: износ и срок службы аккумуляторов, поиск и выбор терминала и т. Д. Что еще более интересно, этот процесс позволил бы ограничить гонку за автономией, которую ведут производители. Теоретически транспортным средствам больше не потребуется носить с собой все более сложные аккумуляторы (в то же время дорогие, громоздкие и тяжелые), потому что автомобиль можно заряжать почти непрерывно. Ситуация, которая не только сделает электромобили легче и, как следствие, сделает их более эффективными, но и частично решит проблему утилизации электрических батарей,но также потенциально снизить стоимость транспортных средств, последнее в значительной степени зависит от стоимости производства аккумуляторной батареи.

Читайте также:
Электромобиль: каков срок службы аккумуляторов?

Индукционная зарядка также имеет то преимущество, что обеспечивает неоспоримый комфорт. Не нужно подключать кабели, настраивать подзарядку и даже проверять уровень заряда аккумулятора. Эта автоматизация также может позволить увеличить срок службы батарей, поскольку непрерывная медленная зарядка предпочтительнее быстрой зарядки. В конце концов, все приводит нас к мысли, что развитие технологии будет выгодным на всех уровнях: в использовании, производительности и цене.

Выгодно для пользователей, индукционная зарядка также может быть интересным направлением для государственных органов. В то время как во Франции до недавнего времени было менее 30 000 зарядных станций ²⁰ , правительство только что объявило, что цель состоит в том, чтобы к концу 2021 года достичь 100 000 пунктов зарядки, открытых для населения ²¹ . Несмотря на увеличение помощи при установке (до 9000 евро по сравнению с 2000 евро в настоящее время), путь к достижению этого кажется очень длинным, особенно с учетом того, что закон о передаче энергии для Зеленый рост поставил цель создать 7 миллионов терминалов (частных и государственных) к 2030 году ²² .

Хотя это намерение похвально, его, тем не менее, трудно реализовать, особенно потому, что оно не обязательно устранит другие препятствия на пути к покупке электромобиля (запас хода, стоимость подзарядки, цена аккумулятор и т. д.). Таким образом, в этих условиях динамическая индукционная зарядка может быть априори надежной альтернативой при условии, что государство готово сделать этот технологический поворот.

Стоимость инфраструктуры, ахиллесова пята индукционной зарядки

Хотя преимуществ индукционной зарядки много, недостатков кажется еще больше. Поскольку динамический режим все еще находится в зачаточном состоянии, давайте начнем с изучения некоторых базовых уроков статической технологии. В случае со смартфоном, например, сейчас принято считать, что индукционная зарядка выделяет намного больше тепла, чем проводная зарядка, и этого достаточно, чтобы безвозвратно повредить аккумулятор.

Несколько тестов также показали, что он будет потреблять больше энергии, в среднем около 50%, но при этом будет медленнее ²³ . Если в небольшом масштабе это не является непреодолимой проблемой, она может быстро стать таковой в случае крупномасштабного применения в дорожной сети.

Эти элементы также подчеркивают другую проблему: эффективность системы. Давайте сначала возьмем пример проекта OLEV, разработанного Kaist Institute в Южной Корее. Эффективность зарядки, достигаемая с помощью инфраструктуры динамической зарядки, колебалась только от 80 до 85%. Другими словами, система потеряла от 15 до 20% энергии ¹⁰ .

Эти данные, какими бы теоретическими они ни были, еще предстоит рассмотреть в перспективе, поскольку недавнее исследование ADAC (Allgemeiner Deutscher Automobil-Club) показало, что потери энергии электромобиля при проводной зарядке будут между 9,9 и 24,9%. Само исследование следует проводить с недоверием, поскольку методология кажется несколько запутанной (плохо идентифицированные модели, неточные методы испытаний, неопределенный тип пополнения и т. Д.) ²⁴ .

Наконец, есть более приземленные соображения. В настоящее время крайне ограниченное количество электромобилей оснащено необходимым оборудованием для индукционной зарядки (катушка, преобразователь и т. Д.). Поскольку эта тема пока не стоит в повестке дня производителей, маловероятно, что автопарк будет изменен в этом направлении в краткосрочной или среднесрочной перспективе. Также возникает вопрос стандартизации в том смысле, что любой автомобиль можно заряжать на любой дороге. Когда мы знаем, что консорциумы ведут войну за стандарт, который будет принят для терминалов и транспортных средств (CHAdeMO и Combo CCS, не говоря уже о них), трудно представить, что ситуация с индукционной зарядкой изменится. .

Наконец, следует отметить, что эта технология на данный момент более эффективна в случае медленной циркуляции, главным образом потому, что это позволяет лучше выровнять катушки. Таким образом, современные технологии, похоже, должны быть ограничены городом, как отметил Жиль Ле Кальвез, директор программы устойчивой мобильности в Институте Ведеком, отвечающий за испытания, проведенные в Сатори. ¹² .

И последнее, но не менее важное: цена для сообщества. Следует признать, что бюджет, необходимый для разработки инфраструктуры динамической индукционной зарядки, все еще трудно точно определить количественно, поскольку проекты в этой области все еще находятся в зачаточном состоянии. Несмотря ни на что, несколько инициатив позволяют нам иметь представление о задействованных суммах.

Исследование, проведенное в Калифорнии, оценило стоимость прокладки подзарядной дороги протяженностью около 320 километров, обеспечивающей мощность 40 кВт ^10, в 2,5 миллиарда долларов . Однако мнения сильно расходятся в зависимости от используемых методов оценки. Например, исследование, проведенное в 2016 году, показало, что стоимость мили составляет около 4 миллионов долларов или 3,38 миллиона евро всего за 1,6 км дороги ²⁵ .

В то же время, по оценкам исследования, проведенного в Южной Корее, эту стоимость за милю, необходимую для строительства инфраструктуры динамической зарядки, можно разделить на 5, особенно если она предназначена для решений общественного транспорта ¹⁰ . Но даже в самых оптимистичных прогнозах затраты на установку все равно кажутся непреодолимыми.

Чтобы убедиться в этом, возьмем случай с Парижем: автобусные линии имеют общую протяженность 597 километров ²⁶ , только внутригородские. Таким образом, установка решений для динамической индукционной зарядки может обойтись примерно в 250 миллионов евро, не включая затраты на модификацию автобусов. Бюджет, который нужно было бы умножить на 3, если бы цель заключалась в обустройстве всех улиц столицы, которые составляют примерно 1600 километров в длину ²⁷ . Однако обратите внимание, что эти цифры являются завышенными, поскольку весь маршрут не обязательно должен быть оборудован зарядной станцией.

В заключение об этом экономическом аспекте можно также задать вопрос о выставлении счета за такую ​​услугу. Сообщество должно взять на себя расходы по подзарядке, автомобилист по подписке или даже производитель, который передаст их в продажную цену транспортного средства? На данный момент сложно ответить, но это еще раз доказывает, что разработка индукционной зарядки будет непростой задачей.

Общественный транспорт, единственный шанс индуктивной зарядки?

Как мы видели, статическая индукционная зарядка выступает скорее как инструмент, предлагающий больший комфорт для пользователя, чем как решение на будущее. Хотя он уже может быть интересен для общественного пользования (подзарядка автобусов или стационарных такси), он, похоже, не обречен на демократизацию среди людей, несмотря на несколько инициатив, которые заслуживают одобрения. (Беспроводное питание, WiTricity и т. Д.).

С другой стороны, открытие должно быть более детальным в отношении динамической индукционной зарядки. По общему признанию, его стоимость крупномасштабной разработки все еще кажется непомерно высокой, несмотря на заметный прогресс, достигнутый в Южной Корее за последние десять лет. Однако преимущества такой технологии вполне реальны: ограничение износа аккумуляторов, более низкая стоимость электромобилей, увеличенный запас хода, повышенный комфорт и т. Д. В этом смысле он мог бы стать технологическим прорывом, необходимым для демократизации электромобилей, поскольку он мог бы удалить все основные тормоза, осуждаемые автомобилистами.

Несмотря ни на что, реальность фактов очевидна: даже в среднесрочной перспективе динамическая зарядка за счет индукции не кажется способной развиваться в больших масштабах. Стоимость инфраструктуры такова, что весь флот необходимо будет перевести на электричество, чтобы такой проект стал жизнеспособным. Но в то же время индукционная зарядка уже должна присутствовать, чтобы люди согласились перейти на электричество. Ситуация, в которой трудно разобраться в любой государственной политике. И это без учета всех остальных вопросов, на которые нет реального ответа (эффективность тарификации, выставление счетов, стандартизация и т. Д.).

Тем не менее, спасение от индуктивного заряда могло произойти из локализованных и общественных проектов. Без оборудования всей дорожной сети наиболее надежной альтернативой является сосредоточение внимания на определенных конкретных участках. Который ? Например, основные внутренние автобусные линии, как это было на протяжении десяти лет в Южной Корее и других странах мира. Надо сказать, что большинство исследователей сходятся во мнении, что более рентабельно строить меньшее количество длинных трасс, чем множество коротких.

И снова проект OLEV — лучшая иллюстрация этого. Сравнивая эксплуатационные расходы на электрические автобусы с индуктивным зарядом и автобусы на компримированном природном газе (КПГ), которые следуют примерно по одному и тому же маршруту, проект показал, что первые были в 3,7 раза меньше. дороже круглый год, чем последние ²⁸ . Включая затраты на создание инфраструктуры, наиболее оптимистичные сценарии также наводят нас на мысль, что в крупномасштабных автобусных сетях рентабельность может быть достигнута через 10-15 лет при условии, что стоимость строительства снизится в ближайшие ¹⁰ лет .

