Индуктивная зарядка

Индуктивная зарядка (также известная как беспроводная зарядка или беспроводная зарядка ) — это тип беспроводной передачи энергии . Он использует электромагнитную индукцию для подачи электроэнергии на портативные устройства. Индуктивная зарядка также используется в транспортных средствах, электроинструментах, электрических зубных щетках и медицинских приборах. Портативное оборудование можно разместить рядом с зарядной станцией или индуктивной панелью без необходимости точного выравнивания или электрического контакта с док-станцией или вилкой.
Индуктивная зарядка названа так потому, что она передает энергию посредством индуктивной связи . Сначала переменный ток проходит через индукционную катушку зарядной станции или площадки. Движущийся электрический заряд создает магнитное поле , сила которого колеблется, поскольку амплитуда электрического тока колеблется. Это изменяющееся магнитное поле создает переменный электрический ток в индукционной катушке портативного устройства, который, в свою очередь, проходит через выпрямитель , преобразуя его в постоянный ток . Наконец, постоянный ток заряжает батарею или обеспечивает рабочую мощность. [1] [2]
Больших расстояний между передающей и приемной катушками можно достичь, если в системе индуктивной зарядки используется резонансная индуктивная связь , когда конденсатор к каждой индукционной катушке добавляется для создания двух LC-контуров с определенной резонансной частотой. Частота переменного тока согласовывается с резонансной частотой, а частота выбирается в зависимости от расстояния, необходимого для достижения максимальной эффективности. [1] Недавние улучшения этой резонансной системы включают использование подвижной передающей катушки (т. е. установленной на подъемной платформе или рычаге) и использование других материалов для приемной катушки, таких как посеребренная медь или иногда алюминий, чтобы минимизировать вес и уменьшить сопротивление из-за скин - эффект .
История
[ редактировать ]Индукционная передача энергии была впервые использована в 1894 году, когда М. Ютен и М. Ле-Блан предложили устройство и способ питания электромобиля. [3] Однако двигатели внутреннего сгорания оказались более популярными, и об этой технологии на время забыли. [2]
В 1972 году профессор Дон Отто из Оклендского университета предложил автомобиль с индукционным приводом, использующий передатчики на дороге и приемник на автомобиле. [2] В 1977 году Джон Э. Тромбли получил патент на «Зарядное устройство с электромагнитной связью». Патент описывает применение для зарядки аккумуляторов налобных фонарей для шахтеров (US 4031449). Первое применение индуктивной зарядки, использованное в Соединенных Штатах, было осуществлено Дж. Г. Болджером, Ф. А. Кирстеном и С. Нг в 1978 году. Они создали электромобиль, оснащенный системой с частотой 180 Гц и мощностью 20 кВт. [2] В Калифорнии в 1980-х годах был произведен автобус, питавшийся от индуктивной зарядки, примерно в это же время аналогичные работы проводились во Франции, Германии и Европе. [2]
В 2006 году Массачусетский технологический институт начал использовать [ нужны разъяснения ] резонансная связь . Они смогли передать большое количество энергии без излучения на расстояние нескольких метров. Это оказалось лучше для коммерческих нужд и стало важным шагом в развитии индуктивной зарядки. [2] [ не удалось пройти проверку ]
Консорциум беспроводной энергии (WPC) был основан в 2008 году, а в 2010 году они установили стандарт Qi . В 2012 году были основаны Альянс за беспроводную энергию (A4WP) и Power Matter Alliance (PMA). Япония учредила Форум широкополосной беспроводной связи (BWF) в 2009 году, а в 2013 году они учредили Консорциум беспроводной энергии для практических приложений (WiPoT). В 2010 году в Японии также был основан Консорциум по сбору энергии (EHC). Корея учредила Корейский форум беспроводной энергетики ( КВПФ) в 2011 году. [2] Целью этих организаций является создание стандартов индуктивной зарядки. В 2018 году стандарт Qi Wireless был принят для использования в военной технике Северной Кореи, России и Германии.
Области применения
[ редактировать ]Применения индуктивной зарядки можно разделить на две большие категории: малая мощность и высокая мощность:
- Приложения с низким энергопотреблением обычно поддерживают небольшие бытовые электронные устройства, такие как сотовые телефоны , портативные устройства, некоторые компьютеры и аналогичные устройства, которые обычно заряжаются при уровнях мощности ниже 100 Вт. переменный ток частотой 50 или 60 Гц . Часто используется [4] или в случае устройств, совместимых с Qi, типичными являются частоты в диапазоне от 87 до 205 кГц. [5]
- Индуктивная зарядка высокой мощности обычно подразумевает индуктивную зарядку аккумуляторов при мощности выше 1 киловатта. Наиболее заметной областью применения индукционной зарядки высокой мощности является поддержка электромобилей , где индуктивная зарядка представляет собой автоматизированную и беспроводную альтернативу зарядке от сети. Уровни мощности этих устройств могут варьироваться от примерно 1 до 300 киловатт и выше. Во всех мощных системах индуктивной зарядки используются резонансные первичная и вторичная катушки. Эти системы работают в длинноволновом диапазоне с частотами до 130 кГц. Использование коротковолновых частот может повысить эффективность и размер системы. [6] но в конечном итоге передаст сигнал по всему миру. Высокие мощности вызывают обеспокоенность по поводу электромагнитной совместимости и радиочастотных помех .
Преимущества
[ редактировать ]- Защищенные соединения – отсутствие коррозии , когда электроника закрыта, вдали от воды или кислорода в атмосфере. Меньший риск электрических неисправностей, таких как короткое замыкание из-за нарушения изоляции, особенно в тех случаях, когда соединения часто замыкаются или разрываются. [7]
- Низкий риск заражения. Для встроенных медицинских устройств передача энергии через магнитное поле, проходящее через кожу, позволяет избежать риска заражения, связанного с проникновением проводов в кожу. [8]
- Долговечность – отсутствие необходимости постоянно подключать и отключать устройство значительно снижает износ гнезда устройства и соединительного кабеля. [7]
- Повышенное удобство и эстетическое качество.
- Автоматизированная индуктивная зарядка электромобилей высокой мощности позволяет проводить более частые зарядки и, следовательно, увеличить запас хода.
