Индуктивная зарядка (также известная как беспроводная зарядка или беспроводная зарядка ) — это тип беспроводной передачи энергии . Она 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 индукционной панелью без необходимости точного выравнивания или создания электрического контакта с док-станцией или вилкой.
Индуктивная зарядка так называется, потому что она передает энергию через индуктивную связь . Сначала переменный ток проходит через индукционную катушку в зарядной станции или на площадке. Движущийся электрический заряд создает магнитное поле , которое колеблется по силе, потому что амплитуда электрического тока колеблется. Это изменяющееся магнитное поле создает переменный электрический ток в индукционной катушке портативного устройства, который, в свою очередь, проходит через выпрямитель, чтобы преобразовать его в постоянный ток . Наконец, постоянный ток заряжает аккумулятор или обеспечивает рабочую мощность. [1] [2]
Большие расстояния между катушками отправителя и приемника могут быть достигнуты, когда индуктивная зарядная система использует резонансную индуктивную связь , где конденсатор добавляется к каждой индукционной катушке для создания двух LC-цепей с определенной резонансной частотой. Частота переменного тока согласуется с резонансной частотой, а частота выбирается в зависимости от расстояния, требуемого для максимальной эффективности. [1] Недавние усовершенствования 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-эффекта .
История
Индукционная передача энергии была впервые использована в 1894 году, когда М. Ютин и М. Ле-Блан предложили устройство и метод питания электромобиля. [3] Однако двигатели внутреннего сгорания оказались более популярными, и эта технология была на время забыта. [2]
В 1972 году профессор Дон Отто из Оклендского университета предложил транспортное средство, работающее на индукции с использованием передатчиков на дороге и приемника на транспортном средстве. [2] В 1977 году Джон Э. Тромбли получил патент на «Электромагнитно связанное зарядное устройство для аккумуляторов». Патент описывает применение для зарядки аккумуляторов фар для шахтеров (US 4031449). Первое применение индуктивной зарядки, использованное в Соединенных Штатах, было выполнено Дж. Г. Болджером, Ф. А. Кирстеном и С. Нг в 1978 году. Они создали электромобиль, работающий от системы на 180 Гц с мощностью 20 кВт. [2] В Калифорнии в 1980-х годах был произведен автобус, который работал на индуктивной зарядке, и подобная работа велась во Франции, Германии и Европе примерно в это же время. [2]
В 2006 году MIT начал использовать [ требуется разъяснение ] резонансную связь . Они смогли передавать большое количество энергии без излучения на расстояние в несколько метров. Это оказалось лучше для коммерческих нужд, и это был важный шаг для индуктивной зарядки. [2] [ неудачная проверка ]
Wireless Power Consortium (WPC) был создан в 2008 году, а в 2010 году они установили стандарт Qi . В 2012 году были основаны Alliance for Wireless Power (A4WP) и Power Matter Alliance (PMA). Япония создала Broadband Wireless Forum (BWF) в 2009 году, а в 2013 году они создали Wireless Power Consortium for Practical Applications (WiPoT). Energy Harvesting Consortium (EHC) также был создан в Японии в 2010 году. Корея создала Korean Wireless Power Forum (KWPF) в 2011 году. [2] Целью этих организаций является создание стандартов для индуктивной зарядки. В 2018 году беспроводной стандарт Qi был принят для использования в военной технике в Северной Корее, России и Германии.
Области применения
Применение индуктивной зарядки можно разделить на две основные категории: маломощные и высокомощные:
Маломощные приложения обычно поддерживают небольшие потребительские электронные устройства, такие как сотовые телефоны , карманные устройства, некоторые компьютеры и аналогичные устройства, которые обычно заряжаются при мощности ниже 100 Вт. Часто используется частота переменного тока 50 или 60 Гц [4] или в случае Qi-совместимых устройств типичными являются частоты в диапазоне от 87 до 205 кГц. [5]
Высокомощная индуктивная зарядка обычно относится к индуктивной зарядке аккумуляторов на уровнях мощности выше 1 киловатта. Наиболее заметной областью применения высокомощной индуктивной зарядки является поддержка электромобилей , где индуктивная зарядка обеспечивает автоматизированную и беспроводную альтернативу зарядке через разъем. Уровни мощности этих устройств могут варьироваться от приблизительно 1 киловатта до 300 киловатт или выше. Все высокомощные индуктивные системы зарядки используют резонирующие первичные и вторичные 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 будет передавать сигнал по всему миру. Высокие мощности вызывают озабоченность по поводу электромагнитной совместимости и радиочастотных помех .
Преимущества
Защищенные соединения – отсутствие коррозии , когда электроника закрыта, вдали от воды или кислорода в атмосфере. Меньше риска электрических неисправностей, таких как короткие замыкания из-за неисправности изоляции, особенно там, где соединения часто устанавливаются и 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 через 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 мощная индуктивная зарядка электромобилей позволяет проводить более частые зарядки и, следовательно, увеличивать запас хода.
Системы индукционной зарядки могут работать автоматически, без необходимости в подключении и отключении людей. Это обеспечивает более высокую надежность.