В конечном итоге, эти различные локализованные инициативы могут стать рычагом для тестирования технологии и надежды на значительную экономию за счет масштаба, единственный способ динамической индукционной зарядки, чтобы однажды достичь широкой публики.

Увидимся через 10 или даже 20 лет, чтобы узнать, решили ли государственные органы и производители пойти по этому пути.

Источники:
¹ Беспроводная энергия может питать потребителей, промышленную электронику — MIT NEWS — 2006 // ² Tesla Model S и Model X теперь могут заряжаться до 250 кВт — Automobile Propre — 2020 // 3 Новый Toyota RAV4L V EV с индуктивной зарядкой — Toyota — 1999 // ⁴ Быстрая зарядка и беспроводная зарядка Audi — Audi MediaCenter — 2015 // ⁵ Google предлагает своим сотрудникам автономное питание для своих электромобилей — Tech Crunch — 2011 // ⁶ Купить беспроводную зарядку для электромобилей без разъема — Питание без разъема — 2020 // ⁷ Технология Bombardier PRIMOVE используется на первой в Скандинавии автобусной линии с индукционной зарядкой — Bombardier — 2016 // ⁸Индуктивная зарядка: итальянские автобусы заряжаются (немного) уже 10 лет — Отчеты об экологичных автомобилях — 2012 // ⁹ электрических такси Jaguar I-Pace на первой в мире станции беспроводной зарядки высокой интенсивности — СМИ Jaguar Land Rover — 2020 // ¹⁰ Обзор работы и системное исследование систем беспроводной зарядки электромобилей — ScienceDirect — 2018 // ¹¹ La recharge par индукция — Automobile Propre — 2019 // ¹² Алансон экспериментировал с индукционным маршрутом — Les Echos — 2018 // ¹³ Проект Incit-EV: инновационные решения для электрических зарядок скоро будут протестированы в Европе — Avere France — 2020 // ¹⁴ проектов в Тель-Авиве — ElectReon — 2020 // ¹⁵Израильская фирма, занимающаяся строительством «умных дорог», уезжает в Европу — The Times of Israel — 2020 // ¹⁶ Технические характеристики беззарядного устройства 2-го поколения — Plugless Power — 2020 // ¹⁷ Возможна ли индукционная зарядка Mercedes-Benz S-Class? — Mercedes — 2016 // ¹⁸ BMW: индукционная зарядка для 530-го! — Auto Plus — 2018 // ¹⁹ Электромобили: покупательские намерения стагнируют — L’Argus — 2019 // ²⁰ Квартальный барометр: количество точек зарядки увеличилось на 15% за год — Avere France — 2019 // ^{21 год}Задача 100000 терминалов: все мобилизованы для ускорения перехода к электромобилям — Министерство экологического перехода — 2020 // ²² Разработка экологически чистых автомобилей и электромобилей — Министерство экологического перехода — 2020 // ²³ Индукционные зарядные устройства для смартфонов : ты готов отрезать шнур? — Les Numériques — 2018 // ²⁴ Elektroautos: Stromverbrauch höher als vom Bordcomputer angezeigt — ADAC — 2020 // ²⁵ Беспроводная зарядка в Калифорнии: диапазон, подзарядка и электрификация транспортных средств — SciencesDirect — 2016 // ²⁶ Общественный транспорт в цифрах — Observatory мобильности в Иль-де-Франс — 2011 // ²⁷Парижская дорожная сеть — Википедия — 2012 // ²⁸ Экономика беспроводной зарядки в дороге — Park and Jeong — 2017

Аккумуляторы для телефонов | pigu.lt

Как каждому человеку необходима вода, так необходимы батареи для всех телефонов – чем дольше не кончается их энергия, тем дольше мы можем пользоваться всеми функциями мобильного устройства. В наше время важно всегда быть доступным, поэтому возможность остаться без связи звучит довольно пугающе. Емкие аккумуляторы для мобильных телефонов позволяют избежать этих неудобств – зарядив мобильный один раз, не нужно будет заранее думать, где и как Вы сможете это сделать еще раз. Это особенно важно для тех, кто путешествует и любит познавать новые места – сложно предвидеть, не заблудишься ли, а без достаточно заряженной батареи смартфона будет трудно указать правильное направление пути. Даже и для повседневного использования потребуется более емкая батарея для мобильных телефонов – особенно тем, кто смс сообщения с удовольствием променяют на длинные телефонные разговоры. При общении хочется полностью расслабиться и выслушать собеседника, а многие из нас в ходе телефонного разговора любят и походить, поэтому сидеть у розетки никому не хочется – качественные аккумуляторы для телефонов позволят не ограничивать себя и наслаждаться приятными разговорами. Когда телефонные разговоры заменяют встречи, мгновения, проведенные вместе, хочется запечатлеть – для этого снова потребуется смартфон с дополнительными возможностями. Ведь не хочется, чтобы в самый важный момент на экране появилась надпись, сообщающая о разряженной батарее – включенный режим экономии не позволит полностью использовать необходимые функции, поэтому может быть, что и об увековечивании памятных мгновений придется забыть. Интернет и различные программы используют большую часть энергии батареи, поэтому если мобильный используется не только для возможности быть доступным, емкие аккумуляторы для мобильных телефонов должны быть Вашим приоритетом. После приобретения нового устройства энергия его батареи чаще всего не разряжается множество часов, однако со временем может потребоваться заменить ее на новую – зайдите в интернет-магазин Pigu.lt и выберете нужный Вам товар. Батареи (аккумуляторы) к телефонам iPhone, Prestigio, HTC, LG, Nokia и другим устройствам по очень хорошей цене. Удобно и то, что аккумуляторы для телефонов продаются в интернете – это быстрый способ для каждого, кто планирует свое время, приобрести необходимое оборудование и дальше без особых забот пользоваться смартфоном.

Аккумуляторы | kaup24.ee

Аккумуляторы

Как каждому человеку необходима вода, так необходимы батареи для всех телефонов – чем дольше не кончается их энергия, тем дольше мы можем пользоваться всеми функциями мобильного устройства. В наше время важно всегда быть доступным, поэтому возможность остаться без связи звучит довольно пугающе. Емкие аккумуляторы для мобильных телефонов позволяют избежать этих неудобств – зарядив мобильный один раз, не нужно будет заранее думать, где и как Вы сможете это сделать еще раз. Это особенно важно для тех, кто путешествует и любит познавать новые места – сложно предвидеть, не заблудишься ли, а без достаточно заряженной батареи смартфона будет трудно указать правильное направление пути. Даже и для повседневного использования потребуется более емкая батарея для мобильных телефонов – особенно тем, кто смс сообщения с удовольствием променяют на длинные телефонные разговоры. При общении хочется полностью расслабиться и выслушать собеседника, а многие из нас в ходе телефонного разговора любят и походить, поэтому сидеть у розетки никому не хочется – качественные аккумуляторы для телефонов позволят не ограничивать себя и наслаждаться приятными разговорами. Когда телефонные разговоры заменяют встречи, мгновения, проведенные вместе, хочется запечатлеть – для этого снова потребуется смартфон с дополнительными возможностями. Ведь не хочется, чтобы в самый важный момент на экране появилась надпись, сообщающая о разряженной батарее – включенный режим экономии не позволит полностью использовать необходимые функции, поэтому может быть, что и об увековечивании памятных мгновений придется забыть. Интернет и различные программы используют большую часть энергии батареи, поэтому если мобильный используется не только для возможности быть доступным, емкие аккумуляторы для мобильных телефонов должны быть Вашим приоритетом. После приобретения нового устройства энергия его батареи чаще всего не разряжается множество часов, однако со временем может потребоваться заменить ее на новую – зайдите в интернет-магазин kaup24.ee и выберете нужный Вам товар. Батареи (аккумуляторы) к телефонам iPhone, Prestigio, HTC, LG, Nokia и другим устройствам по очень хорошей цене. Удобно и то, что аккумуляторы для телефонов продаются в интернете – это быстрый способ для каждого, кто планирует свое время, приобрести необходимое оборудование и дальше без особых забот пользоваться смартфоном.

Что такое беспроводная зарядка и как она работает? [MakeUseOf Объясняет]

Мы живем в беспроводном мире. За исключением того, что мы этого не делаем. Конечно, мы можем отправлять огромное количество информации по радиоволнам, но устройства, способные отправлять и получать ее, привязаны к сетевым шнурам. Аккумуляторы дают некоторую свободу, но, в конце концов, мы все должны вернуться к знакомому лицу электрической розетки.

Что если бы мы этого не сделали? Что если бы мы могли заряжать в любом месте, в любое время? Это обещание беспроводной зарядки, концепция, которая кажется оторванной от научной фантастики. Но это не так — это реально и доступно сегодня. Давайте посмотрим на реальность и посмотрим, что эта технология может и не может достичь.

Как работает беспроводная зарядка

Термин «беспроводная зарядка» обычно относится к индуктивной зарядке. Эта технология использует зарядную станцию, которая создает переменное магнитное поле. Устройство с надлежащей индукционной катушкой будет получать энергию из этого поля, когда оно находится поблизости, и оно получает энергию без физического подключения.

Аккумуляторные зубные щетки и другие устройства для ванных комнат уже давно используют индуктивную зарядку. Технология традиционно имела проблемы с низкой эффективностью и медленной зарядкой, но они не считались недостатком для приборов для ванных комнат, которые можно использовать только в течение нескольких минут каждый день. Использование индуктивной зарядки также безопаснее, поскольку проводящий материал не подвергается воздействию. Прикоснуться к нему мокрой рукой? Нет проблем.

