Японська бездротова система передачі енергії лишається стабільною за будь-яких умов

Як це працює?

Бездротова передача енергії (WPT) вже давно стала частиною нашого побуту. Ми зустрічаємо її у смартфонах, біомедичних датчиках і навіть в індукційних плитах, які використовують цей принцип для нагрівання посуду. Проте одна з головних перешкод для її масового поширення – нестабільність. Продуктивність існуючих систем сильно залежить від того, яке саме обладнання живиться, тобто від навантаження, пише 24 Канал з посиланням на IEEE Transactions on Circuits and System.

Пристрої, як-от смартфони, потребують постійної та стабільної напруги для безпечної зарядки акумуляторів. Під час заряджання опір батареї змінюється, і в залежних від навантаження системах це спричиняє коливання напруги. Такі перепади можуть не тільки сповільнити процес, а й пошкодити сам пристрій. Особливо гостро ця проблема постає при зарядці великих акумуляторів, наприклад, в електромобілях, де навантаження може змінюватися дуже суттєво.

Новий підхід, запропонований японськими дослідниками, використовує машинне навчання для створення систем, незалежних від навантаження. Це означає, що вони здатні подавати енергію стабільно та підтримувати високу ефективність незалежно від того, який пристрій заряджається. На прикладі смартфона це виглядає так: енергія передаватиметься ефективно та з постійною напругою, попри зміни в опорі батареї під час її наповнення.

В основі технології лежить процес, схожий на роботу радіо чи телебачення – резонанс. Передавач випромінює електромагнітну хвилю певної частоти. Коли ця хвиля досягає приймача, налаштованого на ту саму частоту, виникає резонанс, що дозволяє вловлювати та накопичувати енергію. Новий метод використовує штучний інтелект для моделювання та оптимізації цього процесу. ШІ аналізує віртуальну модель системи, оцінюючи її роботу за критеріями втрат енергії та чистоти сигналу. Після цього він методом проб і помилок оптимізує систему для досягнення максимальної ефективності.

Результати вражають

• Дослідникам вдалося знизити коливання напруги до 5% порівняно з 18% у старих системах.
• Ефективність передачі енергії зросла до 86,7%, тоді як у залежних від навантаження систем вона може падати до 65%.

Керівник дослідження Хіроо Секія, професор Вищої школи передової інтеграційної науки Університету Тіба, переконаний, що ці результати є значним кроком до повністю бездротового суспільства. Він зазначив, що завдяки новому підходу системи бездротової передачі енергії можуть стати простішими, що зменшить їхню вартість та розмір.

Команда ставить за мету зробити технологію WPT повсякденною протягом наступних 5-10 років.