Aalto-yliopistossa kehitetty uusi tekniikka, joka mahdollistaa useiden eri laitteiden lataamisen langattomasti saman aikaisen. Kehitetyn laiteeen luvataan siirtävän sähköenergiaa 90 prosentin tehokkuudella 20 senttimetrin latausetäisyydellä. Sille on haettu patenttia ratkaisun suojaamiseksi.
Tutkija yritykset eri puolilla maailmaa kehittävät kiinteistä latauspisteistä irrotettua langatonta latausta, niihin usein liittyy erilaisia monimutkaisia valvonta- ja tunnistustoimintoja. Tehonsiirtolaitteen on tunnistettava laitteen sijainti, jotta se voi lähettää energiaa laitteen suuntaan. Tavallisesti tunnistus tehdään kameroilla tai antureilla, mikä lisää laitteen kokoa.
Aalto-yliopistossa kehitetyllä tehonsiirtolaitteella tunnistustarve voidaan ohittaa. Laite luo tehonsiirtokanavia kaikkiin suuntiin ja virittää kanavat automaattisesti, kun vastaanottavat laitteet ovat liikkeessä.
Tutkimusryhmä on päässyt tavoitteeseensa muuntamalla tehonsiirtolaitteessa käytettävien käämien rakennetta. Kun käämit kierretään tietyllä tavalla, ne luovat kahdenlaisia sähkömagneettisia kenttiä: joista toiset suuntautuvat käämistä ulospäin ja toiset pyörivät sen ympäri. Nämä kentät yhdistävät vastaanottimen ja lähettimen tehokkaan tehonsiirron aikaansaamiseksi.
”Tästä tehonsiirtolaitteesta tekee erityisen sen itsesäätyvyys. Se tarkoittaa, ettei monimutkaista elektroniikkaa tarvita yhteyden saamiseksi laitteiden sisäisiin vastaanottimiin. Koska laite säätyy itsestään, sitä voi myös siirtää vapaasti laajalla latausetäisyydellä”, kertoo tutkijatohtori Prasad Jayathurathnage Aalto-yliopistosta.
Tehonsiirtolaite on myös tehokas – se siirtää 90 prosenttia tehosta jopa 20 senttimetrin etäisyydeltä. Laite toimii kuitenkin myös pidemmältä etäisyydeltä, jolloin energiansiirron tehokkuus tosin laskee. Teoriassa alue, jolla laite siirtää energiaa tehokkaimmin, voi kasvaa teknologian kehittyessä.
”Toistaiseksi huipputehon enimmäisetäisyys riippuu tehonsiirtolaitteen ja vastaanottimen koosta. Oikealla tekniikalla voisimme pienentää niitä”, Jayathurathnage kertoo. Tulokset on julkaistu IEEE Transactions on Industrial Electronics -julkaisussa 21 heinäkuuta 2021.
Tutkimusryhmä on todentanut laitteen toimivuuden, mutta vielä tarvitaan turvallisuustestejä sen varmistamiseksi, ettei tehonsiirtolaitteen tuottama sähkömagneettinen kenttä ole ihmisille haitallinen. Tutkimusryhmä on hakenut myös patenttia tehonsiirtolaitteelle. Ryhmä kehittää myös teollisuussovellusten langattomia latausmahdollisuuksia Parkzia-hankkeessa, jossa esimerkiksi mobiilirobottien odotuspisteet muutettaisiin latauspisteiksi.
Lisää: IEEE Transactions on Industrial Electronics 21.7.2021 -artikkeli (LINKKI) ja aiemmat langatonta lataamista käsitelleet uutiset Uusiteknologia.fi:ssä (LINKKI).
Kuvat: Prasad Jayathurathnage / Aalto-yliopisto