Индуктивная зарядка не волшебная. Для работы требуется определенное оборудование, и это оборудование должно быть встроено в устройство. Большинство устройств не имеют встроенных катушек индуктивной зарядки, поэтому для обеспечения индуктивной зарядки необходимо прикрепить гильзу или адаптер.

Недостатки индуктивной зарядки

Индуктивная зарядка зависит от магнитных полей. Они могут быть сильными, но часто имеют короткий эффект, если не доступен невероятный источник магнетизма (Земля обладает магнитным полем только потому, что у нее также есть огромное ядро ​​из расплавленного металла). Небольшие индуктивные зарядные станции ничем не отличаются.

Давайте использовать беспроводную зубную щетку в качестве примера. Вы помещаете это в стенд, и это заряжает. Однако контакт между вашей зубной щеткой и подставкой не отвечает за зарядку. Просто так кажется, потому что поле, используемое для зарядки зубной щетки, настолько слабое, что его диапазон лучше всего измерять в миллиметрах.

Скорость зарядки и эффективность остаются проблемами. Попытка зарядить устройство с помощью индукционной зарядки не так эффективна, как прямое физическое соединение.

И еще есть индуктивная катушка. Несмотря на то, что он небольшой и становится все меньше, он все же является значительным набором по сравнению с пространством, доступным в современном смартфоне, планшете или ультрабуке. Эта проблема со временем будет уменьшаться, но она актуальна для современных устройств.

Беспроводная зарядка приходит на массовый рынок

Отсутствие единого стандарта является еще одной причиной, по которой беспроводная зарядка никогда не получила широкого распространения в бытовой электронике. Это было не так давно, что большинство устройств по-прежнему полагались на Ethernet-шнуры для передачи данных, а мобильная широкополосная связь была ограничена смехотворно медленными скоростями. Беспроводная зарядка не казалась важной перед беспроводной связью.

Это изменилось благодаря Wireless Power Consortium и его стандарту Qi (произносится как «chee»). WPC является отраслевой организацией, спонсируемой различными компаниями, которые ищут стандарт беспроводной зарядки. Его участники включают в себя все громкие имена на мобильном рынке, кроме Apple.

Я говорил о Qi Wireless после посещения CES 2012. Я смог увидеть ряд рабочих прототипов, а также существующие продукты, использующие беспроводную зарядку. Эти прототипы и нишевые решения сейчас становятся реальностью массового рынка продуктов. Например, Nokia недавно объявила о том, что в новый Lumia 920 будет встроена беспроводная зарядка. У менее дорогого Lumia 820 будет дополнительная оболочка, обеспечивающая эту технологию.

Понятно, что у беспроводной зарядки есть будущее. За WPC стоит большая отраслевая поддержка и желание вывести эту функцию на рынок. Мы, вероятно, увидим ряд дополнительных устройств с беспроводной зарядкой, анонсированных в этом и следующем году.

Будущее беспроводной зарядки

Токовая индуктивная зарядка может быть удобной, но недостаток дальности является проблемой. Это уменьшает технологию для удобства, а не революции.

Это изменится? Может быть. Было проведено множество исследований потенциала беспроводной связи на большие расстояния, и для его достижения использовалось много различных технологий. Лазеры, микроволны и более мощные варианты индуктивной зарядки смогли увеличить дальность передачи. Недостатки препятствуют широкому распространению. Например, отключение лазера, используемого для беспроводной передачи энергии, может привести к испарению ноги.

Трудно сказать, откуда произойдет прорыв в этой области. Apple является одним из кандидатов, потому что компания запатентовала устройство, которое может якобы питать устройства на расстоянии до одного метра. Консорциум Wireless Power Consortium также постоянно ищет лучшие варианты. А еще есть Intel, которая недавно объявила, что она работает с интегрированной технологией устройств на магнитном устройстве, которое будет размещено в ноутбуке и будет обеспечивать питание ближайших смартфонов и периферийных устройств.

Или прорыв может произойти от небольшой инжиниринговой компании, которая едва известна. Это сложная техническая проблема, для решения которой потребуются как творческое мышление, так и значительные технические знания. Крупная корпорация, возможно, не первая, кто найдет решение.

Заключение

Беспроводная зарядка имеет огромный потенциал. Вот почему люди работают над этим уже более века. Если бы мы могли перемещать энергию без проводов, мы могли бы переосмыслить не только бытовую электронику, но и инфраструктуру, используемую всей человеческой расой.

Увы, мы еще не там, но возобновленный интерес к этой области, вызванный потребительской электроникой, ценится. Возможно, вечное стремление к бесконечному удобству может, наконец, взломать эту технологию.

Как работают беспроводные зарядные устройства

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 29 июня 2021 г.

Если у вас есть электрическая зубная щетка с пластиковым дном, вы могли бы удивиться тому, как она заряжается, по-видимому, волшебным образом, стоя на том, что кажется пластиковой подставкой! Как два кусочка пластика заряжают аккумулятор внутри зубной щетки когда между ними нет прямого металлического контакта? Как на Земле может электричество поток между двумя пластиковыми изоляторами?

Здесь происходит хитрый трюк под названием беспроводная (индукционная) зарядка , и это сила, лежащая в основе всего, от аккумуляторных зубных щеток и ковриков для зарядки телефона до новейших беспроводных зарядных устройств для электромобилей.Мы собираемся более подробно рассмотреть, как это работает, но если вы еще не знаете, как работают обычные электрические трансформаторы, вы можете быстро взглянуть на нашу статью о трансформаторах, прежде чем продолжить. Если вы хотите узнать о других типах зарядных устройств, вы можете прочитать нашу статью о зарядные устройства.

Фото: электрическая зубная щетка, стоящая на индукционном зарядном устройстве. Аккумулятор в щетке заряжается даже при отсутствии прямого электрического контакта между пластиковой щеткой и пластиковым зарядным устройством в основании.Так как же электричество проходит через два слоя пластика?

Зарядные устройства обычные

Большинство небольших электронных устройств, которые мы используем в своих домах, работают при относительно низком напряжении — обычно на 5–10 процентов больше, чем большие электрические приборы, такие как пылесосы и стиральные машины. Это означает, что нам обычно нужно использовать трансформаторы для «понижения» внутреннего напряжения, чтобы они могли безопасно питать электронные устройства, не взрывая их. Во всех тех зарядных устройствах, которые у вас есть (маленькие коробочки, прикрепленные к проводам, которые подключаются к таким вещам, как ваш MP3-плеер и мобильный телефон), на самом деле прячутся электрические трансформаторы.

Понять, как работают эти простые зарядные устройства, несложно: течет электричество. в зарядное устройство от розетки на стене. Внутри зарядного устройства трансформатор «понижает» электрическое напряжение до гораздо более низкого напряжения. Затем ток низкого напряжения течет из зарядного устройства в аккумулятор вашего устройства. Важно отметить, что все три части трансформатора (первичная обмотка , , вторичная обмотка и железный сердечник , соединяющий их вместе) находятся внутри зарядного устройства:

Фото: Обычная электрическая зарядка: все компоненты трансформатора находятся внутри зарядного устройства.

Зарядные устройства индукционные

Пока все хорошо, но что происходит с чем-то вроде электрической зубной щетки, у которой нет провода для подключения к стене? Когда вы ставите зубную щетку на зарядное устройство, как электричество течет от ее основания с пластиковым покрытием к батарее внутри щетки, когда пластик является изолятором (то есть не позволяет электричеству проходить через него)?

У нас здесь не волшебство — это просто еще один вид преобразователя в хитроумной маскировке.В электрической зубной щетке и ее зарядном устройстве используется трансформатор, как в мобильном телефоне. или MP3-плеер, но он искусно разделен на две части: половина трансформатора находится в нижней части зубной щетки, а остальная часть — в базе для зарядного устройства, на которой он стоит:

Изображение: Индукционная зарядка: половина трансформатора находится в зубной щетке; половина находится на стенде.

Первичная обмотка находится в основании зарядного устройства и имеет железный штифт сверху. из него покрыты пластиком. Вторичная обмотка находится в основании зубная щетка, которую вы ставите на железный колышек.Для чего нужен колышек? Это не просто остановка зубной щетки качается: это ядро, которое связывает первичный и вторичный катушки вместе электромагнитно. Когда зубная щетка стоит на вешалке, у вас есть полная трансформатор, работающий за счет электромагнитной индукции: энергия течет от катушки в основании к катушку в зубной щетке через железный штифт, который их соединяет. Два конца спирали в зубной щетке просто подсоединяются к аккумуляторной батарее. аккумулятор внутри.

Фото: В нижней части электрической зубной щетки есть отверстие, поэтому она надежно сидит на «штифте» на основании — на самом деле сердечнике трансформатора.Медная катушка (справа) находится прямо над пластиковым основанием, огибая отверстие.

Фото: Медная зарядная катушка внутри электрической зубной щетки. Катушка работает как вторичная обмотка трансформатора. Он установлен в самом основании щетки и сидит вокруг маленького железного штифта на подставке для зарядного устройства, когда щетка находится на своем основании. Два вывода от катушки подключаются к аккумуляторной батарее внутри зубной щетки.

Зарядное устройство, которое работает подобным образом, называется индукционным зарядным устройством .Безопасность — основная причина использования индукционного зарядного устройства в ванной: вам не нужен кабель питания или оголенные провода, выходящие из основания зубной щетки, которое обычно намокает. Электробритвы часто используют индукционные зарядные устройства по той же причине.