- Системы индуктивной зарядки могут работать автоматически, независимо от того, будут ли люди подключать и отключать их от сети. Это приводит к более высокой надежности.
- Автоматическая работа индуктивной зарядки на дорогах теоретически позволяет транспортным средствам работать неограниченное время. [9]
Недостатки
[ редактировать ]
Следующие недостатки были отмечены для маломощных (т.е. менее 100 Вт) индуктивных зарядных устройств и могут быть неприменимы к мощным (т.е. более 5 киловатт) системам индуктивной зарядки электромобилей. [ нужна ссылка ]
- Медленная зарядка. Из-за более низкой эффективности зарядка устройств занимает на 15 процентов больше времени при одинаковом объеме подаваемой мощности. [10]
- Более дорогой. Индуктивная зарядка также требует приводной электроники и катушек как в устройстве, так и в зарядном устройстве, что увеличивает сложность и стоимость производства. [11] [12]
- 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 необходимо оставлять на подставке для зарядки, и, следовательно, его нельзя перемещать или легко использовать во время зарядки. В соответствии с некоторыми стандартами зарядка может осуществляться на расстоянии, но только при условии, что между передатчиком и приемником ничего нет. [7]
- Совместимые стандарты. Не все устройства совместимы с различными индуктивными зарядными устройствами. Однако некоторые устройства начали поддерживать несколько стандартов. [13]
Помимо увеличения времени зарядки, неэффективность имеет и другие издержки. Индуктивные зарядные устройства выделяют больше тепла, чем проводные зарядные устройства, что может отрицательно повлиять на срок службы аккумулятора. [14] [ нужен лучший источник ] Любительский анализ энергопотребления, проведенный в 2020 году с помощью Pixel 4, показал, что проводная зарядка от 0 до 100 процентов потребляет 14,26 Втч ( ватт-час ), а подставка для беспроводной зарядки - 19,8 Втч, то есть увеличение на 39%. Использование стандартной беспроводной зарядной панели и неправильное расположение телефона привело к увеличению потребления до 25,62 Втч, или увеличению на 80%. В анализе отмечается, что, хотя это вряд ли будет заметно для отдельных людей, это имеет негативные последствия для более широкого внедрения беспроводной зарядки смартфонов. [15]
Новые подходы снижают потери при передаче за счет использования сверхтонких катушек, более высоких частот и оптимизированной электроники привода. Это приводит к созданию более эффективных и компактных зарядных устройств и приемников, облегчающих их интеграцию в мобильные устройства или аккумуляторы с минимальными изменениями. [16] [17] Эти технологии обеспечивают время зарядки, сравнимое с проводными подходами, и они быстро находят свое применение в мобильных устройствах.
Безопасность
[ редактировать ]Увеличение количества мощных индуктивных зарядных устройств привело к тому, что исследователи начали изучать коэффициент безопасности электромагнитных полей (ЭДС), создаваемых более крупными катушками индуктивности. В связи с недавним интересом к распространению высокомощной индуктивной зарядки электромобилей возникли проблемы со здоровьем и безопасностью. Чтобы обеспечить большее расстояние покрытия, людям, в свою очередь, потребуется катушка большего размера для индуктора. Электромобилю с проводником такого размера потребуется около 300 кВт от аккумулятора напряжением 400 В, чтобы выдать достаточный заряд для зарядки автомобиля. [ нужны разъяснения ] Такое сильное воздействие электромагнитных волн на кожу человека может оказаться вредным, если не соблюдать правильные условия. Пределы воздействия могут быть соблюдены, даже если катушка передатчика находится очень близко к телу. [18]
Было проведено тестирование того, как эти поля могут воздействовать на органы, когда они подвергаются воздействию низких уровней частоты этих полей. При воздействии различных уровней частот могут возникнуть головокружение, вспышки света или покалывание в нервах. На более высоких дистанциях также может ощущаться нагрев или даже ожог кожи. Большинство людей испытывают низкую ЭМП в повседневной жизни. Чаще всего эти частоты можно испытать с помощью беспроводного зарядного устройства, обычно на тумбочке, расположенной возле головы. [19] [ нужны разъяснения ]
Стандарты
[ редактировать ]Стандарты относятся к различным наборам операционных систем, с которыми совместимы устройства. Существует два основных стандарта: Qi и PMA. [13] Эти два стандарта работают очень похоже, но используют разные частоты передачи и протоколы соединения. [13] По этой причине устройства, совместимые с одним стандартом, не обязательно совместимы с другим стандартом. Однако существуют устройства, совместимые с обоими стандартами.
- Magne Charge , в значительной степени устаревшая система индуктивной зарядки, также известная как J1773, используемая для зарядки аккумуляторных электромобилей (BEV), ранее производившихся General Motors.
- Новый стандарт SAE J2954 позволяет проводить индуктивную зарядку автомобилей через площадку с мощностью до 11 кВт. [20]
- Qi — стандарт интерфейса, разработанный Консорциумом беспроводной энергии для индуктивной передачи электроэнергии. По состоянию на июль 2017 года это самый популярный стандарт в мире: этот интерфейс поддерживают более 200 миллионов устройств.
- AirFuel Альянс:
- В январе 2012 года IEEE объявил о создании Альянса Power Matters Alliance (PMA) в рамках Ассоциации стандартов IEEE (IEEE-SA) Industry Connections. Альянс создан для публикации набора стандартов индуктивной энергии, которые являются безопасными и энергоэффективными, а также имеют интеллектуальное управление питанием. PMA также сосредоточится на создании экосистемы индуктивной энергии. [21]
- Rezence — это стандарт интерфейса, разработанный Альянсом беспроводной энергетики (A4WP).
- A4WP и PMA объединились в AirFuel Alliance в 2015 году. [22]
Электронные устройства
[ редактировать ]
Многие производители смартфонов начали добавлять эту технологию в свои устройства, большинство из которых используют стандарт беспроводной зарядки Qi . Крупные производители, такие как Apple и Samsung, в больших объемах выпускают множество моделей своих телефонов с поддержкой Qi. Популярность стандарта Qi побудила других производителей принять его в качестве собственного стандарта. [23] Смартфоны стали движущей силой проникновения этой технологии в дома потребителей, где было разработано множество бытовых технологий, использующих эту технологию.