Автоматическая работа индуктивной зарядки на дорогах теоретически позволяет транспортным средствам работать неограниченно долго. [9]
Недостатки
Следующие недостатки были отмечены для маломощных (т. е. менее 100 Вт) индуктивных зарядных устройств и могут не применяться к мощным (т. е. более 5 кВт) индуктивным зарядным системам электромобилей. [ необходима цитата ]
Более медленная зарядка – из-за более низкой эффективности устройствам требуется на 15 процентов больше времени для зарядки при одинаковом уровне потребляемой мощности. [10]
Более дорого – Индуктивная зарядка также требует наличия электроники привода 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 использовать во время зарядки. В большинстве реализаций индуктивной зарядки мобильное устройство должно быть оставлено на площадке для зарядки, и, таким образом, его нельзя перемещать или легко использовать во время зарядки. Согласно некоторым стандартам, зарядка может поддерживаться на расстоянии, но только при отсутствии чего-либо между передатчиком и приемником. [7]
Совместимые стандарты – Не все устройства совместимы с различными индуктивными зарядными устройствами. Однако некоторые устройства начали поддерживать несколько стандартов. [13]
Неэффективность имеет и другие издержки, помимо более длительного времени зарядки. Индуктивные зарядные устройства производят больше отработанного тепла, чем проводные зарядные устройства, что может отрицательно повлиять на долговечность батареи. [14] [ нужен лучший источник ] Любительский анализ энергопотребления 2020 года, проведенный с Pixel 4, показал, что проводная зарядка от 0 до 100 процентов потребляла 14,26 Вт·ч ( ватт-часов ), в то время как беспроводная зарядная подставка потребляла 19,8 Вт·ч, что на 39% больше. Использование беспроводной зарядной подставки общего бренда и неправильное выравнивание телефона приводило к потреблению до 25,62 Вт·ч, или увеличению на 80%. Анализ показал, что, хотя это вряд ли будет заметно отдельным людям, 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 более эффективным и компактным зарядным устройствам и приемникам, облегчая их интеграцию в мобильные устройства или батареи с минимальными изменениями. [16] [17] Эти технологии обеспечивают время зарядки, сопоставимое с проводными подходами, и они быстро находят свое применение в мобильных устройствах.
Безопасность
Увеличение количества мощных индуктивных зарядных устройств привело к тому, что исследователи начали изучать фактор безопасности электромагнитных полей (ЭМП), создаваемых более крупными катушками индуктивности. С недавним интересом к расширению мощной индуктивной зарядки с помощью электромобилей возросли проблемы со здоровьем и безопасностью. Чтобы обеспечить большую дальность покрытия, людям взамен понадобилась бы большая катушка для индуктора. Электромобилю с таким размером проводника потребовалось бы около 300 кВт от батареи на 400 В, чтобы излучать достаточно заряда для зарядки транспортного средства. [ необходимо разъяснение ] 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 органы могут быть затронуты этими полями, когда они подвергаются воздействию низких уровней частоты этих полей. При воздействии различных уровней частот могут ощущаться головокружение, вспышки света или покалывание в нервах. При более высоких уровнях может также ощущаться нагревание или даже ожог кожи. Большинство людей испытывают низкие ЭМП в повседневной жизни. Наиболее распространенным местом для воздействия этих частот является беспроводное зарядное устройство, обычно на тумбочке, расположенной около головы. [19] [ необходимо разъяснение ]
Стандарты
Стандарты относятся к различным установленным операционным системам, с которыми совместимы устройства. Существует два основных стандарта: Qi и PMA. [13] Эти два стандарта работают очень похоже, но они используют разные частоты передачи и протоколы соединения. [13] Из-за этого устройства, совместимые с одним стандартом, не обязательно совместимы с другим стандартом. Однако существуют устройства, совместимые с обоими стандартами.
Magne Charge — во многом устаревшая система индуктивной зарядки, также известная как J1773, используемая для зарядки аккумуляторных электромобилей (BEV), ранее производившихся компанией General Motors.
Новый стандарт SAE J2954 допускает индуктивную зарядку автомобиля через площадку с мощностью до 11 кВт. [20]
Qi — стандарт интерфейса, разработанный Wireless Power Consortium для индуктивной передачи электроэнергии. На момент июля 2017 года это самый популярный стандарт в мире, более 200 миллионов устройств поддерживают этот интерфейс.
Альянс AirFuel:
В январе 2012 года IEEE объявила о создании Power Matters Alliance (PMA) в рамках IEEE Standards Association (IEEE-SA) Industry Connections. Альянс сформирован для публикации набора стандартов для индуктивной мощности, которые являются безопасными и энергоэффективными, а также имеют интеллектуальное управление питанием. PMA также сосредоточится на создании экосистемы индуктивной мощности [21]
Rezence — стандарт интерфейса, разработанный Альянсом по беспроводной энергии (A4WP).
В 2015 году A4WP и PMA объединились в AirFuel Alliance. [22]
Электронные устройства
Многие производители смартфонов начали добавлять эту технологию в свои устройства, большинство из которых приняли стандарт беспроводной зарядки Qi . Такие крупные производители, как Apple и Samsung, производят множество моделей своих телефонов в больших объемах с возможностями Qi. Популярность стандарта Qi побудила других производителей принять его в качестве своего собственного стандарта. [23] Смартфоны стали движущей силой этой технологии, проникающей в дома потребителей, где многие бытовые технологии были разработаны для использования этой технологии.