Беспроводные зарядные устройства

Беспроводные зарядные устройства коврикового типа

(продаются под торговой маркой Powermat®) также являются индукционными зарядными устройствами. Коврик работает как одна часть трансформатора (по сути, как подставка для электрической зубной щетки), в то время как другая часть трансформатора представляет собой либо цепь, встроенную в ваше устройство (например, катушку внутри основания зубной щетки), либо подушечку, которая зажимается на задней панели устройства или, для мобильного телефона, на сменную крышку аккумуляторного отсека со встроенной зарядной катушкой, которая подключается к разъему для зарядки.Здесь нет никакой магии: это снова просто электромагнитная индукция!

Artwork: Powermat использует тот же принцип, что и зарядное устройство для электрических зубных щеток. Если у вас есть зарядное устройство для коврика для мобильного телефона, оно работает следующим образом. Одна часть зарядного устройства (первичная катушка) находится внутри мата. Другая часть крепится к задней части телефона, как правило, в качестве сменной крышки аккумуляторного отсека. Этот бит содержит другую часть зарядного устройства (вторичную катушку) и подключается к порту зарядного устройства вашего телефона (или к клеммам аккумулятора внутри телефона).

Cota®, запущенный Ossia в 2013 году, использует аналогичный принцип беспроводной связи — действительно, он описывается как как Wi-Fi, но передающая мощность вместо данных с использованием радиоволн 2,4 ГГц. Нет необходимости в циновке, это может использоваться вместе с другими технологиями индукционной зарядки, а зарядка может происходить на расстоянии от передатчика. (и даже когда трубка в вашем телефоне или электромобиле движется).

Фото: Катушка беспроводного зарядного устройства спрятана под задней крышкой телефона.Так как на этом фото он не очень заметен, я выделил его красными точками. Катушка подключена к некоторым медным контактам (вверху слева), которые подают питание на аккумулятор телефона.

Зарядные устройства резонансные

Несмотря на то, что они работают эффективно и, как правило, удобнее проводных зарядных устройств, зарядные коврики все же имеют свои недостатки: например, вы можете заряжать только определенное количество устройств одновременно, и ваши гаджеты должны находиться прямо на коврике. Зарядные устройства-конкуренты WiTricity снова немного отличаются — и более удобны, поскольку они позволяют заряжать на расстоянии около метра (несколько футов) от зарядного устройства.В отличие от обычного индукционного зарядного устройства, зарядное устройство WiTricity имеет катушку передатчика, которая колеблется на тщательно выбранной частоте, передавая свою энергию на катушки приемника в соседних устройствах, которые настроены так, что они «резонируют» на одной и той же частоте — аналогично тому, как настроены радиоприемники, выборочно, поэтому они принимают только одну станцию ​​от передатчика вещания. Это гарантирует, что заряжаются только сами «связанные» устройства, с минимальным воздействием на другие электрические устройства поблизости.

Изображение: В системе WiTricity обмотанная проволокой катушка (красная и желтая) в зарядном устройстве (слева) создает магнитное поле определенной частоты.Катушка в вашем мобильном телефоне или другом устройстве (справа) предназначена для «резонанса» на той же частоте. Когда две катушки «связаны» таким образом, энергия передается от одной к другой, даже если они могут находиться на некотором расстоянии друг от друга.

Что ждет беспроводную зарядку в будущем?

Беспроводная передача энергии была первоначально предложена Никола Тесла (1856–1943) в конце 19 века. Это дань гению Теслы за то, что он предвосхитил современные системы, такие как Powermat и WiTricity, за столетие до их разработки.

« Мое настоящее изобретение …. состоит в создании в одной точке электрического давления. чтобы вызвать … ток, чтобы пройти … воздух между точкой зарождения и удаленная точка, в которой энергия должна быть получена и использована. ”

Никола Тесла, Патент США 645,576, 1897/1900.

Изображение: Никола Тесла (1856–1943), пионер беспроводной энергетики. Фотография Сарони; гравюра Т. Джонсона, 1906 г., любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Хотя можно было ожидать, что к настоящему времени супер-удобные беспроводные зарядные устройства будут повсюду, споры по поводу стандартов и совместимости серьезно помешали их распространению. Powermats, например, продвигалась организацией под названием Power Matters Alliance (PMA), но было также два конкурента: Wireless Power Consortium (продвигающий технологию под названием Qi) и Alliance for Wireless Power (A4P). Все это, мягко говоря, сбивает с толку потребителей. В конечном итоге PMA и A4P объединились в новую организацию под названием AirFuel Alliance, но в результате остались две конкурирующие системы, предлагающие беспроводную зарядку: Qi и PMA.

Вы можете рассматривать это как часть более широкой проблемы гаджетов и устройств, использующих всевозможные батареи и, как правило, нуждающихся в собственных, фирменных зарядных устройствах, работающих от разных напряжений или токов (проблема, которую зарядные устройства USB неуклонно решают в течение последних нескольких лет. ). Но это также неизбежная часть того, как технологии развиваются посредством своего рода эволюции «выживания наиболее приспособленных»: лучшие и наиболее полезные технологии процветают; меньшие «виды» уходят на второй план; и компании стремятся продвигать свои собственные версии технологий, на которых они могут (теоретически) заработать больше денег.

Так или иначе, беспроводная зарядка будет опираться на единый общий стандарт — и январь 2018 г. Объявление о том, что Powermat присоединилось к Wireless Power Consortium, предполагает, что это будет Qi. Движущей силой процесса являются производители продуктов, отдававшие предпочтение тому или иному стандарту. Например, довольно много производителей автомобилей теперь предлагают коврики для беспроводной зарядки для мобильных устройств, но в то время как некоторые (например, Cadillac) хеджировали свои ставки и поддерживали как Qi, так и PMA, другие (Toyota и Ford) твердо выбрали сторону — и остановился на Ци.Аналогичным образом, хотя телефоны Samsung какое-то время поддерживали как Qi, так и PMA, Apple объявила, что собирается ограничиться только поддержкой Qi, когда выпустила iPhone 8 и iPhone X, прежде чем бросание проект вообще в 2019 году, сославшись на технические трудности. Электромобили, которые все чаще заряжаются от беспроводных зарядных устройств на улице, также выбирают чью-то сторону. Mercedes, например, выбрал Ци.

Фото: Беспроводная зарядка электробуса. Автомобиль припаркован на зарядном устройстве Momentum Dynamics, которое питается от серого трансформатора справа.Фото Ахмеда Мохамеда, Министерство энергетики США / National Renewable. Энергетическая лаборатория (NREL).

Итак, эта современная война (беспроводных) токов действительно окончена? Ни в коем случае! Прибытие Коты, Система беспроводной зарядки, которая обещает быть такой же простой и удобной, как Wi-Fi, может все изменить. В 2019 г. он получил одобрение Федеральной комиссии по связи США (FCC), открыв путь для широкого применения в повседневных гаджетах, таких как ноутбуки и мобильные телефоны. Сможет ли Cota сделать беспроводную зарядку повсеместной? По словам разработчиков, цитируемых от Inverse в 2020 году, его способность заряжаться на относительно больших расстояниях является ключевой: «Любое решение для энергоснабжения ближнего действия, такое как Qi, не будет достаточным для обеспечения такого развертывания.Мы считаем, что беспроводная связь на больших расстояниях, такая как Cota, будет ключом к росту развертывания IoT «. Другой недавний участник — Wi-Charge, который использует инфракрасные лучи прямой видимости для зарядки маломощных устройств, таких как телефоны, на расстоянии до 10 м (30 футов). Типичные области применения могут включать зарядку всех телефонов на столе для переговоров или всех гаджетов в вашей гостиной от одного незаметного передатчика, установленного на крыше.

Как работает индукционная зарядка? — Легкая электрическая жизнь

Открытая еще в первой половине XIX века индукционная передача электроэнергии уже нашла свое применение во многих реальных потребительских приложениях, от медицинских имплантатов до смартфонов и электрических зубных щеток.В New ZOE, например, есть индукционное зарядное устройство, которое позволяет заряжать совместимые смартфоны по беспроводной сети.

Что такое беспроводная индукционная зарядка?

Беспроводная зарядка основана на принципе электромагнитной индукции. Когда электрический ток проходит через катушку (намотанный кабель), он создает магнитное поле, действие которого генерирует другой электрический ток во второй катушке, находящейся на некотором расстоянии.

Таким образом, электричество может передаваться от одного устройства к другому без физического контакта.Обычные приложения для индукционной зарядки по-прежнему требуют, чтобы зарядное устройство и приемное устройство находились рядом друг с другом. Вот почему эти системы зарядки иногда называют «ближним полем».

Индукционная зарядка и электромобили

В индустрии электромобилей индукционная зарядка позволяет заряжать автомобили без специальной розетки или кабеля. В сценарии статической зарядки электричество по-прежнему подается зарядной станцией или Wallbox , но электрический ток передается в автомобиль по беспроводной связи через зарядную площадку, над которой автомобиль просто нужно припарковать.

Нет необходимости обходить автомобиль, чтобы подключить кабель, или нажимать значок на точке зарядки: зарядка начнется автоматически, как только излучающая и принимающая катушки повернуты друг к другу.

Что ждет индукционную зарядку в будущем?

Настоящее будущее беспроводной зарядки, однако, касается не дома, а, скорее, ее использования в дороге благодаря динамической индукционной зарядке.

Принцип: зарядные катушки устанавливаются прямо на дорогу, а не на стоянках.Электромобиль, проезжающий над ними, улавливает их магнитное поле и превращает его в электричество, которое снабжает автомобиль энергией во время движения и отсрочивает необходимость остановки на зарядной станции.