Samsung и другие компании начали изучать идею «поверхностной зарядки», встраивая индуктивную зарядную станцию на всю поверхность, например, в стол или стол. [23] Apple и Anker, напротив, продвигают платформу для зарядки на базе док-станции. Сюда входят зарядные устройства и диски, занимающие гораздо меньшую площадь. Они предназначены для потребителей, которые хотят иметь зарядные устройства меньшего размера, которые будут расположены в местах общего пользования и гармонировать с современным декором их дома. [23] Благодаря принятию стандарта беспроводной зарядки Qi, любое из этих зарядных устройств будет работать с любым телефоном, если он поддерживает Qi. [23]
Еще одна разработка — обратная беспроводная зарядка , которая позволяет мобильному телефону без проводов разряжать собственную батарею в другое устройство. [24]
Примеры
[ редактировать ]![]() |

- Oral-B В аккумуляторных зубных щетках компании Braun с начала 1990-х годов используется индуктивная зарядка.
- На выставке Consumer Electronics Show (CES) в январе 2007 года компания Visteon представила свою систему индуктивной зарядки для использования в автомобиле, которая могла заряжать только специально изготовленные сотовые телефоны от MP3-плееров с совместимыми приемниками. [25]
- 28 апреля 2009 г.: на IGN сообщалось об индуктивной зарядной станции Energizer для пульта Wii. [26]
- На выставке CES в январе 2009 года компания Palm, Inc. объявила, что ее новый смартфон Pre будет доступен с дополнительным индуктивным зарядным устройством Touchstone. Зарядное устройство поставлялось с необходимой специальной задней панелью, которая стала стандартной для последующей модели Pre Plus, анонсированной на выставке CES 2010. Она также была представлена на более поздних смартфонах Pixi, Pixi Plus и Veer 4G. После запуска в 2011 году злополучный планшет HP Touchpad (после приобретения HP компании Palm Inc.) имел встроенную катушку пробного камня, которая выполняла функцию антенны для функции Touch to Share, подобной NFC. [16] [27] [28]
- 24 марта 2012 г.: Samsung выпустила Galaxy S3 , который поддерживает опционально дооснащаемую заднюю крышку, входящую в отдельный «набор для беспроводной зарядки».
- Nokia 5 сентября 2012 года анонсировала Lumia 920 и Lumia 820 , которые поддерживают соответственно индуктивную зарядку и индуктивную зарядку с задней панелью для аксессуаров.
- 15 марта 2013 г.: Samsung выпустила Galaxy S4 с поддержкой индуктивной зарядки и дополнительной задней крышкой.
- 26 июля 2013 г.: Google и ASUS выпустили Nexus 7 2013 Edition со встроенной индуктивной зарядкой.
- 9 сентября 2014 г.: Apple анонсировала Apple Watch (выпущенные 24 апреля 2015 г.), в которых используется беспроводная индуктивная зарядка.
- 27 августа 2017 г.: Wärtsilä заявила о запуске полномасштабной пилотной установки мощностью 1,6 МВт и расстоянием между наземными и бортовыми катушками 500 мм для зарядки электрического гибридного парома в коммерческой эксплуатации. Пилотные испытания проводились в течение одного года. [29]
- 12 сентября 2017 г.: Apple анонсировала коврик для беспроводной зарядки AirPower . Предполагалось, что он сможет заряжать iPhone , Apple Watch и AirPods одновременно ; Однако продукт так и не был выпущен. 12 сентября 2018 г. Apple удалила большинство упоминаний AirPower со своего веб-сайта, а 29 марта 2019 г. полностью отменила выпуск продукта. [30]
Ци-устройства
[ редактировать ]
- 5 сентября 2012 года Nokia выпустила два смартфона ( Lumia 820 и Lumia 920 ), оснащенных индуктивной зарядкой Qi. [31]
- В октябре 2012 года Google и LG выпустили Nexus 4 , который поддерживает индуктивную зарядку по стандарту Qi.
- Motorola Mobility выпустила свои Droid 3 и Droid 4 , оба опционально поддерживают стандарт Qi.
- 21 ноября 2012 года HTC выпустила Droid DNA , который также поддерживает стандарт Qi.
- 31 октября 2013 г. Google и LG выпустили Nexus 5 , который поддерживает индуктивную зарядку с помощью Qi.
- 14 апреля 2014 г. компания Samsung выпустила Galaxy S5 , который поддерживает беспроводную зарядку Qi с помощью задней панели беспроводной зарядки или приемника.
- 20 ноября 2015 г. Microsoft выпустила Lumia 950 XL и Lumia 950 , поддерживающие зарядку по стандарту Qi.
- 22 февраля 2016 г. компания Samsung анонсировала свои новые флагманы Galaxy S7 и S7 Edge, в которых используется интерфейс, почти такой же, как Qi. Samsung Galaxy S8 и Samsung Galaxy Note 8, выпущенные в 2017 году, также оснащены технологией беспроводной зарядки Qi.
- 12 сентября 2017 г. Apple объявила, что iPhone 8 и iPhone X будут поддерживать беспроводную зарядку стандарта Qi. Модели 2020 года маркировали эту возможность MagSafe с добавлением магнитов.
Мебель
[ редактировать ]- У Ikea есть серия мебели с беспроводной зарядкой, поддерживающей стандарт Qi.
Двойной стандарт
[ редактировать ]- 3 марта 2015 г.: Samsung анонсировала свои новые флагманы Galaxy S6 и S6 Edge с беспроводной индуктивной зарядкой через зарядные устройства, совместимые с Qi и PMA . Все телефоны линеек Samsung Galaxy S и Note, следующих за S6, поддерживают беспроводную зарядку.
- 6 ноября 2015 г. компания BlackBerry выпустила свой новый флагман BlackBerry Priv , первый телефон BlackBerry, поддерживающий беспроводную индуктивную зарядку через зарядные устройства, совместимые как с Qi , так и с PMA .
Исследования и прочее
[ редактировать ]- Системы чрескожной передачи энергии (ТЕТ) в искусственном сердце и других устройствах, имплантируемых хирургическим путем.