Samsung и другие компании начали изучать идею «поверхностной зарядки», встраивая индуктивную зарядную станцию в целую поверхность, например, в стол или письменный стол. [23] Напротив, Apple и Anker продвигают платформу зарядки на основе док-станции. Это включает в себя зарядные площадки и диски, которые имеют гораздо меньшую площадь. Они предназначены для потребителей, которые хотят иметь зарядные устройства меньшего размера, которые будут располагаться в общих зонах и вписываться в текущий декор 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 одной разработкой является обратная беспроводная зарядка , которая позволяет мобильному телефону беспроводным способом разряжать свою собственную батарею в другом устройстве. [24]
Примеры
Аккумуляторные зубные щетки Oral-B компании Braun используют индуктивную зарядку с начала 1990-х годов.
На выставке бытовой электроники (CES) в январе 2007 года компания Visteon представила свою систему индукционной зарядки для использования в автомобиле, которая могла заряжать только специально изготовленные мобильные телефоны от MP3-плееров с совместимыми приемниками. [25]
28 апреля 2009 г.: На сайте IGN появилась информация 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 обязательной специальной задней пластиной, 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 компанией HP компании Palm Inc.) имел встроенную катушку Touchstone, которая также служила антенной для его функции Touch to Share, похожей на NFC. [16] [27] [28]
24 марта 2012 г.: Samsung выпустила Galaxy S3 , который поддерживает опциональную заднюю крышку, входящую в отдельный «комплект для беспроводной зарядки».
5 сентября 2012 года Nokia анонсировала Lumia 920 и Lumia 820 , которые поддерживают соответственно встроенную индуктивную зарядку и индуктивную зарядку с дополнительной задней панелью.
15 марта 2013 г.: Samsung выпустила Galaxy S4 , который поддерживает индуктивную зарядку с 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 (выпущены 24 апреля 2015 г.), использующие беспроводную индуктивную зарядку.
27 августа 2017 г.: Wärtsilä заявила о запуске полномасштабной пилотной установки мощностью 1,6 МВт и расстоянием между береговыми 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 беспроводной зарядный коврик AirPower . Он должен был 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 продукт. [30]
21 ноября 2012 года компания HTC выпустила Droid DNA , который также поддерживает стандарт Qi.
31 октября 2013 года Google и LG выпустили Nexus 5 , поддерживающий индуктивную зарядку по стандарту Qi.
14 апреля 2014 года компания Samsung выпустила Galaxy S5 , поддерживающий беспроводную зарядку Qi с беспроводным зарядным устройством или приемником.
20 ноября 2015 года Microsoft выпустила Lumia 950 XL и Lumia 950 , поддерживающие зарядку по стандарту Qi.
22 февраля 2016 года Samsung анонсировала свои новые флагманские Galaxy S7 и S7 Edge, которые используют интерфейс, почти идентичный 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 получили название MagSafe с дополнительными магнитами.
Мебель
У Ikea есть серия мебели с функцией беспроводной зарядки, поддерживающая стандарт Qi.
Двойной стандарт
3 марта 2015 г.: Samsung анонсировала свои новые флагманские Galaxy S6 и S6 Edge с беспроводной индуктивной зарядкой через совместимые зарядные устройства Qi и PMA . Все телефоны в линейках Samsung Galaxy S и Note после S6 поддерживают беспроводную зарядку.
6 ноября 2015 года BlackBerry выпустила свой новый флагманский BlackBerry Priv — первый телефон BlackBerry, поддерживающий беспроводную индуктивную зарядку с помощью зарядных устройств, совместимых с Qi и PMA .
Исследования и прочее
Системы транскутанной передачи энергии (ТЭТ) в искусственных сердцах и других хирургически имплантируемых устройствах.
В 2006 году исследователи Массачусетского технологического института сообщили, что они обнаружили эффективный способ передачи энергии между катушками, разнесенными на несколько метров. Команда под руководством Марина Сольячича предположила, что они могут увеличить расстояние между катушками, добавив резонанс в уравнение. Проект индуктивной энергии Массачусетского технологического института, названный WiTricity , использует изогнутую катушку и емкостные пластины. [32] [33]
В 2012 году открылся российский частный музей «Гранд Макет Россия», в экспозиции которого модели автомобилей оснащены функцией индукционной зарядки.
Начиная с 2017 года компания Disney Research занимается разработкой и исследованием индуктивной зарядки в масштабах комнаты для нескольких устройств.