Renault принимает участие в научно-исследовательских проектах, связанных с динамической индукционной зарядкой, с 2012 года. Например, Группа поставила два Kangoo Z.E. автомобили, оснащенные катушкой для исследовательского проекта European Fabric, который привел к созданию испытательного маршрута в Сатори в регионе Большого Парижа.Задача здесь значительная: установка динамических зарядных устройств позволила бы значительно расширить диапазон электромобилей без увеличения емкости их аккумуляторов.

Авторские права: IGphotography, Энтони Бернье

Читайте также

Электромобиль

Различные способы хранения энергии

10 июня 2021

Посмотреть больше

Электромобиль

Все, что нужно знать о подключаемом к сети гибридном автомобиле

10 июня 2021

Посмотреть больше

Электромобиль

Все, что нужно знать о зарядке гибридного автомобиля

09 июня 2021

Посмотреть больше

Бесконтактный к розетке — индукционная зарядка электромобилей

Электрическая зубная щетка и электромобиль становятся все ближе друг к другу.Потому что теперь электромобили можно заряжать бесконтактно с помощью индукции. В дополнение к обычной зарядке от вилки и розетки, технология индуктивной зарядки должна стать мостом в будущее.

«Фактическая зарядка происходит как бесконтактная передача энергии в переменном электромагнитном поле между пластиной и автомобилем», — объясняет Герберт Циммерманн, руководитель отдела электромобильности ZVEI. © ZVEI

Индуктивная зарядка уже присутствует в повседневной жизни многих людей.Будь то промышленная автоматизация, автоматизированные транспортные системы, крановые системы или просто зубные щетки — многие системы уже давно получают питание индуктивно. Компании-члены ZVEI, которые много лет назад совместно разработали эту технологию и внедрили ее в отрасль, сегодня являются лидерами мирового рынка.

Существует множество инноваций, особенно в идее сделать процесс зарядки электромобилей более эффективным, надежным и, прежде всего, более быстрым.В то время как водители классических электромобилей должны подъехать к зарядной станции, распаковать зарядный кабель, подключить вилку, снова вынуть ее и упаковать зарядный кабель, при индуктивной зарядке автомобиль просто припаркован над зарядной пластиной или напротив нее.

Магнитное поле между катушками

«Фактическая зарядка происходит как бесконтактная передача энергии в переменном электромагнитном поле между пластиной и автомобилем», — объясняет Герберт Циммерманн, руководитель отдела электромобильности ZVEI.Конструкция и принцип действия передачи энергии примерно соответствуют принципу работы трансформатора с механически разделенными катушками. При использовании технологии индуктивной зарядки к первичной обмотке подается переменный ток. Это, в свою очередь, создает магнитное поле, которое также индуцирует переменный ток во вторичной катушке, используемой в электромобиле, который можно использовать для зарядки автомобильного аккумулятора после выпрямления.

Так как расстояние между первичной и вторичной катушками составляет всего от восьми до двадцати сантиметров, магнитное поле создается в очень ограниченной области между зарядной пластиной и вторичной катушкой.

При зарядной способности в среднем три киловатта зарядка автомобильного аккумулятора емкостью 20 киловатт-часов в настоящее время занимает добрых шесть часов — слишком много для повседневного использования. Поэтому многие компании-члены ZVEI проводят исследования по оптимизации процесса зарядки.

ZVEI поддерживает надежную зарядку при слабой напряженности поля

Этого можно добиться с помощью разработки индуктивных зарядных станций, которые замыкают магнитную цепь с помощью индуктивных лопастей, и на частотах между 80-300 кГц можно сократить время зарядки примерно до одного часа. и двадцать минут.Однако поставщики технологий ZVEI предпочитают значительно более низкую напряженность поля. В результате более длительного времени зарядки аккумулятора можно избежать за счет нескольких коротких подзарядок.

В Турине работает с 2002 г .: Здесь 20 электробусов работают по расписанию внутри города. Поскольку емкости накопителя энергии недостаточно для работы в течение всего дня, все автобусы заряжаются автоматически и индуктивно на выбранных остановках. Благодаря этой повторяющейся зарядке все автомобили находятся в непрерывном рабочем состоянии в течение дня.

Электромобили и зарядные устройства — неразрывная система.

В Федеративной Республике Германии правительство также провозгласило цель сделать Германию ведущим рынком электромобильности. Это однозначно поддерживается ZVEI, который указывает на свою общую позицию в отношении технологии бесконтактной зарядки. В нем говорится, что электромобили должны рассматриваться не только как часть нового энергетического мира, но и как интегрированная система вместе с соответствующей инфраструктурой.Кроме того, крайне важно, чтобы промышленность и политика могли быстро работать вместе над экологичными концепциями, чтобы довести производство и продажу электромобилей до серийной зрелости. Создание соответствующей зарядной инфраструктуры особенно важно в этом отношении, потому что только так можно добиться признания электромобильности в сознании конечного потребителя в целом.

4 лучших аккумулятора для беспроводной зарядки

Наш выбор

Kenu BingeBank

Многоразовая клейкая поверхность этого аккумулятора Qi удерживает ваш телефон на месте во время беспроводной зарядки, а подставка может поддерживать ваш телефон для настольного использования или просмотра фильмов.Он может заряжать большинство телефонов до трех раз.

Kenu BingeBank предлагает лучший захват из всех протестированных нами беспроводных аккумуляторов, отличных от MagSafe, в виде многоразовой липкой накладки, гарантирующей, что ваш телефон останется на месте и продолжит заряжаться. Прочная металлическая подставка блока питания работает в альбомной или портретной ориентации, что делает его полезным в качестве настольной док-станции или в качестве источника резервного питания, пока вы смотрите фильмы на своем телефоне. BingeBank имеет примерно такую ​​же площадь, как iPhone 12 или 13, но в два раза толще, и он оснащен портом USB-C для ввода и вывода (вы можете быстро заряжать поддерживаемые устройства через порт USB-C, если у вас есть правый кабель), а также Quick Charge 3.0 Порт USB-A для быстрой зарядки некоторых устройств Android. BingeBank может полностью зарядить большинство телефонов три раза, прежде чем потребуется подзарядка; это столько же емкости аккумулятора, сколько мы видели у любого блока питания Qi с тех пор, как мы начали исследовать конкурентов для этого руководства в 2018 году.

Также отлично

Mophie Snap + Juice Pack Mini

Магнитный блок питания Mophie защелкивается на задней панели MagSafe- оборудованных телефонов и обеспечивает почти полную зарядку на достаточно высокой скорости.

Если ваш iPhone поддерживает MagSafe, мы рекомендуем Mophie Snap + Juice Pack Mini.Этот внешний аккумулятор хранит достаточно энергии, чтобы зарядить полностью разряженную батарею iPhone 13 до 83% в наших тестах, и он надежно фиксируется на задней панели телефона с помощью встроенных магнитов, чтобы вы могли взять телефон и продолжать использовать его во время зарядки. Snap + Juice Pack Mini тоньше, чем другие блоки питания, совместимые с MagSafe, и идеально соответствует очертаниям iPhone 12 и 13, но из-за своей высоты он может мешать камерам на некоторых телефонах, включая iPhone 12. mini, 13 mini и 13 Pro.

, занявший второе место

Беспроводной аккумуляторный блок питания Aukey емкостью 10000 мАч (PB-Y32) удовлетворяет всем нашим основным критериям для беспроводных блоков питания благодаря своей компактной конструкции, удобной поверхности, большой емкости аккумулятора, быстрой беспроводной зарядке, быстродействию портов и низкой цене. Но его просто не так приятно использовать, как Kenu BingeBank: у него нет какой-либо док-станции или подставки, поэтому вы можете использовать его только с телефоном, лежащим на его поверхности, а его прорезиненная ручка недостаточно прочна для чтобы оставаться на связи с устройством в сумке.Рассмотрим Aukey, если вы в основном будете использовать зарядное устройство в одном месте и не возражаете, чтобы ваш телефон находился горизонтально во время зарядки.

Бюджетный выбор

Scosche QiDock Powerbank

Эта модель состоит из меньшей беспроводной аккумуляторной батареи Qi меньшей емкости в паре с док-станцией, которая заряжает внешний аккумулятор и удерживает телефон под удобным углом.

Powerbank Scosche QiDock — отличный вариант, если вам не требуется много портативной энергии, потому что батарея вашего телефона редко разряжается, и если вы предпочитаете подставное зарядное устройство для вашего стола или прикроватной тумбочки.Внешний аккумулятор устанавливается в прилагаемую док-станцию, которая заряжает его и позволяет поддерживать телефон, а аккумулятор можно легко извлечь, чтобы взять его с собой. Большинство аккумуляторов Qi такой емкости (менее 10 000 мАч) дороги для своего размера, не сертифицированы для соблюдения стандартов беспроводной зарядки или того и другого, в то время как QiDock имеет высокую ценность и сертифицирован. Батарея этого внешнего аккумулятора емкостью 5000 мАч (18,5 Втч) должна быть способна заряжать большинство телефонов от полутора до двух раз. QiDock также имеет порт USB-A для зарядки телефона или планшета с помощью кабеля, но порт USB-C работает только для зарядки самого блока питания.