- В 2006 году исследователи из Массачусетского технологического института сообщили, что обнаружили эффективный способ передачи энергии между катушками, расположенными на расстоянии нескольких метров. Команда под руководством Марина Солячича предположила, что можно увеличить расстояние между катушками, добавив в уравнение резонанс. Проект индуктивной мощности MIT под названием WiTricity использует изогнутую катушку и емкостные пластины. [32] [33]
- В 2012 году открылся российский частный музей «Гранд Макет Россия» , где индуктивная зарядка представлена на экспонатах моделей автомобилей.
- По состоянию на 2017 год Disney Research занимается разработкой и исследованием индуктивной зарядки в масштабе комнаты для нескольких устройств.
Транспорт
[ редактировать ]
Беспроводная передача энергии или беспроводная зарядка электромобиля обычно делится на три категории: стационарная зарядка, когда автомобиль припаркован в течение длительного периода времени; динамическая зарядка при движении автомобиля по дорогам или шоссе; и квазидинамическая или полудинамическая зарядка, когда автомобиль движется на малых скоростях между остановками, [34] : 847 например, когда такси медленно подъезжает к стоянке. [35] Индуктивная зарядка не считается зрелой технологией динамической зарядки, поскольку она обеспечивает наименьшую мощность из трех технологий электрической дороги , ее приемники теряют 20–25% подаваемой мощности при установке на грузовики, а ее влияние на здоровье еще не задокументировано. По данным рабочей группы французского правительства по электрическим дорогам . [36] Министерство экономики Германии, BMWK, в 2023 году протестировало инфраструктуру Electreon на автобусе, оснащенном индуктивными катушками, которые получают питание от 200-метровой полосы передатчиков под поверхностью дороги. Приемники смогли собрать 64,3% энергии, излучаемой передатчиками. Установка оказалась сложной и дорогостоящей, а найти подходящие места для придорожных силовых шкафов катушек оказалось затруднительно. [37]
Стационарная зарядка
[ редактировать ]В одной системе индуктивной зарядки одна обмотка крепится к днищу автомобиля, а другая остается на полу гаража. [38] Основным преимуществом индуктивного подхода к зарядке транспортных средств является отсутствие возможности поражения электрическим током , поскольку отсутствуют открытые проводники, хотя блокировки, специальные разъемы и УЗО (прерыватели замыкания на землю или GFI) могут сделать проводящее соединение почти таким же безопасным. Сторонник индуктивной зарядки из Toyota утверждал в 1998 году, что общая разница в стоимости минимальна, в то время как сторонник кондуктивной зарядки из Ford утверждал, что кондуктивная зарядка более эффективна с точки зрения затрат. [39]
С 2010 года автопроизводители заявили об интересе к беспроводной зарядке как к еще одному элементу цифровой кабины . создала группу В мае 2010 года Ассоциация потребительской электроники с целью установить базовые стандарты совместимости зарядных устройств. В одном из признаков пути вперед руководитель General Motors возглавляет группу по стандартизации. Менеджеры Toyota и Ford заявили, что они также заинтересованы в технологиях и усилиях по внедрению стандартов. [40]
Однако руководитель отдела будущей мобильности Daimler профессор Герберт Колер выразил осторожность и сказал, что до индуктивной зарядки электромобилей осталось как минимум 15 лет (с 2011 года), а аспекты безопасности индуктивной зарядки электромобилей еще предстоит изучить более подробно. . Например, что произойдет, если в автомобиле окажется кто-то с кардиостимулятором? Еще одним недостатком является то, что эта технология требует точного выравнивания между индуктивным датчиком и зарядным устройством. [41]
В ноябре 2011 года мэр Лондона и Борис Джонсон компания Qualcomm объявили об испытании 13 точек беспроводной зарядки и 50 электромобилей в лондонского Шордич Tech районе City , которые должны быть развернуты в начале 2012 года. [42] [43] В октябре 2014 года Университет штата Юта в Солт-Лейк-Сити , штат Юта, добавил в свой парк общественного транспорта электрический автобус, который для подзарядки использует индукционную пластину в конце маршрута. [44] ЮТА планировало ввести аналогичные автобусы в 2018 году. Региональное агентство общественного транспорта [45] В ноябре 2012 года беспроводная зарядка была внедрена в трех автобусах в Утрехте , Нидерланды. В январе 2015 года в Милтон-Кинсе, Англия, было представлено восемь электробусов, в которых используется индуктивная зарядка на дороге с технологией Proov/IPT на обоих концах пути для продления зарядки в ночное время. [46] Позже последовали автобусные маршруты в Бристоль, Лондон и Мадрид.