Транспорт
Беспроводная передача энергии электромобиля или беспроводная зарядка обычно делится на три категории: стационарная зарядка, когда транспортное средство припарковано на длительный период времени; динамическая зарядка, когда транспортное средство движется по дорогам или шоссе; и квазидинамическая или полудинамическая зарядка, когда транспортное средство движется на низкой скорости между остановками, [34] : 847 например, когда такси медленно подъезжает к стоянке такси. [35] Индуктивная зарядка не считается зрелой технологией динамической зарядки, поскольку она обеспечивает наименьшую мощность из трех технологий электрических дорог , ее приемники теряют 20% -25% подаваемой мощности при установке на грузовиках, и ее влияние на здоровье еще не задокументировано, по данным французской правительственной рабочей группы по электрическим дорогам . [36] Министерство экономики Германии, BMWK, протестировало инфраструктуру Electreon в 2023 году с автобусом, оборудованным 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 поиск подходящих мест для придорожных шкафов питания катушек оказался затруднительным. [37]
Стационарная зарядка
В одной из систем индуктивной зарядки одна обмотка крепится к днищу автомобиля, а другая остается на полу гаража. [38] Главное преимущество индуктивного подхода к зарядке автомобиля заключается в том, что нет возможности поражения электрическим током , поскольку нет открытых проводников, хотя блокировки, специальные разъемы и УЗО (прерыватели замыкания на землю, или GFI) могут сделать кондуктивную связь почти такой же безопасной. Сторонник индуктивной зарядки из Toyota утверждал в 1998 году, что общая разница в стоимости была минимальной, в то время как сторонник кондуктивной зарядки из Ford утверждал, что кондуктивная зарядка была более экономически эффективной. [39]
С 2010 года автопроизводители проявили интерес к беспроводной зарядке как к еще одной части цифровой кабины . В мае 2010 года Ассоциация потребительской электроники создала группу для установления базовой линии для взаимодействия зарядных устройств. Одним из признаков того, что впереди нас ждет руководитель General Motors, который возглавит группу по стандартам и усилиям. Менеджеры Toyota и Ford заявили, что они также заинтересованы в технологии и усилиях по стандартам. [40]
Однако руководитель отдела мобильности будущего компании Daimler профессор Герберт Колер выразил осторожность и сказал, что индуктивная зарядка для электромобилей появится не раньше, чем через 15 лет (с 2011 года), а аспекты безопасности индуктивной зарядки для электромобилей еще предстоит изучить более подробно. Например, что произойдет, если в автомобиле окажется человек с кардиостимулятором? Еще одним недостатком является то, что технология требует точного совмещения между индуктивным датчиком и зарядным устройством. [41]
В ноябре 2011 года мэр Лондона Борис Джонсон и Qualcomm объявили о запуске 13 точек беспроводной зарядки и 50 электромобилей в районе Шордич лондонского технологического города , запуск которых запланирован на начало 2012 года. [42] [43] В октябре 2014 года Университет Юты в Солт-Лейк-Сити , штат Юта, добавил в свой парк общественного транспорта электрический автобус, который использует индукционную пластину в конце своего маршрута для подзарядки. [44] UTA , региональное агентство общественного транспорта, планировало ввести аналогичные автобусы в 2018 году. [45] В ноябре 2012 года беспроводная зарядка была введена в 3 автобусах в Утрехте , Нидерланды. В январе 2015 года в Милтон-Кинсе (Англия) было введено в эксплуатацию восемь электробусов, в которых используется индуктивная зарядка на дороге с технологией Proov/IPT на обоих концах маршрута для продления ночной зарядки. [46] Позже появились автобусные маршруты в Бристоле, Лондоне и Мадриде.
Динамическая зарядка
Первый рабочий прототип электромобиля, который заряжается беспроводным способом во время вождения, который известен как «динамическая беспроводная зарядка» или «динамическая беспроводная передача энергии», как правило, считается разработанным в Калифорнийском университете в Беркли в 1980-х и 1990-х годах. Первая коммерциализированная динамическая беспроводная система зарядки, Online Electric Vehicle (OLEV), была разработана еще в 2009 году исследователями из Корейского передового института науки и технологий (KAIST). [34] : 848 Транспортные средства, использующие эту систему, получают энергию от источника питания под поверхностью дороги, который представляет собой массив индуктивных рельсов или катушек. [47] [48] Усилия по коммерциализации технологии не увенчались успехом из-за высоких затрат, [49] а ее основной технической проблемой является низкая эффективность. [50] : 57 По состоянию на 2021 год такие компании и организации, как Vedecom, [51] Magment, Electreon и IPT, разрабатывают технологии динамической зарядки с помощью индуктивных катушек. [52] IPT дополнительно разрабатывает систему, которая использует индуктивные рельсы вместо катушек, поскольку текущие стандарты, которые используют катушки, «чрезвычайно дороги» для динамической зарядки, по словам генерального директора IPT. [53]
Исследования и разработки
В настоящее время ведутся работы и эксперименты по разработке этой технологии для применения в электромобилях. Это может быть реализовано с использованием предопределенного пути или проводников, которые будут передавать энергию через воздушный зазор и заряжать автомобиль по предопределенному пути, например, по полосе беспроводной зарядки. [54] Транспортные средства, которые могли бы воспользоваться преимуществами этого типа полосы беспроводной зарядки для расширения диапазона своих бортовых аккумуляторов, уже находятся на дорогах. [54] Некоторые из проблем, которые в настоящее время мешают этим полосам стать широко распространенными, — это первоначальные затраты, связанные с установкой этой инфраструктуры , которая принесет пользу лишь небольшому проценту транспортных средств, которые в настоящее время находятся на дороге. Еще одна сложность — отслеживание того, сколько энергии каждое транспортное средство потребляло/вытягивало из полосы. Без коммерческого способа монетизации этой технологии многие города уже отказались от планов по включению этих полос в свои пакеты расходов на общественные работы. [54] Однако это не означает, что автомобили не могут использовать крупномасштабную беспроводную зарядку. Первые коммерческие шаги уже предпринимаются с беспроводными ковриками, которые позволяют заряжать электромобили без проводного соединения, припаркованные на зарядном коврике. [54] Эти крупномасштабные проекты сопровождались некоторыми проблемами, которые включают в себя производство большого количества тепла между двумя зарядными поверхностями и могут вызвать проблему безопасности. [55] В настоящее время компании разрабатывают новые методы рассеивания тепла для борьбы с этим избыточным теплом. К этим компаниям относятся большинство крупных производителей электромобилей, таких как Tesla , Toyota и BMW . [56]
