Les scientifiques ont trouvé un moyen de transmettre sans fil de l'électricité à un objet mobile proche.

La méthode peut avoir des applications dans le transport, les dispositifs médicaux, et plus encore. Si les voitures électriques pouvaient se recharger en descendant une autoroute, par exemple, cela éliminerait pratiquement les préoccupations concernant leur autonomie et réduirait leurs coûts, faisant peut-être de l'électricité le carburant standard pour les véhicules.

"En plus de faire avancer la recharge sans fil des véhicules et des appareils personnels comme les téléphones portables, notre nouvelle technologie peut ne pas inclure la robotique dans la fabrication, qui est également en mouvement", explique Shanhui Fan, professeur d'électrotechnique à l'université de Stanford. étude.

"En théorie, on peut rouler pendant un temps illimité sans avoir à s'arrêter pour recharger ..."

«Nous devons encore augmenter considérablement la quantité d'électricité transférée pour charger les voitures électriques, mais nous n'aurons peut-être pas besoin de trop pousser la distance», dit-il.

Le groupe s'est appuyé sur la technologie existante développée dans 2007 au MIT pour transmettre de l'électricité sans fil sur une distance de quelques pieds à un objet stationnaire. Dans le nouveau travail, l'équipe a transmis l'électricité sans fil à une ampoule LED en mouvement. Cette démonstration impliquait seulement une charge de 1-milliwatt, alors que les voitures électriques ont souvent besoin de dizaines de kilowatts pour fonctionner.

L'équipe travaille maintenant à augmenter considérablement la quantité d'électricité qui peut être transférée, et à peaufiner le système pour étendre la distance de transfert et améliorer l'efficacité.

Aller plus loin

La recharge sans fil résoudrait un inconvénient majeur des voitures électriques rechargeables: leur autonomie limitée. Tesla Motors s'attend à ce que son prochain modèle 3 aille plus que 200 miles sur une seule charge et le Chevrolet Bolt, qui est déjà sur le marché, a une gamme de miles 238 annoncés. Mais les batteries de véhicules électriques prennent généralement plusieurs heures pour se recharger complètement. Un système de charge-comme-vous-conduire surmonterait ces limitations.

"En théorie, on peut conduire pendant un temps illimité sans avoir à s'arrêter pour recharger", explique Fan. "L'espoir est que vous serez en mesure de charger votre voiture électrique pendant que vous conduisez sur l'autoroute. Une bobine dans le bas du véhicule pourrait recevoir de l'électricité à partir d'une série de bobines reliées à un courant électrique intégré dans la route. "

Certains experts en transport envisagent un système routier automatisé dans lequel les véhicules électriques sans conducteur sont rechargés sans fil par l'énergie solaire ou d'autres sources d'énergie renouvelables. L'objectif serait de réduire les accidents et d'améliorer considérablement la circulation tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre.

La technologie sans fil pourrait également aider la navigation GPS des voitures sans conducteur. Le GPS est précis jusqu'à environ 35 pieds. Pour des raisons de sécurité, les voitures autonomes doivent être au centre de la voie où les bobines de l'émetteur seraient intégrées, ce qui permet un positionnement très précis des satellites GPS.

Fabriqué avec des aimants

Le transfert d'énergie sans fil de milieu de gamme est basé sur un couplage par résonance magnétique. Tout comme les grandes centrales électriques génèrent des courants alternatifs en faisant tourner des bobines de fil entre les aimants, l'électricité circulant dans les fils crée un champ magnétique oscillant.

Ce champ provoque également l'oscillation des électrons dans une bobine de fils située à proximité, transférant ainsi l'alimentation sans fil. L'efficacité de transfert est encore améliorée si les deux bobines sont accordées à la même fréquence de résonance magnétique et sont positionnées à l'angle correct.

Cependant, le flux continu d'électricité ne peut être maintenu que si certains aspects des circuits, tels que la fréquence, sont réglés manuellement au fur et à mesure que l'objet se déplace. Ainsi, soit la bobine d'émission d'énergie et la bobine réceptrice doivent rester presque stationnaires, soit l'appareil doit être réglé automatiquement et de façon continue, ce qui est un processus très complexe.

Pour relever le défi, l'équipe de recherche a éliminé la source de radiofréquence dans l'émetteur et l'a remplacée par un amplificateur de tension et une résistance de rétroaction disponibles dans le commerce. Ce système détermine automatiquement la bonne fréquence pour des distances différentes sans intervention humaine.

«L'ajout de l'amplificateur permet de transférer très efficacement la puissance sur la plupart des trois pieds et malgré l'orientation changeante de la bobine réceptrice», explique Sid Assawaworrarit, étudiant diplômé, auteur principal de l'étude. "Ceci élimine le besoin d'un réglage automatique et continu de n'importe quel aspect des circuits."

Assawaworrarit testé l'approche en plaçant une ampoule LED sur la bobine de réception. Dans une configuration conventionnelle sans accord actif, la luminosité des LED diminuerait avec la distance.

Dans la nouvelle configuration, la luminosité est restée constante lorsque le récepteur s'est éloigné de la source d'une distance d'environ trois pieds. L'équipe de Fan a récemment déposé une demande de brevet pour la dernière avance.

Le groupe a utilisé un amplificateur généraliste prêt à l'emploi avec un rendement relativement faible d'environ 10%. Ils disent que les amplificateurs sur mesure peuvent améliorer cette efficacité à plus de 90 pour cent.

«Nous pouvons repenser comment fournir de l'électricité non seulement à nos voitures, mais à de plus petits appareils sur ou dans nos corps», explique Fan. "Pour tout ce qui pourrait bénéficier de la charge sans fil dynamique, c'est potentiellement très important."

Le Centre TomKat pour l'énergie durable à Stanford a soutenu une partie du travail.

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La source: L'Université de Stanford

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