Динамическая зарядка
[ редактировать ]Первый рабочий прототип электромобиля, который заряжается по беспроводной сети во время вождения, известный как «динамическая беспроводная зарядка» или «динамическая беспроводная передача энергии», обычно считается разработанным в Калифорнийском университете в Беркли в 1980-х и 1990-х годах. . Первая коммерциализированная система динамической беспроводной зарядки Online Electric Vehicle (OLEV) была разработана еще в 2009 году исследователями Корейского института передовых наук и технологий (KAIST). [34] : 848 Транспортные средства, использующие эту систему, получают энергию от источника питания под поверхностью дороги, который представляет собой массив индуктивных шин или катушек. [47] [48] Попытки коммерциализации технологии не увенчались успехом из-за высоких затрат. [49] и его главная техническая проблема – низкая эффективность. [50] : 57 Было обнаружено, что инфраструктура динамической индуктивной зарядки увеличивает количество отражающих трещин на дорожных покрытиях. [50] : 64 [51] По состоянию на 2021 год такие компании и организации, как Ведеком, [52] Magment, Electreon и IPT разрабатывают технологии динамической зарядки индукционных катушек. [53] IPT дополнительно разрабатывает систему, в которой вместо катушек используются индуктивные рельсы, поскольку, по словам генерального директора IPT, текущие стандарты, в которых используются катушки, «чрезвычайно дороги» для динамической зарядки. [54]
Исследования и разработки
[ редактировать ]В настоящее время ведутся работы и эксперименты по разработке этой технологии для применения в электромобилях. Это можно реализовать с помощью заранее определенного пути или проводников, которые будут передавать мощность через воздушный зазор и заряжать транспортное средство по заранее определенному пути, например, по полосе беспроводной зарядки. [55] Транспортные средства, которые могут воспользоваться преимуществами беспроводной зарядки этого типа для увеличения дальности действия своих бортовых аккумуляторов, уже находятся на дорогах. [55] Одной из проблем, которые в настоящее время препятствуют широкому распространению этих полос, являются первоначальные затраты, связанные с установкой этой инфраструктуры , которая принесет пользу лишь небольшому проценту транспортных средств, которые в настоящее время находятся на дорогах. Еще одна сложность — отслеживание того, сколько энергии потребляет/выводит каждое транспортное средство с полосы движения. Не имея коммерческого способа монетизировать эту технологию, многие города уже отказались от планов включить эти полосы в свои пакеты расходов на общественные работы. [55] Однако это не означает, что автомобили не могут использовать широкомасштабную беспроводную зарядку. Первые коммерческие шаги уже предпринимаются с использованием беспроводных ковриков, которые позволяют заряжать электромобили без проводного подключения, припарковав их на зарядном коврике. [55] Эти крупномасштабные проекты сопряжены с некоторыми проблемами, в том числе с выделением большого количества тепла между двумя зарядными поверхностями, что может вызвать проблемы с безопасностью. [56] В настоящее время компании разрабатывают новые методы рассеивания тепла, с помощью которых они могут бороться с этим избыточным теплом. В число этих компаний входят большинство крупных производителей электромобилей, таких как Tesla , Toyota и BMW . [57]
Примеры
[ редактировать ]![]() |

- EPCOT Universe of Energy оборудован движущимися театральными «скамьями», которые проводят пассажиров/зрителей по выставке. Они самоходные и в состоянии покоя подзаряжаются индуктивно. [58] Этот экспонат с технологией перезарядки находился на месте ок. 2003.
- Компания Hughes Electronics разработала интерфейс Magne Charge для General Motors . Электромобиль General Motors EV1 заряжался путем вставки индуктивного зарядного устройства в розетку на автомобиле. General Motors и Toyota договорились об этом интерфейсе, и он также использовался в автомобилях Chevrolet S-10 EV и Toyota RAV4 EV .
- Сентябрь 2015 Audi Wireless Charging (AWC) представила индуктивное зарядное устройство мощностью 3,6 кВт. [59] во время 66-го Международного автосалона (IAA) 2015.
- 17 сентября 2015 Bombardier-Transportation PRIMOVE представила зарядное устройство для легковых автомобилей мощностью 3,6 кВт, [60] который был разработан на заводе Site в Мангейме, Германия. [61]
- Компания Transport for London внедрила индуктивную зарядку в ходе испытаний двухэтажных автобусов в Лондоне. [62]
- Индуктивная зарядка Magne Charge использовалась в нескольких типах электромобилей примерно в 1998 году, но была прекращена. [63] после того, как Совет по воздушным ресурсам Калифорнии выбрал SAE J1772-2001 , или « Avcon », проводящий интерфейс зарядки. [64] для электромобилей в Калифорнии в июне 2001 года. [65]
- В 1997 году компания Conductix Wampler запустила беспроводную зарядку в Германии. В 2002 году в Турине начали работу 20 автобусов с зарядкой мощностью 60 кВт. В 2013 году технологию IPT купила компания «Проов» . В 2008 году эта технология уже была использована в доме будущего в Берлине с Mercedes A Class. Позже Evatran также начал разработку Plugless Power , индуктивной системы зарядки, которая, по ее утверждению, является первой в мире бесконтактной системой бесконтактной зарядки электромобилей без помощи рук . [66] При участии местного муниципалитета и нескольких предприятий в марте 2010 года начались полевые испытания. Первая система была продана Google в 2011 году для использования сотрудниками кампуса в Маунтин-Вью. [67]
- Evatran начал продавать беспроводную систему зарядки Plugless L2 в 2014 году. [68]
- В январе 2019 года Volvo Group инвестировала в американскую компанию Momentum Dynamics, специализирующуюся на беспроводной зарядке. [69] Volvo и Momentum Dynamics запустят трехлетний пилотный проект, начиная с 2022 года, по беспроводной зарядке электротакси на стоянках такси. [70]
- BRUSA Elektronik AG , специализированная компания-поставщик и разработчик электромобилей, предлагает модуль беспроводной зарядки ICS мощностью 3,7 кВт. [71]
- Партнерство между Cabonline, Jaguar, Momentum Dynamics и Fortum Recharge запускает парк такси с беспроводной зарядкой в Осло, Норвегия. Автопарк состоит из 25 внедорожников Jaguar I-Pace, оснащенных индуктивными зарядными площадками мощностью 50–75 кВт. В колодках используется резонансная индуктивная связь, работающая на частоте 85 Гц, для повышения эффективности и дальности беспроводной зарядки. [72]
- 3 февраля 2022 года Hyundai Motor Group разработала систему беспроводной зарядки для электромобилей, использующую принцип магнитной индукции. [73] Мощность передается на автомобиль посредством резонанса между магнитной подушкой в нижней части зарядного отсека и магнитной подушкой в нижней части автомобиля. Передаваемая мощность сохраняется в аккумуляторе через преобразователь в системе автомобиля. Он был применен в экспериментальном порядке на зарядной станции Genesis Motor EV, расположенной в Южной Корее. [74]
Медицинские последствия
[ редактировать ]Беспроводная зарядка оказывает влияние на медицинский сектор благодаря возможности длительной зарядки имплантатов и датчиков, расположенных под кожей. Многие компании предлагают перезаряжаемые медицинские имплантаты (например, имплантируемые нейростимуляторы), в которых используется индуктивная зарядка. Исследователи смогли напечатать антенну для беспроводной передачи энергии на гибких материалах, которые можно было бы поместить под кожу пациентов. [56] Это может означать, что подкожные устройства, которые смогут контролировать состояние пациента, могут иметь более длительный срок службы и обеспечивать длительные периоды наблюдения или мониторинга, что может привести к более точному диагнозу со стороны врачей. Эти устройства также могут облегчить пациенту зарядку таких устройств, как кардиостимуляторы, вместо того, чтобы открытая часть устройства продавливалась через кожу, чтобы обеспечить проводную зарядку. Эта технология позволит полностью имплантировать устройство, что сделает его более безопасным для пациента. Пока неясно, будет ли эта технология одобрена к использованию – необходимы дополнительные исследования безопасности этих устройств. [56] Хотя эти гибкие полимеры безопаснее, чем ребристые наборы диодов, они могут быть более подвержены разрыву при установке или удалении из-за хрупкой природы антенны, напечатанной на пластиковом материале. Хотя эти медицинские приложения кажутся очень специфичными, высокоскоростная передача энергии, достигаемая с помощью этих гибких антенн, рассматривается для более широких приложений. [56]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Беспроводная зарядка: состояние разобщенности
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Трефферс, Менно (2015). «История, текущее состояние и будущее Консорциума беспроводной энергетики и спецификации интерфейса Qi». Журнал IEEE Circuits and Systems . Том. 15, нет. 2. С. 28–31. дои : 10.1109/mcas.2015.2418973 .