Воздействие на дорожное покрытие
Было обнаружено, что инфраструктура индуктивной зарядки увеличивает возникновение отражательных трещин на дорожных покрытиях . [50] : 64 [57] Тестирование различных связующих материалов между индукционными катушками и асфальтом показало, что стандартные методы установки индукционных катушек под асфальтом не были удовлетворительными и приводили к критическим деформациям. Производительность была удовлетворительной при использовании специальных связующих смол, с некритическим ухудшением производительности по сравнению с контрольными покрытиями без индукционных катушек. Несмотря на удовлетворительные результаты, даже самые эффективные методы показали риск отслоения. [58]
Примеры
EPCOT Universe of Energy оборудован движущимися театральными «скамьями», которые перевозят пассажиров/зрителей по выставке. Они самоходные и индуктивно подзаряжаются в состоянии покоя. [59] Эта выставка с технологией подзарядки была установлена примерно в 2003 году.
Сентябрь 2015 г. Audi Wireless Charging (AWC) представила индуктивное зарядное устройство мощностью 3,6 кВт [60] на 66-м Международном автосалоне (IAA) 2015.
17 сентября 2015 г. Bombardier-Transportation PRIMOVE представила зарядное устройство мощностью 3,6 кВт для автомобилей, [61] разработанное на заводе в Мангейме, Германия. [62]
В 1997 году Conductix Wampler начала работу с беспроводной зарядкой в Германии, в 2002 году 20 автобусов были запущены в эксплуатацию в Турине с зарядкой мощностью 60 кВт. В 2013 году технология IPT была куплена Proov. В 2008 году технология уже использовалась в доме будущего в Берлине с Mercedes A Class. Позже Evatran также начала разработку Plugless Power , индуктивной системы зарядки, которая, по ее словам, является первой в мире системой бесконтактной зарядки без подключения к сети для электромобилей . [67] При участии местного муниципалитета и нескольких предприятий полевые испытания начались в марте 2010 года. Первая система была продана Google в 2011 году для использования сотрудниками в кампусе Маунтин-Вью. [68]
Компания Evatran начала продавать беспроводную зарядную систему Plugless L2 населению в 2014 году. [69]
В январе 2019 года Volvo Group инвестировала в американского специалиста по беспроводной зарядке Momentum Dynamics. [70] Volvo и Momentum Dynamics запустят трехлетний пилотный проект, который начнется в 2022 году, по беспроводной зарядке электрических такси на стоянках такси. [71]
BRUSA Elektronik AG, специализированная компания-поставщик и разработчик электромобилей, предлагает беспроводной зарядный модуль ICS мощностью 3,7 кВт. [72]
Партнерство Cabonline, Jaguar, Momentum Dynamics и Fortum Recharge запускает парк такси с беспроводной зарядкой в Осло, Норвегия. Парк состоит из 25 внедорожников Jaguar I-Pace , оборудованных индукционными зарядными площадками мощностью 50-75 кВт. Площадки используют резонансную индуктивную связь, работающую на частоте 85 Гц, для повышения эффективности и дальности беспроводной зарядки. [73]
3 февраля 2022 года Hyundai Motor Group разработала беспроводную систему зарядки для электромобилей, использующую принцип магнитной индукции. [74] Мощность передается на транспортное средство посредством резонанса между магнитной площадкой в нижней части зарядного пространства и магнитной площадкой в нижней части транспортного средства. Передаваемая мощность сохраняется в аккумуляторе через преобразователь в системе транспортного средства. Она была применена в экспериментальном порядке на зарядной станции Genesis Motor EV, расположенной в Южной Корее. [75]
Медицинские последствия
Беспроводная зарядка оказывает влияние на медицинский сектор, поскольку позволяет заряжать имплантаты и датчики, расположенные под кожей, в течение длительного времени. Несколько компаний предлагают перезаряжаемые медицинские имплантаты (например, имплантируемые нейростимуляторы), которые используют индуктивную зарядку. Исследователи смогли напечатать беспроводную передающую антенну на гибких материалах, которые можно разместить под кожей пациентов. [55] Это может означать, что подкожные устройства, которые могут контролировать состояние пациента, могут иметь более длительный срок службы и обеспечивать длительные периоды наблюдения или мониторинга, что может привести к лучшей диагностике со стороны врачей. Эти устройства также могут сделать зарядные устройства, такие как кардиостимуляторы, более удобными для пациента, чем иметь открытую часть устройства, проталкивающуюся через кожу, чтобы обеспечить зарядку через провод. Эта технология позволит полностью имплантировать устройство, что сделает его более безопасным для пациента. Неясно, будет ли эта технология одобрена для использования — необходимы дополнительные исследования безопасности этих устройств. [55] Хотя эти гибкие полимеры безопаснее, чем наборы ребристых диодов, они могут быть более восприимчивы к разрыву во время установки или удаления 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. [55]
^ ab Беспроводная зарядка: состояние разобщенности
^ abcdefg Трефферс, Менно (2015). «История, современное состояние и будущее консорциума беспроводной электропитания и спецификации интерфейса Qi». Журнал IEEE Circuits and Systems . Том 15, № 2. С. 28–31. doi :10.1109/mcas.2015.2418973.
