MagSafe для электрокаров: новая система беспроводной зарядки обещает эффективность 98,5%

Группа китайских и британских исследователей создала систему беспроводной зарядные устройства для электрокаров мощностью 20 кВт.

Отмечается, что данная технология позволяет преодолеть ключевые тепловые и энергетические барьеры при индуктивной зарядке. Система достигает беспрецедентной эффективности в 98,5%.

Исследование проводили учёные из Дунгуанского института материаловедения и технологий при Китайской академии наук (CAS) совместно с Институтом физики CAS, Городским университетом Гонконга и Кембриджским университетом.

Автономные электромобили способны передвигаться по сложным маршрутам, однако их автономность значительно снижается, когда необходимо подзарядить транспортное средство. Эта зависимость создает серьезные ограничения для автономного электротранспорта. Поэтому новая технология автономной беспроводной зарядки призвана устранить эти ограничения и позволить автономным транспортным средствам работать и заряжаться без вмешательства человека.

Обычные зарядные устройства для направления магнитных полей используют массивные ферритовые сердечники. Феррит хорошо работает при низкой мощности, однако при увеличении мощности во время быстрой зарядки сопротивление материала начинает расти. Он перегревается, теряет эффективность и снижает удельную мощность.

Исследователи устранили эту проблему благодаря использованию нанокристаллических сплавов на основе железа, которые подвергались термической обработке под напряжением с применением метода совместного проектирования материала и системы. Инженеры прибегли к необычному конструктивному решению, отдав предпочтение умеренной магнитной проницаемости, а не её максимальным значениям, чтобы сбалансировать производительность.

Это позволило создать компактную полосу магнитного сердечника размером 440 мм на 330 мм и толщиной всего 4 мм. Полученный материал тоньше стандартных ферритовых пластин, однако выдерживает высокие удельные мощности.

Исследователи применили специальный отжиг под напряжением в сочетании с ламинированием с ориентацией листов вдоль направления намотки, чтобы оптимизировать структуру сердечника. Это позволило сократить потери энергии в сердечнике до 135 кВт/м³ во время испытаний при частотах 85 кГц и напряжение магнитного поля 0,2 Тл.

Согласно результатам исследований, система обеспечивает эффективность преобразования переменного тока в переменное напряжение на уровне 98,51 % и объемную удельную мощность 9,55 кВт/л в катушках и сердечниках. Она обеспечивает надежную термическую стабильность на протяжении всех циклов работы при высокой мощности.

Эта технология была разработана в рамках амбициозного пятилетнего плана Китая по развитию автономных транспортных средств. Это включает повсеместное внедрение автономного транспорта на ключевых автомагистралях к 2030 году.

Институт в Дунгуане уже готовит прототип к коммерческому использованию. Помимо пассажирских электромобилей, технология ориентирована также на промышленный автотранспорт.