- ^ US527857A , Морис Ютен и Морис Леблан, «ТРАНСФОРМАТОРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ железных дорог», опубликовано 23 октября 1894 г.
- ^ Диперт, Брайан. «Беспроводная зарядка: состояние разобщенности» . Проверено 12 сентября 2021 г.
- ^ «Введение в спецификацию Ци» . Консорциум беспроводной энергетики. п. 11. Архивировано из оригинала 5 ноября 2019 года . Проверено 8 сентября 2023 г.
- ^ Регенсбургер, Брандан; Кумар, Ашиш; Среям, Синхар; Хуррам, Африди (2018 г.), «Высокопроизводительная емкостная беспроводная система передачи энергии с большим воздушным зазором, 13,56 МГц для зарядки электромобилей» , 19-й семинар IEEE по управлению и моделированию силовой электроники (COMPEL) , 2018 г., IEEE, стр. 1– 4, номер домена : 10.1109/COMPEL.2018.8460153 , ISBN 978-1-5386-5541-2 , S2CID 52285213 , получено 12 сентября 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с Маджаров, Николай Д.; Немков, Валентин С. (январь 2017 г.). «Технологические индуктивные системы передачи энергии» . Журнал электротехники . 68 (3). Журнал Словацкого технологического университета: 235–244. Бибкод : 2017JEE....68..235M . дои : 10.1515/jee-2017-0035 .
- ^ «Беспроводное питание для медицинских устройств». MDDI Online, 7 августа 2017 г., www.mddionline.com/wireless-power-medical-devices.
- ^ Кондлифф, Джейми. «Вам действительно нужны дороги с беспроводной зарядкой?» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 4 октября 2018 г.
- ^ Чен, Брайан X. (3 октября 2018 г.). «Беспроводная зарядка уже здесь. Так для чего же она нужна?» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 4 октября 2018 г.
- ^ «Как электрическая зубная щетка может перезарядить аккумуляторы, если между зубной щеткой и основанием нет металлических контактов?» . Как все работает . Блукора . Апрель 2000. Архивировано из оригинала 17 августа 2007 года . Проверено 23 августа 2007 г.
- ^ US 6972543 «Последовательная резонансная индуктивная схема зарядки».
- ^ Jump up to: а б с «Технология беспроводной зарядки: что нужно знать» . Администрация Андроида . 16 января 2017 г.
- ^ Брэдшоу, Тим. «Обзор: радости беспроводных зарядных устройств для смартфонов» . Файнэншл Таймс . Архивировано из оригинала 19 сентября 2019 года.
- ^ Рэйвенскрафт, Эрик (5 августа 2020 г.). «Беспроводная зарядка — это катастрофа, ожидающая своего часа» . одинноль . Середина . Проверено 27 августа 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Пог, Дэвид (3 июня 2009 г.). «Еще одна предварительная инновация: подставка для зарядки Touchstone» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 30 сентября 2011 г. Проверено 15 октября 2009 г.
- ^ Ёмогата, Хироки (13 ноября 2008 г.). «Система бесконтактной зарядки одновременно заряжает несколько мобильных устройств» . Никки Технология . Архивировано из оригинала 5 декабря 2008 года.
- ^ Бернар, Лоран; Пишон, Лайонел; Разек, Адель (февраль 2014 г.). «Оценка электромагнитных полей в организме человека, подвергающихся воздействию беспроводной системы индуктивной зарядки» . Транзакции IEEE по магнетизму . 50 (2): 1037–1040. Бибкод : 2014ITM....50.1037D . дои : 10.1109/TMAG.2013.2284245 . ISSN 1941-0069 . S2CID 22268995 . Проверено 6 февраля 2022 г.
- ^ «Электромагнитные поля в повседневной жизни» . www.rivm.nl. Проверено 6 февраля 2022 г.
- ^ «Беспроводная передача энергии для легковых электромобилей и электромобилей и методология выравнивания» . САЭ Интернешнл . 23 апреля 2019 г.
- ^ «Лидеры мировой отрасли стремятся сделать энергетику в 21 веке умной и беспроводной, сформировав альянс Power Matters» . Отдел новостей IEEE. 09.01.2012. Архивировано из оригинала 13 июля 2013 г.
- ^ «Бывшие конкуренты в области беспроводной зарядки объединяют усилия в новый альянс AirFuel» . airfuel.org. 03.11.2015. Архивировано из оригинала 8 июня 2019 г. Проверено 8 июня 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д Аллевен, М (2017). «Apple поддерживает индустрию беспроводной зарядки благодаря членству в WPC». FierceWirelessTech . ПроКвест 1880513128 .
- ^ Карманный ворс (30 июля 2021 г.). «Что такое обратная беспроводная зарядка?» . www.pocket-lint.com . Проверено 21 апреля 2022 г.
- ^ «Visteon представит беспроводное зарядное устройство для вашего автомобиля на выставке CES» . mobilemag.com. 03 января 2007 г. Архивировано из оригинала 6 июня 2013 г.
- ^ «Индукционное зарядное устройство Energizer для Wii Preview» . IGN.com. 28 апреля 2009 г. Архивировано из оригинала 2 мая 2009 г.