^ US527857A, Морис Хутен и Морис Леблан, «ТРАНСФОРМАТОРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ», опубликовано 23 октября 1894 г.
^ Диперт, Брайан. «Беспроводная зарядка: состояние разъединения» . Получено 12 сентября 2021 г.
^ "Введение в спецификацию Qi". Wireless Power Consortium. стр. 11. Архивировано из оригинала 5 ноября 2019 г. Получено 8 сентября 2023 г.
^ Регенсбургер, Брэндан; Кумар, Ашиш; Среям, Синхар; Кхуррам, Африди (2018), «Высокопроизводительная емкостная беспроводная система передачи энергии с большим воздушным зазором и частотой 13,56 МГц для зарядки электромобилей», 19-й семинар IEEE 2018 года по управлению и моделированию для силовой электроники (COMPEL) , IEEE, стр. 1–4, doi : 10.1109/COMPEL.2018.8460153, ISBN978-1-5386-5541-2, S2CID 52285213 , получено 12 сентября 2021 г.
^ abc Маджаров, Николай Д.; Немков, Валентин С. (январь 2017 г.). «Технологические индуктивные системы передачи мощности». Электротехнический журнал . 68 (3). Журнал Словацкого технологического университета: 235–244. Bibcode : 2017JEE....68..235M. doi : 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?». MIT Technology Review . Получено 2018-10-04 .
^ Чен, Брайан X. (3 октября 2018 г.). «Беспроводная зарядка уже здесь. Так для чего она хороша?». The New York Times . Получено 04.10.2018 .
^ «Как электрическая зубная щетка может заряжать свои батареи, если между зубной щеткой и основанием нет металлических контактов?». HowStuffWorks . Blucora . Апрель 2000 г. Архивировано из оригинала 17 августа 2007 г. . Получено 23 августа 2007 г. .
^ US 6972543 «Последовательная резонансная индуктивная зарядная цепь»
^ abc "Технология беспроводной зарядки: что вам нужно знать". Android Authority . 16 января 2017 г.
^ Брэдшоу, Тим. «Обзор: радости беспроводных зарядных устройств для смартфонов». Financial Times . Архивировано из оригинала 19 сентября 2019 г.
^ Ravenscraft, Eric (5 августа 2020 г.). «Беспроводная зарядка — это катастрофа, которая вот-вот случится». onezero . Medium . Получено 27.08.2020 .
^ ab Pogue, David (2009-06-03). "Another Pre Innovation: The Touchstone Charging Stand". The New York Times . Архивировано из оригинала 2011-09-30 . Получено 2009-10-15 .
^ Ёмогита, Хироки (13 ноября 2008 г.). «Бесконтактная система зарядки одновременно заряжает несколько мобильных устройств». Nikkey Technology . Архивировано из оригинала 5 декабря 2008 г.
^ Бернар, Лоран; Пишон, Лионель; Разек, Адель (февраль 2014 г.). «Оценка электромагнитных полей в человеческом теле, подверженном воздействию беспроводной индуктивной системы зарядки». IEEE Transactions on Magnetics . 50 (2): 1037–1040. Bibcode : 2014ITM....50.1037D. doi : 10.1109/TMAG.2013.2284245. ISSN 1941-0069. S2CID 22268995. Получено 6 февраля 2022 г.
^ "Электромагнитные поля в повседневной жизни". www.rivm.nl . Получено 6 февраля 2022 г. .
^ «Беспроводная передача энергии для легковых подключаемых/электрических транспортных средств и методология выравнивания». SAE International . 23 апреля 2019 г.
^ «Глобальные лидеры отрасли стремятся усовершенствовать электроэнергетику в 21 веке, сделав ее интеллектуальной и беспроводной, создав альянс Power Matters Alliance». IEEE newsroom. 2012-01-09. Архивировано из оригинала 2013-07-13.
^ "Бывшие конкуренты беспроводной зарядки объединяют усилия в новый альянс AirFuel". airfuel.org. 2015-11-03. Архивировано из оригинала 2019-06-08 . Получено 2019-06-08 .
^ abcd Alleven, M (2017). «Apple поддерживает индустрию беспроводной зарядки с помощью членства в WPC». FierceWirelessTech . ProQuest 1880513128.
^ "Visteon представит беспроводное зарядное устройство для вашего автомобиля на выставке CES". mobilemag.com. 2007-01-03. Архивировано из оригинала 2013-06-06.
^ "Energizer Induction Charger for Wii Preview". IGN.com. 2009-04-28. Архивировано из оригинала 2009-05-02.