Введение в беспроводную зарядку аккумулятора

Беспроводная зарядка устраняет необходимость в кабеле, который обычно требуется для зарядки мобильных телефонов, беспроводных устройств и т. Д. С помощью беспроводного зарядного устройства аккумулятор внутри любого устройства с батарейным питанием можно зарядить, просто поместив устройство рядом с беспроводным передатчиком энергии или специальной зарядной станцией. В результате корпус прибора можно сделать полностью герметичным, даже водонепроницаемым. Помимо присущего ей удобства, беспроводная зарядка также может значительно повысить надежность, поскольку штекер для зарядки на боковой стороне устройства может легко получить механическое повреждение или просто из-за того, что кто-то случайно подключил не тот адаптер.В основе беспроводной зарядки лежит хорошо известный закон индуцированного напряжения Фарадея, обычно используемый в двигателях и трансформаторах.

Применение беспроводной зарядки аккумуляторов

• Смартфоны, портативные медиаплееры, цифровые камеры, планшеты и носимые устройства: Потребители ищут простые в использовании решения, большую свободу позиционирования и более короткое время зарядки. Эти приложения обычно требуют мощности от 2 Вт до 15 Вт. Предпочтительна мультистандартная совместимость.Беспроводная зарядка может сосуществовать с NFC (Near Field Communication) и Bluetooth, что позволяет создавать очень креативные решения. Например, сопряженные телефоны могут заряжать друг друга, когда они размещены вплотную, после согласования соответствующего хоста и клиента.
  
• Аксессуары: Гарнитуры, беспроводные динамики, мыши, клавиатуры и многие другие приложения могут получить выгоду от беспроводной передачи энергии. Подключение зарядных кабелей к крошечным разъемам постоянно сжимающихся устройств является препятствием для создания прочной конструкции.Например, гарнитуры Bluetooth должны быть защищенными от пота, чтобы выжить в тренажерном зале. Только беспроводная зарядка может позволить такую ​​возможность.
  
• Зарядный терминал общего доступа: Размещение зарядных устройств (передатчиков) в общественных местах требует, чтобы системы были безопасными и надежными. Но интеллектуальные системы зарядки могут выходить далеко за рамки автономных решений для зарядки. Они могут обеспечить быстрое подключение к сети и при желании создать платные зарядные станции. Многие кафе, киоски в аэропортах и ​​отели поддерживают эти сценарии.Производители мебели также встраивают незаметные беспроводные передатчики мощности в свои торцевые и боковые столики.
  
• Компьютерные системы: Ноутбуки, ноутбуки, ультрабуки и планшетные ПК — все кандидаты для беспроводной зарядки в качестве хостов или клиентов. Возможности безграничны.
  
• Применение в салоне автомобиля: Беспроводное зарядное устройство идеально подходит для зарядки мобильных телефонов и брелоков, поместив их либо на приборную панель, либо на центральную консоль автомобиля, без неудобных проводов, идущих к гнезду прикуривателя.Более того, поскольку Bluetooth и Wi-Fi требуют аутентификации для подключения телефонов к автомобильной электронике, объединение NFC с беспроводной зарядкой может позволить пользователю не только заряжать телефон, но и автоматически подключать его к автомобильным сетям Wi-Fi и Bluetooth, не проходя через них. любой конкретный процесс настройки.
  
• Электромобили: Интеллектуальные зарядные станции для электромобилей также появляются, но требуют гораздо большей мощности. Стандарты находятся в стадии разработки.
  
• Разное: Беспроводные зарядные устройства находят применение во всем, где есть аккумулятор. Сюда входят игровые и телевизионные пульты, беспроводные электроинструменты, беспроводные пылесосы, дозаторы мыла, слуховые аппараты и даже кардиостимуляторы. Беспроводные зарядные устройства также могут заряжать суперконденсаторы (суперконденсаторы) или любые устройства, которые традиционно питаются от низковольтного кабеля питания.
  

Стандарты беспроводной зарядки для совместимой беспроводной передачи энергии

За последние несколько лет появилось три основных конкурирующих стандарта беспроводной зарядки, в том числе Qi, PMA и Airfuel ^TM , как описано ниже.Все три по существу основаны на законе индуцированного напряжения Фарадея и используют индуктивные катушки для беспроводной передачи энергии, но определены для работы на разных частотах с разными схемами управления. Таким образом, каждый стандарт беспроводного питания предлагает уникальные технологические преимущества с различными уровнями поддержки в отрасли и долей рынка.

В традиционной китайской культуре Ци (произносится как «чи») часто переводится как «естественная энергия», «жизненная сила» или «поток энергии». Это также название отраслевого стандарта, созданного консорциумом Wireless Power Consortium (WPC).Qi в настоящее время поддерживает беспроводную передачу мощности до 5 Вт на расстояние до 5 мм, но быстро расширяется до 15 Вт, а затем до 120 Вт на гораздо большие расстояния.

Основная цель создания любого отраслевого стандарта — это совместимость. Например, любой приемник с логотипом Qi можно разместить на любой панели передатчика, на которой отображается логотип Qi. Возможно, даже на планшете, основанном на другом стандарте, при условии, что микросхема беспроводного приемника поддерживает мультистандартную совместимость.Скоро отпадет необходимость носить с собой фирменные зарядные устройства в дальних поездках.

В то время как стандарт Qi работает в приблизительном диапазоне частот 100-200 кГц, стандарт PMA (Power Matters Alliance) обеспечивает мощность до 5 Вт при почти вдвое большей частоте. Стандарты PMA и Qi на самом деле очень похожи, поскольку основаны на принципах «магнитной индукции» («MI»). Они действительно используют совершенно разные методы связи между беспроводным приемником энергии и передатчиком.

Недавно PMA достигла соглашения с A4WP о создании объединенного стандарта (теперь Airfuel Alliance).Это основано на несколько ином принципе, который называется «MR», что означает магнитный резонанс. Ранние версии стандарта позволяли подавать мощность 3,5 Вт и 6,5 Вт, но недавно она была увеличена до 50 Вт. Хотя MR также основан на основном законе индукции, он состоит из гораздо более слабосвязанного, но более плотно настроенного приемника. и катушки передатчика с очень высокой добротностью (добротность) для обеспечения резонансной передачи на частоте около 7 МГц. Таким образом, Airfuel предлагает большую пространственную гибкость в отношении физического размещения передатчика и приемника.

Основные компоненты беспроводной системы зарядки аккумуляторов

1. Беспроводной передатчик для зарядки питается от входной шины постоянного тока напряжением от 5 В до 19 В, обычно получаемой от порта USB или адаптера питания переменного / постоянного тока.
   
2. Переключаемый транзисторный мост с двумя или четырьмя полевыми транзисторами управляет катушкой и последовательным конденсатором. Резонансная частота устанавливается внутри с помощью последовательного конденсатора.
   
3. Передатчик имеет катушку для передачи энергии за счет электромагнитной индукции.Некоторые передатчики поддерживают массивы из нескольких катушек, управляемые отдельными мостами, которые автоматически выбираются для передачи максимальной связанной мощности в беспроводной приемник энергии.
   
4. Индуцированная мощность передается на беспроводной приемник энергии, который имеет аналогичную катушку для сбора входящей мощности.
   
5. Приемник выпрямляет мощность с помощью диодных выпрямителей, обычно сделанных из полевых транзисторов для повышения эффективности. Он также фильтрует мощность с помощью керамических выходных конденсаторов, а затем подает ее на батарею, которую необходимо зарядить, либо через линейный каскад, либо через импульсный стабилизатор.
   
6. Батарея внутри портативного устройства получает питание и заряжается. Приемник может дать команду передатчику отрегулировать зарядный ток или напряжение, а также полностью прекратить передачу мощности при индикации окончания заряда.
   

Основные рекомендации по проектированию

Беспроводное электричество, безусловно, представляет собой сложную область, в чем Renesas преуспевает. При интеграции системы беспроводной зарядки в устройство необходимо сначала решить, какой стандарт беспроводного питания наиболее подходит для данного приложения.В некоторых случаях Renesas предлагает двухрежимные решения для максимальной совместимости и удобства.

Выбор катушки определяется стандартами. Все основные производители магнитных устройств предоставляют одинаковые стандартные катушки (в соответствии с определением). Затем инженер обычно выбирает катушки в зависимости от области применения, в зависимости от входного постоянного напряжения и требований к выходу. Тем не менее, соответствующая геометрия и тип катушки обычно являются точными, используемыми в оценочном комплекте конкретного ИС приемника или передатчика.

Как правило, внутри приемника требуется всего несколько миллиметров пространства для размещения катушки и связанной с ней электроники. Некоторое экранирование может потребоваться для предотвращения шума и электромагнитных помех внутри устройства. Датчик уровня топлива обычно не интегрирован в беспроводные зарядные устройства, поэтому эта функция может потребоваться отдельно.

Еще одно соображение при интеграции состоит в том, что мощность не может передаваться через металлический корпус, поскольку металл эффективно экранирует приемник от передатчика.Поэтому разработчику системы необходимо иметь относительно плоский пластиковый интерфейс на корпусе приемника, чтобы катушки беспроводной зарядки были обращены друг к другу. Кроме того, пластиковая стенка не может быть больше пары миллиметров, так как это тоже может повлиять на передачу энергии.

Наконец, некоторые инженеры осознают необходимость точного обнаружения посторонних металлических предметов, если они присутствуют на пути передачи энергии, чтобы избежать перегрева. Чтобы удовлетворить эту потребность, все решения Renesas оснащены надежной схемой обнаружения и контроля посторонних предметов, что делает решения совместимыми со всеми основными правилами техники безопасности.

Renesas — лидер отрасли в области решений для беспроводных зарядных устройств.

Renesas занял лидирующую позицию в области беспроводной зарядки благодаря работе с тремя ключевыми группами стандартов — WPC, PMA и Alliance for Wireless Power. Эти отношения позволяют компании тесно сотрудничать с другими ведущими новаторами для разработки решений, направленных на решение проблем беспроводной доставки энергии.