- ^ Миллер, Пол (8 января 2009 г.). «Беспроводное зарядное устройство Palm Pre Touchstone» . Engadget. Архивировано из оригинала 12 сентября 2017 г.
- ^ Мокей, Ник (25 февраля 2010 г.). «Обзор Palm Pre Plus» . Цифровые тенденции. Архивировано из оригинала 24 марта 2010 года . Проверено 9 марта 2010 г.
- ^ «Видео — Вяртсиля» .
- ^ «Apple отменяет выпуск продукта AirPower, ссылаясь на неспособность соответствовать высоким стандартам качества оборудования» . ТехКранч . 29 марта 2019 г. Архивировано из оригинала 02 июня 2019 г. Проверено 29 марта 2019 г.
- ^ О'Брайен, Терренс (5 сентября 2012 г.). «Nokia выпускает смартфоны с беспроводной зарядкой Qi и зарядной док-станцией Pillow » . Engadget. Архивировано из оригинала 7 сентября 2012 года . Проверено 5 сентября 2012 г.
- ^ Хэдли, Франклин (7 июня 2007 г.). «Прощайте, провода…» . Новости МТИ . Массачусетский технологический институт . Архивировано из оригинала 3 сентября 2007 г. Проверено 23 августа 2007 г. Команда Массачусетского технологического института экспериментально демонстрирует индуктивную передачу энергии, которая потенциально полезна для питания ноутбуков и мобильных телефонов без проводов.
- ^ Кастельвекки, Давиде (15 ноября 2006 г.). «Беспроводная энергия может питать электронику: мертвый сотовый телефон вдохновил на инновации в исследованиях» (PDF) . ТехТок . 51 (9). Массачусетский технологический институт. Архивировано (PDF) из оригинала 2 марта 2007 г. Проверено 23 августа 2007 г.
- ^ Jump up to: а б Ён Джэ Чан (2018), «Обзор работы и системное исследование систем беспроводной зарядки электромобилей» , Transportation Research Part C (95)
- ^ Том Фогден (10 сентября 2021 г.), «Такси завтрашнего дня с беспроводной зарядкой – моменты мобильности с директором Sprint Power Беном Расселом» , autofutures.tv
- ^ Лоран Миге (28 апреля 2022 г.), «По дорогам электромобильности» , Le Moniteur
- ^ А. Вендт и др., «Беспроводные электрические дорожные системы – технологическая готовность и последние разработки», Конференция и выставка IEEE по технологиям беспроводной энергетики (WPTCE), 2024 г., Киото, Япония, 2024 г., стр. 177–182, doi: 10.1109/WPTCE59894 .2024.10557264.
- ^ Мацуда, Ю; Сакамото, Х; Сибуя, Х; Мурата, С. (18 апреля 2006 г.), «Бесконтактная система передачи энергии для системы зарядки электромобилей на основе переработанных продуктов» , Журнал прикладной физики , 99 (8): 08R902, Bibcode : 2006JAP.... 99hR902M , doi : 10.1063/1.2164408 , заархивировано из оригинала 23 февраля 2013 г. , получено 25 апреля 2009 г.
- ^ Прямая конкуренция автомобильных компаний в области зарядки электромобилей , The Auto Channel (веб-сайт), 24 ноября 1998 г., заархивировано из оригинала 2 июня 2009 г. , получено 25 апреля 2009 г.
- ^ Мерритт, Рик (20 октября 2010 г.). «Автопроизводители сигнализируют об интересе к беспроводной зарядке» . ЭЭ Таймс . Архивировано из оригинала 28 октября 2010 года.
- ^ Дэвис, Мэтт (июль 2011 г.). «Критическая миссия». Электрические и гибридные технологии, Vehicle Technology International : 68.
- ^ «Лондон движется вперед с технологией беспроводных электромобилей» . Источник: Лондон, Транспорт Лондона. 10 ноября 2011 года. Архивировано из оригинала 24 апреля 2012 года . Проверено 11 ноября 2011 г.
- ^ «В Лондоне объявлено о первом испытании беспроводной зарядки электромобилей» . Компания «Квалкомм Инкорпорейтед». 10 ноября 2011 г. Проверено 11 ноября 2011 г.
- ^ Нокс, Энни. «Электрический автобус Университета Юты работает на беспроводной зарядке» . Солт-Лейк-Трибьюн . Архивировано из оригинала 20 декабря 2016 года . Проверено 17 декабря 2016 г.
- ^ «UTA объявляет о планах пополнить свой парк первыми полностью электрическими автобусами» . Ездить на ЮТА . Управление транзита штата Юта. Архивировано из оригинала 20 декабря 2016 года . Проверено 17 декабря 2016 г.
- ^ «Электрические автобусы с беспроводной зарядкой установлены в Милтон-Кинсе» . Би-би-си. 9 января 2015. Архивировано из оригинала 14 января 2015 года . Проверено 8 января 2015 г.
- ^ Ридден, Пол (20 августа 2009 г.). «Корейское решение для электромобилей» . Новый Атлас . Архивировано из оригинала 5 апреля 2017 года.
- ^ Х. Фэн, Р. Таваколи, О. К. Онар и З. Пантик, «Достижения в области мощных беспроводных систем зарядки: обзор и соображения по проектированию», в IEEE Transactions on Transportation Electrification, vol. 6, нет. 3, стр. 886–919, сентябрь 2020 г., два : 10.1109/TTE.2020.3012543 .
- ^ Квак Ён Су (24 марта 2019 г.). «Кандидат на пост министра ИКТ обвиняется в растрате денег на исследования» . «Корея Таймс» .
- ^ Jump up to: а б Мартин Г.Х. Густавссон (5 марта 2021 г.), Платформа исследований и инноваций для электрических дорожных систем (PDF) , RISE , ISBN 978-91-89385-08-5
- ^ Ф. Чен, Н. Тейлор, Р. Балье и Н. Крингос, «Динамическое применение систем индуктивной передачи энергии (IPT) на электрифицированной дороге: потери диэлектрической мощности из-за материалов дорожного покрытия», «Строительство и строительные материалы», том . 147, стр. 9–16, август 2017 г., doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.04.149
- ^ «Индуктивная зарядка электромобилей во время вождения: серьезная экологическая проблема» , vedecom.fr , 19 апреля 2022 г.