^ Миллер, Пол (2009-01-08). "Беспроводное зарядное устройство Palm Pre, Touchstone". Engadget. Архивировано из оригинала 2017-09-12.
^ Mokey, Nick (25 февраля 2010 г.). "Palm Pre Plus Review". Digital Trends. Архивировано из оригинала 24 марта 2010 г. Получено 2010-03-09 .
^ "Видео - Wärtsilä".
^ «Apple отменяет продукт AirPower, ссылаясь на неспособность соответствовать высоким стандартам оборудования». TechCrunch . 29 марта 2019 г. Архивировано из оригинала 2019-06-02 . Получено 2019-03-29 .
^ О'Брайен, Терренс (5 сентября 2012 г.). «Nokia запускает смартфоны с беспроводной зарядкой Qi и док-станцией для зарядки Pillow». Engadget. Архивировано из оригинала 7 сентября 2012 г. Получено 05.09.2012 .
^ Хэдли, Франклин (2007-06-07). "Прощай, провода…". MIT News . Massachusetts Institute of Technology . Архивировано из оригинала 2007-09-03 . Получено 2007-08-23 .Команда Массачусетского технологического института экспериментально демонстрирует индуктивную передачу энергии, потенциально полезную для питания ноутбуков и мобильных телефонов без проводов.
^ Кастельвекки, Давиде (15 ноября 2006 г.). «Беспроводная энергия может питать электронику: мертвый сотовый телефон вдохновил исследовательские инновации» (PDF) . TechTalk . 51 (9). Массачусетский технологический институт. Архивировано (PDF) из оригинала 2 марта 2007 г. . Получено 23 августа 2007 г. .
^ ab Young Jae Jang (2018), «Обзор работы и системного исследования систем беспроводной зарядки электромобилей», Транспортные исследования, часть C (95)
↑ Том Фогден (10 сентября 2021 г.), «Завтрашние беспроводные зарядные такси — моменты мобильности с директором Sprint Power Беном Расселом», autofutures.tv
↑ Лоран Миге (28 апреля 2022 г.), «Sur les Routes de la mobilité électrique», Le Moniteur.
^ А. Вендт и др., «Беспроводные электрические дорожные системы — готовность технологий и последние разработки», Конференция и выставка IEEE по технологиям беспроводной передачи энергии 2024 г. (WPTCE), Киото, Япония, 2024 г., стр. 177–182, doi: 10.1109/WPTCE59894.2024.10557264.
^ Мацуда, Y; Сакамото, H; Сибуя, H; Мурата, S (18 апреля 2006 г.), «Бесконтактная система передачи энергии для системы зарядки электромобиля на основе переработанных продуктов», Журнал прикладной физики , 99 (8): 08R902, Bibcode : 2006JAP....99hR902M, doi : 10.1063/1.2164408, архивировано из оригинала 23 февраля 2013 г. , извлечено 25 апреля 2009 г.
↑ Автомобильные компании вступают в конкуренцию в области зарядки электромобилей, The Auto Channel (веб-сайт), 24 ноября 1998 г., архивировано из оригинала 2 июня 2009 г. , извлечено 25 апреля 2009 г.
^ Мерритт, Рик (20 октября 2010 г.). «Автопроизводители проявляют интерес к беспроводной зарядке». EE Times . Архивировано из оригинала 28 октября 2010 г.
^ Дэвис, Мэтт (июль 2011 г.). «Mission Critical». Electric & Hybrid, Vehicle Technology International : 68.
^ "Лондон продвигается вперед с технологией беспроводного электромобиля". Источник Лондон, Транспорт Лондона. 10 ноября 2011 г. Архивировано из оригинала 24 апреля 2012 г. Получено 2011-11-11 .
^ "Первое испытание беспроводной зарядки электромобиля анонсировано в Лондоне". Qualcomm Incorporated. 10 ноября 2011 г. Получено 11 ноября 2011 г.
^ Нокс, Энни. «Электрический автобус Университета Юты ездит на беспроводной зарядке». Salt Lake Tribune . Архивировано из оригинала 20 декабря 2016 года . Получено 17 декабря 2016 года .
^ "UTA объявляет о планах добавить первые полностью электрические автобусы в свой парк". Ride UTA . Управление транзита штата Юта. Архивировано из оригинала 20 декабря 2016 года . Получено 17 декабря 2016 года .
^ "В Милтон-Кинсе появятся беспроводно заряжаемые электробусы". BBC. 9 января 2015 г. Архивировано из оригинала 14 января 2015 г. Получено 08.01.2015 .
^ Ridden, Paul (20 августа 2009 г.). "Корейское решение для электромобилей". New Atlas . Архивировано из оригинала 5 апреля 2017 г.
^ H. Feng, R. Tavakoli, OC Onar и Z. Pantic, «Достижения в области беспроводных зарядных систем высокой мощности: обзор и вопросы проектирования», в IEEE Transactions on Transportation Electrification, т. 6, № 3, стр. 886-919, сентябрь 2020 г., doi : 10.1109/TTE.2020.3012543.
^ Квак Ён Су (24 марта 2019 г.). «Кандидат на пост министра ИКТ обвиняется в растрате средств на исследования». The Korea Times .