В результате Renesas предлагает ряд микросхем беспроводных приемников энергии, совместимых с WPC, PMA и WPC / PMA (двухрежимный).Двухрежимные приемники компании вырабатывают 5 Вт при 5 В, либо с понижающим импульсным стабилизатором постоянного тока, либо с отслеживающим LDO (стабилизатор с низким падением напряжения).

Renesas также предлагает несколько передатчиков, совместимых с WPC, с различными требованиями к входу от 19 В до 12 В или работающими от адаптера 5 В или портов USB на 2 А. Все продукты для беспроводной зарядки поддерживаются мощными программными инструментами и руководствами по проектированию, которые помогают в процессе разработки.

Узнайте больше о решениях Renesas Wireless Power Solutions

Ограничения индуктивной зарядки

Индуктивная зарядка — это процесс зарядки объекта без какого-либо контакта между ним и любым зарядным устройством или другим заряженным объектом, и это может показаться волшебством.Без проводов или видимых соединений устройства собирают полный заряд, так как же это возможно?

Это не волшебство. Индукционная зарядка зависит от простого явления, известного как закон сохранения заряда. Проводящий объект равномерно распределяет свой заряд по всей своей массе, позволяя электронам свободно течь. Проводники позволяют переносить заряд через свободный поток электронов. Когда дело доходит до заряда, противоположности притягиваются и подобно отталкиваются, поэтому поток электронов между двумя объектами будет зависеть от их соответствующих зарядов.Когда между объектами существует изолятор, такой как подставка или коврик, его необходимо заставить принять заряд, который затем будет беспрепятственно передавать другому объекту.

История индукционной зарядки

Несмотря на всю недавнюю шумиху по поводу индукционной зарядки мобильных устройств, варочных панелей и источников света, индуктивно заряжаемые устройства есть в наших домах уже несколько десятилетий. Некоторые модели электрических зубных щеток, имплантированных медицинских устройств, беспроводных утюгов и инструментов для укладки волос уже много лет работают от индукционной зарядки.Однако из-за недостатков ранних технологий индукционной зарядки их массовое развертывание было непрактичным.

В 2006 году исследователи из Массачусетского технологического института смогли запитать 60-ваттную лампочку от источника, находящегося на расстоянии более семи футов, без физического подключения к лампочке. Исследователи назвали это WiTricity. Наука, стоящая за подвигом, заключалась в использовании магнитно-связанных резонансных объектов, которые обычно сопротивляются потере энергии окружающими несвязанными объектами. Сопротивление сохраняется, даже если несвязанные объекты находятся ближе, чем соединенные, что обеспечивает эффективную передачу энергии.

Интерес к индукционной зарядке проявился в автомобилестроении. Среди нововведений — автомобильная зарядка Visteon для определенных сотовых телефонов и аудиоустройств, а также устаревшая система Magne Charge от General Motors, которая использовалась для питания первых электромобилей.

Индукционная зарядка стала возможной благодаря быстрому распространению мобильных устройств. В 2009 году компания Energizer представила индуктивное зарядное устройство для пультов Wii, но идея действительно стала популярной, когда консорциум Wireless Power Consortium согласился на стандарт Qi.Ци произносится как «чи», и это означает китайское слово, обозначающее естественную энергию, протекающую через мир. Вплоть до утверждения Qi существовало множество конкурирующих технологий, в том числе одна от Palm и несколько, в которых использовались индивидуализированные гелеподобные чехлы и коврики-компаньоны для различных моделей сотовых телефонов, включая iPhone. В 2012 году Nokia представила первые мобильные телефоны, использующие Qi для зарядки, за которыми вскоре последовали новые модели от LG и Motorola. Компания Energizer представила коврик, который может заряжать любое устройство, оснащенное специальным футляром.Сегодня существует широкий выбор мобильных устройств, включая сотовые телефоны, ПК и фитнес-трекеры, которые используют Qi или другие технологии индукционной зарядки.

Последние разработки в области индукционной зарядки

Хотя индукционная зарядка вызывает наибольшее восхищение в отношении беспроводной зарядки, это не единственная технология, которая предлагает беспроводные возможности. Радиозарядка и резонансная зарядка также широко используются.

Радиозарядка часто используется для маломощных устройств, которые используются в пределах 30 футов от передатчика.Он часто используется для имплантируемых медицинских устройств, чипов RFID, часов, слуховых аппаратов и устройств виртуальной реальности. Некоторые из этих систем зарядки требуют помещения заряжаемого устройства в специальный ящик или контейнер, который принимает радиоволны и преобразует их в энергию постоянного тока.

Многие электромобили и устройства большой мощности используют резонансную зарядку. В этом случае магнитный резонанс передается между передающей и приемной катушками, которые преобразуются в энергию. Резонансная зарядка имеет более короткое поле, чем радио или индуктивная зарядка, поскольку для нее требуется не более трех футов между катушками.Резонансная зарядка становится более эффективной при более высоких мощностях и меньших расстояниях. Зарядка при малом напряжении может иметь эффективность только от 70 до 75 процентов, в то время как устройство на 100 Вт может приближаться к 100 процентам.

Индукционная зарядка по-прежнему составляет основную часть приложений для беспроводной зарядки благодаря своей простоте, дальности действия и эффективности. Ежегодно на рынке появляются сотни устройств и платформ для зарядки, чтобы завоевать превосходство.

На выставке CES 2015 BMW и Volkswagen представили технологии индукционной зарядки для электромобилей.На выставке Alliance for Wireless Power и Power Matters Alliance объявили о своем решении объединиться и работать над единым стандартом беспроводной зарядки. На выставке были представлены беспроводное оголовье для сна, беспроводная перезаряжаемая мышь и множество других продуктов с индуктивным зарядом, что свидетельствует о растущем желании общественности освободиться от проводов.

На выставке CES 2016 интерес к индуктивной зарядке достиг еще более высокого уровня. Сумки и портфели, которые могут питать устройства на ходу, стали хитом, и новые чехлы Qi для сотовых телефонов были повсюду.Были представлены индуктивные зарядные устройства для Apple Watch, а WiTricity представила новые зарядные устройства для ПК на основе исследования Массачусетского технологического института, упомянутого выше. Возможно, наиболее интересным из всего является беспроводной прозрачный стол для зарядки, который быстро заряжает устройства. Даже IKEA представила мебель, которая заряжает устройства без проводов.

Путешественники, по-видимому, избавятся от необходимости носить с собой несколько зарядных устройств и ключей для зарядки всех своих устройств, а борьба за места в аэропортах в некоторых скудных торговых точках может уйти в прошлое.

Преимущества для пользователей

Помимо возможности уменьшить количество навесного оборудования, которое носят путешественники, и устранения неприглядного клубка проводов, который засоряет почти каждый дом, индукционная зарядка предлагает пользователю множество преимуществ.

Многим людям понравится возможность бросить свои устройства на стол или стол, когда они вернутся домой, и они начнут заряжаться автоматически. Им больше не нужно будет помнить о том, чтобы подключать их, иначе на следующий день может не хватить энергии.Зарядка на ходу от движения или с помощью сумки на плече означает, что пользователям никогда не придется беспокоиться о разрядке в пути. Критические разговоры на мобильных устройствах могут продолжаться до их естественного завершения, а не прерываются ситуациями с низким энергопотреблением.

Кроме того, путешественников никогда не заставят сидеть на полу в аэропорту, потому что это единственное место в пределах досягаемости работающей розетки. Путешественники также могут перестать беспокоиться о том, чтобы оставить критически важный адаптер в аэропорту или гостиничном номере.Компьютеры и мобильные устройства будут заряжаться в течение всего длительного полета, что позволит пользователям работать более продуктивно.

Водители электромобилей будут избавлены от «беспокойства о запасе хода», поскольку более эффективная индукционная технология поможет им быстрее заряжать автомобили. Индукционная зарядка также может позволить им перестать беспокоиться о местонахождении общественных зарядных станций, поскольку они могут заряжаться на ходу или путем парковки на специальном коврике, который они носят с собой или хранят в гараже.

Предсказания на будущее

По мере того, как общественный интерес и распространение индуктивно заряжаемых устройств продолжает расти, будет возрастать спрос на единый стандарт, используемый всеми устройствами. Несмотря на соглашение между Alliance for Wireless Power и Power Matters Alliance, ныне известное как AirFuel Alliance, по крайней мере еще один отраслевой альянс работает над конкурирующим стандартом. Общественное давление и влияние производителей устройств, скорее всего, заставят прийти к соглашению по единому стандарту и, возможно, к дальнейшей консолидации организаций по отраслевым стандартам, чтобы способствовать этому.

В начале 2016 года AirFuel Alliance получил глобальное одобрение регулирующих органов на свой новый стандарт, что открыло путь к быстрому распространению устройств и форм-факторов. Альянс также работает над стандартом, который объединяет индукционные и резонансные технологии, чтобы устройства могли беспрепятственно взаимодействовать друг с другом. Организация считает, что беспроводная зарядка станет новым стандартом в очень короткие сроки.

Количество индуктивно заряжаемых устройств и форм-факторов индукционной зарядки будет продолжать расти; люди быстро усыновят их.Отели, аэропорты, поезда и даже автомобили и новая мебель будут стандартно поставляться с индуктивной зарядкой, которая упростит нашу жизнь. Люди перестанут беспокоиться о сроке службы аккумуляторов устройств, которые они носят с собой, а производители и дизайнеры будут меньше ограничены размером аккумуляторов, которые они могут включить, поскольку устройства будут легко заряжаться на ходу.

