Charger sa voiture électrique à distance… et en roulant

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Des ingénieurs de l’Université Stanford affirment avoir franchi une étape importante en vue de favoriser la recharge des voitures électriques lorsqu’elles circuleront sur des autoroutes futuristes conçues pour permettre de « faire le plein » à distance, et donc sans contact.

Bien que les chargeurs électriques utilisant des ondes existent déjà pour des téléphones intelligents, ils ne fonctionnent que si le téléphone est immobile sur leur surface. Pour les voitures, cela serait aussi peu pratique que la méthode actuelle, soit le fait de les brancher à une station pendant une heure ou deux.

Il y a trois ans, l’ingénieur électrique Shanhui Fan et son collègue, l’étudiant aux cycles supérieurs Sid Assawaworrarit, ont conçu le premier système qui peut recharger des objets en déplacements. Cependant, la technologie n’était pas assez efficace pour être utilisée à l’extérieur d’un laboratoire.

Maintenant, dans des travaux publiés dans Nature Electronics, les deux ingénieurs décrivent une technologie qui pourrait un jour être utilisée pour alimenter une voiture le long d’une route. À plus court terme, ce système pourrait servir à recharger des robots qui se déplacent dans des entrepôts et des usines, ce qui éliminerait le temps d’attente et permettrait aux robots de travailler pratiquement 24 heures par jour.

« Il s’agit d’une étape importante en vue de disposer d’un système efficace pour recharger des voitures et des robots sans contact, même lorsqu’ils se déplacent à grande vitesse », a déclaré M. Fan. « Nous allons devoir accroître la puissance pour recharger une voiture, mais je ne crois pas qu’il s’agisse d’un obstacle important. Pour la recharge des robots, nous sommes déjà presque rendus à la mise en pratique. »

Le courant par les ondes

Les chargeurs sans fil transmettent de l’électricité en créant un champ magnétique qui oscille à une certaine fréquence, une oscillation qui provoque une vibration dans des bobines magnétiques se trouvant à l’intérieur des appareils devant être rechargés. Le problème est que la fréquence de résonance change si la distance entre la source et le récepteur change un tantinet.

Lors de leur première percée, il y a trois ans, les chercheurs avaient développé un chargeur sans fil qui pouvait transmettre de l’électricité, même si la distance avec le récepteur était modifiée. Ils y sont parvenus en incorporant un amplificateur et un résistor destiné à la rétroaction qui a permis au système d’ajuster automatiquement la fréquence en fonction de la distance. Mais ce système initial n’était pas assez efficace pour être utile. L’amplificateur utilise tant d’électricité pour être efficace que le système ne transmettait que 10% de l’énergie qui circulait dans le système.

Dans leurs nouveaux travaux, les deux hommes décrivent comment ils ont réussi à faire passer l’efficacité du système à 92%. La clé, dit M. Assawaworrarit, consistait à remplacer l’amplificateur original par un autre doté d’un mode de « commutation ». De tels amplificateurs ne sont pas nouveaux, mais ils sont délicats et ne seront efficaces que dans des conditions très précises. Il a fallu des années de tests pour concevoir une configuration fonctionnelle.

Le nouveau prototype peut transmettre 10 watts d’électricité jusqu’à une distance maximale d’un mètre. Selon M. Fan, il n’existe pas d’obstacles insurmontables pour accroître l’efficacité du système pour transmettre les dizaines, voire les centaines de watts nécessaires pour recharger une voiture. La seule limitation, dit-il, serait la capacité d’absorption de cette énergie par les piles de l’auto.

Pas de danger, non plus, pour la santé humaine, soutiennent les deux hommes, puisque les champs magnétiques n’auraient pas d’impact sur les passagers.

En attendant de disposer d’un modèle fonctionnel pour les autoroutes – avec tous les travaux d’aménagement que cela implique –, les deux scientifiques se concentrent sur les applications pour les robots.


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