^ ab Martin GH Gustavsson (5 марта 2021 г.), Платформа исследований и инноваций для электрических дорожных систем (PDF) , RISE , ISBN978-91-89385-08-5
^ «Индуктивная зарядка электромобилей во время движения: 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 движения, Международное общество по бетонным покрытиям
^ Сотрудники E-Mobility Engineering (6 сентября 2021 г.), Беспроводная зарядка
^ abcd Юн Чжи, Чэн; Цзи, Цзинь; Вэнь Лонг, Ли; Цзюнь Фэн, Чэнь; Бин, Ван; Ронг Чжоу, Гун (2017). «Линза из метаматериала с неограниченной проницаемостью и конечным размером для миниатюрной беспроводной системы передачи энергии. AEUE». Международный журнал электроники и коммуникаций . 12 : 1777–1782.
^ Браун, Марти (2007). Источники питания и расходные материалы мирового класса . Бостон: Elsevier. С. 290–300.
^ Ф. Чен, Н. Тейлор, Р. Балиу и Н. Крингос, «Динамическое применение систем индуктивной передачи мощности (IPT) на электрифицированной дороге: потери диэлектрической мощности из-за материалов дорожного покрытия», Строительство и строительные материалы, т. 147, стр. 9–16, август 2017 г., doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.04.149
^ Пьер Хорних (11 октября 2024 г.), «Развитие дорожной зарядки для электромобилей», серия семинаров в Кенте, осень 2024 г.
^ "EPCOT's Universe of Energy Companion Site: Pavilion". progresscityusa.com . Получено 22.04.2022 .
^ AUDI (2015-09-17). "Быстрая зарядка и беспроводная зарядка Audi". AUDI. Архивировано из оригинала 2016-04-05 . Получено 2015-09-17 .
^ Bombardier Mannheim (2015-09-17). «Эксперты убеждены в решении PRIMOVE для автомобилей». Bombardier. Архивировано из оригинала 2016-04-05 . Получено 2015-09-17 .
^ "Объявлено о начале испытаний новой гибридной технологии зарядки автобусов". Transport for London . Архивировано из оригинала 24 августа 2016 года . Получено 2 декабря 2016 года .
^ "Главная страница клуба EV1". Клуб EV1. Архивировано из оригинала 2008-06-03 . Получено 2007-08-23 . GM прекращает поддержку индуктивной зарядки: письмо от General Motors Advanced Technology Vehicles (письмо от 2002-03-15)
^ "Правотворчество: 2001-06-26 Обновленный и информационный дайджест ZEV Infrastructure and Standardization" (PDF) . заголовок 13, California Code of Regulations . California Air Resources Board . 2002-05-13. Архивировано (PDF) из оригинала 2010-06-15 . Получено 2010-05-23 . Стандартизация систем взимания платы
^ "ARB вносит поправки в правило ZEV: стандартизирует зарядные устройства и решает проблемы слияний автопроизводителей" (пресс-релиз). California Air Resources Board . 2001-06-28. Архивировано из оригинала 2010-06-16 . Получено 2010-05-23 . ARB одобрил предложение персонала по выбору системы токопроводящей зарядки, используемой Ford, Honda и несколькими другими производителями.
↑ Хаббард, Нейт (18 сентября 2009 г.). «Electric (Car) Company». Wytheville News. Архивировано из оригинала 11 января 2013 г. Получено 19 сентября 2009 г.
^ Тибо, Кайл (22 марта 2011 г.). «Google подключает своих сотрудников к беспроводному питанию для своих электромобилей (видео)». TechCrunch.com . Techcrunch. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 г. . Получено 6 марта 2015 г. .
^ Bacque, Peter (6 января 2014 г.). «Evatran начнет поставки своей системы зарядки электромобилей Plugless». Richmond.com . Получено 6 марта 2015 г.
^ «Volvo Group инвестирует в Momentum Dynamics для беспроводной зарядки». InsideEVs .
^ «Volvos nya projekt – ladda elbilar utan sladd», TT / NyTeknik , 3 марта 2022 г.
^ "Индуктивная система ICS115 от BRUSA основана на einer weltweit einzigartigen FRAME®-Technologie" . brusa.biz . Архивировано из оригинала 10 февраля 2017 года . Проверено 28 мая 2020 г.
^ «Беспроводная зарядка для поддержания электромобилей на ходу». IEEE Spectrum: новости технологий, инженерии и науки . 27 августа 2020 г. Получено 29 сентября 2020 г.
^ "Система беспроводной зарядки электромобиля и автоматизированная система парковки автомобилей". Hyundai Motor Group TECH . Получено 29.04.2022 .
^ HALVORSON, BENGT (2021-08-21). "Эксклюзив: Genesis GV60 станет первым электромобилем с беспроводной зарядкой аккумулятора". GREEN CAR REPORTS . Получено 29-04-2022 .
Внешние ссылки
Как работают индукторы
Как электрические зубные щетки заряжаются с помощью индукторов
Беспроводное электричество уже здесь
Беспроводная зарядка
Электробус быстро заряжается с помощью беспроводных зарядных платформ на остановках Архивировано 07.03.2016 в Wayback Machine – Wired
Башня Теслы – Индуктивная зарядка в 1900 году
Беспроводное зарядное устройство Qi, DiodeGoneWild на YouTube 16 августа 2017 г.