Мы увидим умные часы меньшего размера, более тонкие телефоны, более легкие ПК и многие другие носимые устройства, которые отслеживают наше здоровье и физическую форму.Например, имплантированные медицинские устройства станут меньше и менее навязчивыми в нашей повседневной жизни, а устранение необходимости в периодической замене батареек упростит жизнь пациентам, которым больше не придется сталкиваться с повторными операциями просто для замены батареек.

Аэропорты и туристические депо, которые только сейчас начинают удовлетворять потребность в розетках, смогут включить индуктивную зарядку в каждое сиденье, что упростит жизнь путешественникам.

Мы также увидим появление большего количества предметов повседневного обихода для дома, которые могут получить выгоду от беспроводной зарядки.Удаление шнуров от устройств, которые выполняют такие повседневные задачи, как уборка пылесосом, глажка или сушка волос феном, сделает эти действия более безопасными и простыми. Столы станут более аккуратными, и наверху не будет проводов, и многие из наших устройств будут заряжаться, где и когда мы их кладем.

Индуктивная зарядка наконец-то достигает критической массы, и большинству людей не терпится попрощаться с проводами, соединяющими их с розетками.

Технология беспроводной зарядки для электромобилей в пути

Обновлено 31 августа 2020 г.

Норвегия, уже являющаяся мировым лидером по внедрению электромобилей, скоро станет первым в мире: парк такси Jaguar I-Pace в Осло, которые могут заряжаться по беспроводной сети, даже когда они стоят в очереди за пассажирами.

Эта технология индуктивной зарядки, разработанная бывшим инженером НАСА из Пенсильванской компании Momentum Dynamics, направлена ​​на устранение, возможно, самого большого сбоя в электромобилях: как обеспечить удобную зарядку для городских масс, включая жителей квартир и водителей такси, автобусов и т. Д. грузовики для доставки — не забивая каждый дюйм первоклассной недвижимости громоздкими и неприглядными зарядными устройствами. Головоломка становится все более острой с появлением новых электрических моделей и каждым дополнительным правительственным указом на уменьшение количества автомобилей, работающих на ископаемом топливе, и снижение выбросов углерода.

Прекрасным примером таких действий по борьбе с изменением климата является Осло, чей амбициозный план ElectriCity требует, чтобы все такси к 2024 году производили нулевые выбросы из выхлопных труб, что фактически запрещает даже бензиновые гибридные модели. Результат карательных налогов на автомобили, работающие на ископаемом топливе, и заманчивых стимулов для электрических моделей: 50 процентов новых автомобилей в Норвегии теперь являются электромобилями, что намного выше, чем в любой другой стране. Правительство Норвегии постановило, что к 2025 году все новые автомобили должны иметь нулевой выброс вредных веществ.

Четыре индукционные зарядные площадки, установленные под шиной Link Transit в Ванатчи, Вашингтон. Фото: Momentum Dynamics

Эта срочность кнута и пряника привела к сотрудничеству между Jaguar, Momentum Dynamics, оператором такси в Скандинавии Cabonline и зарядной компанией Fortam Recharge. Группа стремится создать первый в мире парк такси с беспроводной зарядкой. С этой целью Jaguar оснащает 25 внедорожников I-Pace индуктивными зарядными панелями Momentum Dynamic. Подушечки площадью около 60 см рассчитаны на мощность от 50 до 75 киловатт.Пока машины проезжают очереди такси, Jaguar останавливается над серией индуктивных катушек, встроенных в тротуар. Используя резонансную магнитную связь, работающую на частоте 85 Гц, зарядная площадка будет направлять достаточно энергии к батареям такси, добавляя около 80 километров диапазона за каждые 15 минут зависания над индуктивными катушками — без каких-либо физических вилок или подключения человека.

Вместо того, чтобы заряжать батареи до краев, идея состоит в том, чтобы заряжать их более короткими сериями, когда появляется такая возможность.

«Идея состоит в том, чтобы пасти, а не жадно», — говорит Эндрю Дага, исполнительный директор Momentum Dynamics. «Вы просто продолжаете добавлять энергию по мере необходимости».

Дага утверждает, что текущие модели зарядки — включая идею «одна машина, одна розетка» и использование все более мощных зарядных устройств постоянного тока, которые могут снизить срок службы батареи — в конечном итоге неприменимы для перегруженных городов, мобильных автопарков и нетерпеливых водителей или райдеров. .

«Необходимо более частое взаимодействие с сетью», — сказал Дага.«Все дело в том, чтобы по-другому думать о том, как будет осуществляться заправка в мире электромобилей».

Прорыв компании родился из космоса и внутреннего снега. Соучредитель Daga Брюс Лонг, умерший в 2018 году, был профессором электротехники в Бакнеллском университете. Во время антарктических экспедиций по измерению ледниковой активности для геофизической программы Пенсильванского университета жестокие элементы вдохновили на создание беспроводного решения для подзарядки электронного оборудования. Мелкий снег постоянно попадал на чувствительные инструменты Лонга, когда их корпуса открывались для замены батареек.Дага, который работал над 35-метровыми солнечными батареями Международной космической станции НАСА, уже придумывал способы уменьшить их тяжелые алюминиевые кабели. Это дало толчок идее беспроводной передачи энергии, которая лежит в основе текущего проекта Momentum Dynamics.

Компания также сотрудничает с китайским гигантом электромобилей Geely, которому также принадлежат Volvo и Lotus. Руководители Momentum говорят, что они также заключили сделку с неназванным европейским производителем на производство городского грузовика для доставки товаров с беспроводной зарядкой.

Автобус Link Transit, припаркованный на соответствующей зарядной площадке Фото: Momentum Dynamics

Это только последний поворот на пути Momentum Dynamics. В 2015 году компания начала доказывать свою концепцию испытаниями электрических автобусов в четырех городах США. Транзитные испытания показали автобус в Уэнатчи, штат Вашингтон, который поглощал энергию от зарядной площадки, установленной вдоль его маршрута, на уровне 200 киловатт. Автобус был построен китайской компанией BYD на своем предприятии в Ланкастере, Калифорния.Это наравне с некоторыми из самых быстрых зарядных устройств постоянного тока, которых достаточно, чтобы «поддерживать автобус в рабочем состоянии 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, без необходимости возвращаться в гараж» для подзарядки, говорит Дага.

Дага указывает, что водители такси или водители такси генетически предрасположены к тому, чтобы избегать простоев — будь то ожидание в очереди за бензоколонками или объезд из-за длительных сборов на станциях. Благодаря индуктивной системе «они не потеряют ни минуты коммерческого времени на зарядку своего автомобиля».

Компания утверждает, что ее технология обеспечивает 94-процентную эффективность зарядки, которая остается стабильной при увеличении масштабируемой мощности до 200 или даже 350 киловатт.Это выгодный контраст с быстрыми зарядными устройствами постоянного тока, эффективность которых резко падает при более высокой мощности из-за большого сопротивления и возникающего в результате тепла, требующего использования кабелей с жидкостным охлаждением, которые сами по себе создают большие потери энергии.

Изображение: Momentum Dynamics

«Это идеальная технология зарядки», — сказал Морган Линд, главный операционный директор Recharge Infra, подразделения Fortam. Подзарядка Infra с вкладками Momentum Dynamics после того, как узнала, что она может выдавать 50 киловатт или более через воздушный зазор примерно 18 сантиметров между автомобилем и тротуаром — огромное улучшение по сравнению с компаниями, обещавшими не более 11 киловатт.

Сторонники ссылаются на несколько дополнительных выгод. Поскольку системы полностью скрыты под землей, план исключает: зарядные устройства, чтобы конкурировать за первоклассное парковочное место или тротуары; движущиеся части и опасения по поводу вандализма или повреждений от элементов; и проводная инфраструктура, в том числе неприглядные башни и кронштейны для электрических автобусов, загрязняющие вид.

«Это делает незаметным опыт дозаправки», — сказал Дага. «Мы могли бы получить чистые города и чистые улицы одновременно».

Кроме того, по словам Дага, индуктивные системы обеспечат последовательную цепочку выигрышей.При наличии достаточного количества зарядных площадок они могут поддерживать автомобильные аккумуляторы в постоянной «золотой зоне» от 75 до 85 процентов емкости, избегая глубоких циклов, которые убивают аккумуляторы раньше времени. В значительной степени избавленные от проблем с дальностью полета, электромобили могут нести меньшие аккумуляторные блоки, уменьшая их пугающий вес и стоимость, одновременно повышая эффективность использования энергии.

Для таксопарков или легковых автомобилей Momentum Dynamics разрабатывает программное обеспечение для отслеживания даже самых коротких событий зарядки и автоматического выставления счетов клиентам, аналогично автоматизированной системе взимания платы.Компания также разработала систему ближней связи, которая позволит автономным автомобилям выравниваться и подключаться к зарядным устройствам. Двунаправленная зарядка может позволить автомобилям подавать дополнительную мощность в сеть.

Линд говорит, что такси Jaguar должны запустить свои счетчики и зарядные устройства без суеты к концу года. Линд назвал Норвегию — с пятью миллионами жителей, но с решимостью отказаться от транспортных средств на ископаемом топливе — идеальным, пусть и крошечным испытательным стендом.

«Мы очень маленькая страна, но мы видим, что можем быть путеводной звездой для многих других стран», — говорит Линд.«Лавина электромобилей приближается, и ее невозможно остановить».

Примечание редактора: это сообщение было исправлено 31 августа 2020 года.