- ^ Эми М. Дин (29 августа 2021 г.), немецкая компания работает вместе с INDOT над созданием бетонных дорог, которые могут заряжать электромобили во время их движения , Международное общество по бетонным покрытиям
- ^ Инженеры по электронной мобильности (6 сентября 2021 г.), Беспроводная зарядка
- ^ Jump up to: а б с д Линь, Чан-Ю; Цай, Чи-Хун; Линь, Хэн_Тьен; Чанг, Ли-Чи; Да, Юн-Хуэй; Пей, Зингвей; Ву, Чунг-Чи (2011). «Высокочастотные полимерные диодные выпрямители для гибких листов беспроводной передачи энергии». Органическая электроника . 12 (11): 1777–1782. дои : 10.1016/j.orgel.2011.07.006 .
- ^ Jump up to: а б с д Юн Чжи, Ченг; Джи, Джин; Вэнь Лун, Ли; Цзюнь Фэн, Чен; Бин, Ван; Жун Чжоу, Гун (2017). «Линза из метаматериала с неопределенной проницаемостью и конечным размером для миниатюрной системы беспроводной передачи энергии. AEUE». Международный журнал электроники и коммуникаций . 12 : 1777–1782.
- ^ Браун, Марти (2007). Источники питания и расходные материалы Разработки мирового класса . Бостон: Эльзевир. стр. 290–300.
- ^ «Дополнительный сайт «Вселенная энергетики» EPCOT: Павильон» . Progresscityusa.com . Проверено 22 апреля 2022 г.
- ^ АУДИ (17 сентября 2015 г.). «Быстрая зарядка и беспроводная зарядка Audi» . АУДИ. Архивировано из оригинала 5 апреля 2016 г. Проверено 17 сентября 2015 г.
- ^ Бомбардир Мангейм (17 сентября 2015 г.). «Эксперты убеждены в решении PRIMOVE для автомобилей» . Бомбардир. Архивировано из оригинала 5 апреля 2016 г. Проверено 17 сентября 2015 г.
- ^ Сибилла Маас-Мюллер (12 марта 2015 г.). «ФАКТИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ О САЙТЕ Мангейм, Германия» (PDF) . Бомбардир. Архивировано из оригинала (PDF) 5 апреля 2016 г. Проверено 12 марта 2015 г.
- ^ «Объявлено об испытании новой технологии зарядки гибридного автобуса» . Транспорт для Лондона . Архивировано из оригинала 24 августа 2016 года . Проверено 2 декабря 2016 г.
- ^ «Домашняя страница клуба EV1» . Клуб ЕВ1. Архивировано из оригинала 3 июня 2008 г. Проверено 23 августа 2007 г.
GM отказывается от индуктивной зарядки: письмо от General Motors Advanced Technology Vehicles (письмо от 15 марта 2002 г.)
- ^ «Нормотворчество: обновленный и информационный дайджест ZEV 26 июня 2001 г. Инфраструктура и стандартизация ZEV» (PDF) . раздел 13 Свода правил штата Калифорния . Калифорнийский совет по воздушным ресурсам . 13 мая 2002 г. Архивировано (PDF) из оригинала 15 июня 2010 г. Проверено 23 мая 2010 г.
Стандартизация систем зарядки
- ^ «ARB вносит поправки в правило ZEV: стандартизирует зарядные устройства и решает проблему слияний автопроизводителей» (пресс-релиз). Калифорнийский совет по воздушным ресурсам . 28 июня 2001 г. Архивировано из оригинала 16 июня 2010 г. Проверено 23 мая 2010 г.
АРБ одобрил предложение персонала по выбору проводящей системы зарядки, используемой Ford, Honda и рядом других производителей
- ^ Хаббард, Нейт (18 сентября 2009 г.). «Электрическая (автомобильная) компания» . Уайтвиллские новости. Архивировано из оригинала 11 января 2013 года . Проверено 19 сентября 2009 г.
- ^ Тибо, Кайл (22 марта 2011 г.). «Google снабжает своих сотрудников бесконтактным питанием для электромобилей (видео)» . TechCrunch.com . Техкранч. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 года . Проверено 6 марта 2015 г.
- ^ Бак, Питер (6 января 2014 г.). «Evatran начнет поставки своей бесконтактной системы зарядки электромобилей» . Ричмонд.com . Проверено 6 марта 2015 г.
- ^ «Volvo Group инвестирует в Momentum Dynamics для беспроводной зарядки» . ВнутриEVs .
- ^ «Новый проект Volvo — заряжайте электромобили без шнура» , TT/NyTeknik , 3 марта 2022 г.
- ^ «Система индуктивной зарядки ICS115 от BRUSA основана на уникальной во всем мире технологии FRAME®» . brusa.biz . Архивировано из оригинала 10 февраля 2017 года . Проверено 28 мая 2020 г.
- ^ «Технология беспроводной зарядки, позволяющая электромобилям всегда оставаться в движении» . IEEE Spectrum: Новости технологий, техники и науки . 27 августа 2020 г. Проверено 29 сентября 2020 г.
- ^ «Система беспроводной зарядки электромобилей и автоматизированная система парковки» . Хендай Мотор Групп ТЕХ . Проверено 29 апреля 2022 г.
- ^ ХАЛВОРСОН, БЕНГТ (21 августа 2021 г.). «Эксклюзив: Genesis GV60 станет первым электромобилем с беспроводной зарядкой аккумулятора» . ОТЧЕТЫ О ЗЕЛЕНЫХ АВТОМОБИЛЯХ . Проверено 29 апреля 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Как работают индукторы
- Как электрические зубные щетки заряжаются с помощью индукторов
- Беспроводное электричество уже здесь
- Беспроводная зарядка
- Электрический автобус быстро заряжается с помощью беспроводных зарядных пластин на остановках. Архивировано 7 марта 2016 г. на Wayback Machine - проводное.
- Башня Тесла – Индуктивная зарядка в 1900 году
- Беспроводное зарядное устройство Qi , DiodeGoneWild на YouTube, 16 августа 2017 г.