ก้าวข้ามขีดจำกัดรถยนต์ไฟฟ้า “WIRELESS CHARGING”

(ที่มาของรูปภาพ website : solarthermalmagazine)

หากรถยนต์ไฟฟ้าสามารถชาร์จได้ระหว่างทางขณะอยู่บนทางถนนได้ก็จะสามารถขจัดความกังวลที่มีต่อความสามารถของรถยนต์ไฟฟ้าในเรื่องของระยะทางและระยะเวลาได้อย่างแน่นอน ซึ่งจะทำให้ระบบไฟฟ้ากลายเป็นพลังงานหลักสำหรับยานพาหนะต่อไปในอนาคต

ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้เอาชนะอุปสรรคที่เกิดขึ้นได้แล้วโดยการประดิษฐ์เครื่องที่สามารถส่งกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ยานพาหนะด้วยระบบการชาร์จแบบไร้สาย “นอกเหนือไปจากความก้าวล้ำทางเทคโนโลยีการชาร์จยานพาหนะหรือโทรศัพท์มือถือแบบไร้สายแล้ว เทคโนโลยีใหม่ของเราที่ถูกคิดค้นขึ้นนี้ ยังสามารถนำหุ่นยนต์อัจฉริยะเข้าสู่สายพานการผลิตได้อีกด้วย ซึ่งเทคโนโลยีที่ว่านี้กำลังอยู่ในขั้นตอนของการพัฒนา” กล่าวโดย Shanbui Fan ศาสตราจารย์สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและนักเขียนบทความทางวิชาการอาวุโส “อย่างไรก็ตามเรายังจำเป็นต้องพัฒนาเรื่องของการเพิ่มปริมาณไฟฟ้าสำหรับการชาร์จให้เพียงพอต่อความต้องการของยานพาหนะ โดยไม่จำเป็นต้องกำหนดเรื่องระยะการจอดที่ต้องใกล้กับจุดปล่อยสัญญาณเกินไป”

การวิจัยในครั้งนี้ตั้งอยู่บนพื้นฐานของการพัฒนาเทคโนโลยีที่ประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2550 ของ MIT เพื่อส่งสัญญาณไฟฟ้าแบบไร้สายภายในระยะทางไม่กี่ฟุตจากจุดปล่อยสัญญาณ การศึกษาครั้งนี้ ทีมงานได้ทดลองโดยการส่งสัญญาณไฟฟ้าไร้สายไปยังหลอดไฟ LED แบบเคลื่อนไหว แต่ทว่าการทดลองดังกล่าวสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้าสำหรับชาร์จได้เพียง 1 มิลลิวัตต์เท่านั้น ในขณะที่รถยนต์ไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้กำลังไฟหลายสิบกิโลวัตต์ ทีมผู้วิจัยจึงต้องหาทางเพิ่มปริมาณไฟฟ้าและปรับระบบเพื่อยืดระยะทางการส่งสัญญาณ รวมถึงการส่งไฟฟ้าให้เพียงพอต่อการใช้งานของยานพาหนะด้วย

แม่เหล็กไฟฟ้า – ที่มาของการส่งสัญญาณไฟฟ้าไร้สาย
การส่งพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สายในระดับค่ากึ่งกลางพิสัยดังที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและมหาวิทยาลัยอื่น ๆ ได้คิดค้นและพัฒนานั้น อ้างอิงตามทฤษฎีการเชื่อมโยงแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่สร้างกระแสไฟฟ้าสลับโดยการสับเปลี่ยนขดลวดระหว่างขั้วแม่เหล็กแต่ละชิ้น ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่มาจากการสั่นของสนามแม่เหล็ก นอกจากนี้ สนามแม่เหล็กดังกล่าวยังเป็นสาเหตุทำให้เกิดอิเล็กตรอนขึ้นกับขดลวดที่สั่นอยู่ใกล้เคียงกันด้วย เป็นผลให้เกิดการส่งพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สายได้ อย่างไรก็ตาม การส่งสัญญาณจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น หากขดลวดทั้งสองด้านถูกปรับให้ตรงกับความถี่แม่เหล็กไฟฟ้าและวางอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง

นอกจากนี้การทำให้กระแสไฟฟ้าไหลเวียนได้อย่างต่อเนื่องนั้นสามารถทำได้เมื่อบางส่วนของวงจร เช่น ความถี่ จำเป็นต้องได้รับการปรับตำแหน่งโดยผู้ดูแลดังนั้น ทั้งขดลวดส่งและรับสัญญาณไฟฟ้าจำเป็นต้องถูกติดตั้งอยู่บริเวณใกล้เคียงกับสถานีส่งสัญญาณ หรืออุปกรณ์รับสัญญาณไฟฟ้าจะต้องได้รับการปรับอย่างอัตโนมัติและรับสัญญาณอย่างต่อเนื่อง ซึ่งถือเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก การจัดการกับความท้าทายนี้ ทางทีมผู้วิจัยแห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ได้พยายามขจัดแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่เกิดขึ้นกับตัวส่งสัญญาณไฟฟ้าและแทนที่คลื่นวิทยุด้วยตัวขยายแรงดันไฟฟ้าและตัวต้านคลื่นสะท้อน ซึ่งระบบนี้จะช่วยหาความถี่ที่เหมาะสมสำหรับระยะทางที่ต่างกันได้อย่างอัตโนมัติ โดยไม่จำเป็นต้องพึ่งพามนุษย์

“การเพิ่มตัวขยายแรงดันไฟฟ้าจะช่วยให้สามารถส่งสัญญาณไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพและส่งสัญญาณได้ทั่วในระยะ 3 ฟุตแม้จะมีการสลับทิศทางของขดลวดรับก็ตาม” กล่าวโดย Sid Assawaworrarit นักศึกษาปริญญาโทและผู้เขียนเกี่ยวกับการศึกษาในครั้งนี้ “ระบบนี้จะช่วยลดความจำเป็นในการปรับแต่งวงจรอย่างสม่ำเสมอและอัตโนมัติ”
“เราได้คิดทบทวนถึงวิธีการส่งกระแสไฟฟ้า ไม่เพียงแต่ส่งไปยังรถยนต์เท่านั้นแต่ยังสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้าเข้าอุปกรณ์ประยุกต์ต่าง ๆ ที่อยู่บนร่างกายหรือในร่างกายมนุษย์ได้ด้วย”

นักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้คิดค้นอุปกรณ์ส่งสัญญาณไฟฟ้าแบบไร้สายผ่านแผ่นล้อจำลอง
โดยนวัตกรรมนี้จะถูกนำไปใช้จริงในอนาคตเพื่อการชาร์จยานพาหนะขับเคลื่อนไฟฟ้าและอุปกรณ์ประยุกต์ต่างๆ
(ที่มาของรูปภาพ website : phys)

ศาสตราจารย์ Shanhui Fan (ซ้าย) และนักศึกษาปริญญาโท Sid Assawaworrarit ได้พัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าหรือยานพาหนะอื่น ๆ แบบไร้สายในระยะใกล้เคียง นวัตกรรมนี้สามารถนำมาใช้เพื่อชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าบนทางหลวงหรือเพื่อการปลูกถ่ายทางการแพทย์ หรือเพื่อชาร์จโทรศัพท์มือถือเมื่ออยู่ใกล้สัญญาณได้ (ที่มาของรูปภาพ website : news.stanford)

สถานีชาร์จไฟสำหรับรถประจำทางไฟฟ้าของ บริษัท โตชิบ้า จำกัด
ติดตั้ง ณ สนามบิน Kawasaki and Haneda เมืองโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น (ที่มาของรูปภาพ website : chargedevs)

เรียบเรียงโดย นาย ศาสตร์ณุพล วิเชียรกัลยารัตย์ ทีมงาน iEnergy Guru

เอกสารอ้างอิง
https://solarthermalmagazine.com/2017/06/15/wireless-charging-moving-electric-vehicles-overcomes-major-hurdle/
https://phys.org/news/2017-06-wireless-electric-vehicles-major-hurdle.html
https://news.stanford.edu/2017/06/14/big-advance-wireless-charging-moving-electric-cars/

ก้าวข้ามขีดจำกัดรถยนต์ไฟฟ้า “WIRELESS CHARGING”