Au cours des dernières années, les technologies de charge de batterie ont évolué au point qu’aujourd’hui il existe désormais des supports de charge sans fil pour smartphone et certains autres appareils électroniques. Cependant, ces objets ont besoin d’être plaqués au support et de rester immobiles. C’est pourquoi des chercheurs de l’université de Stanford ont mis au point un prototype de chargeur sans fil capable de recharger les batteries d’appareils en mouvement et à distance. Si pour le moment les puissances et distances atteintes sont relativement faibles, elles devraient considérablement augmenter dans le futur.
Une voiture en train de rouler sur la route ou un robot en train de se déplacer pourraient voir leur batterie se recharger directement sans avoir besoin de s’arrêter. Les chercheurs de l’université de Stanford ont commencé l’étude de cette technologie en 2017, et presque trois ans après, la méthode a été améliorée et optimisée. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Electronics.
« Il s’agit d’une étape importante vers un système pratique et efficace de recharge sans fil d’automobiles et de robots, même lorsqu’ils se déplacent à grande vitesse. Nous aurions besoin d’augmenter la puissance pour recharger une voiture en mouvement, mais je ne pense pas que ce soit un sérieux obstacle. Pour recharger des robots, nous sommes déjà dans la gamme d’utilité pratique », explique l’ingénieur électricien Shanhui Fan.
Ajuster la fréquence des champs magnétiques en fonction de la distance
Le transfert d’électricité sans fil repose sur la génération de champs magnétiques oscillants qui peuvent ensuite faire osciller les électrons d’un conducteur à une fréquence particulière. Cependant, cette fréquence est facilement perturbée si l’appareil se déplace. Par exemple, votre smartphone doit être parfaitement immobile sur son support de chargement sans fil.
Ce que les chercheurs de Stanford ont fait en 2017, c’est de mettre en place un amplificateur et une boucle de résistance de rétroaction qui pourraient changer la fréquence de fonctionnement au fur et à mesure que l’appareil récepteur se déplace. À ce stade, cependant, seulement 10% de la puissance circulant dans le système avait été transmise. Maintenant, ils ont atteint 92%. Cet énorme gain d’efficacité est dû à un nouvel amplificateur à changement de mode — une solution plus précise, mais beaucoup plus complexe.
C’est pourquoi il a fallu trois ans à l’équipe pour le développer à un niveau satisfaisant. L’idée de base est la même que celle de 2017 : ajuster la fréquence de résonance provenant du chargeur lorsque l’appareil se déplace. À l’heure actuelle, le système peut transmettre 10 W de puissance sur une distance allant jusqu’à 65 centimètres, mais les chercheurs disent qu’il n’y a aucune raison pour laquelle il ne pourrait pas être rapidement mis à l’échelle.
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Vers la recharge de voitures, robots et drones en mouvement
Une voiture électrique aurait besoin de centaines de kilowatts pour se recharger, mais le système décrit ici est suffisamment rapide pour la fournir, si elle était intégrée à la surface de la route, par exemple. La seule limitation serait alors la rapidité avec laquelle les batteries de la voiture pourraient absorber la puissance lorsque le véhicule passe.
D’autres utilisations potentielles sont avec des robots qui peuvent être chargés par des coussinets dans le sol des environnements dans lesquels ils opèrent, ou avec des drones qui peuvent passer sur les surfaces des toits pendant leurs voyages pour rester chargés. Il serait moins nécessaire de retourner à la base pour se recharger, et les robots et les drones n’auraient même plus besoin de s’arrêter.
Il faudra encore un long moment avant la commercialisation, notamment parce que la technologie reste coûteuse à mettre en œuvre. Elle est désormais disponible à petite échelle, au moins en prototype, et les ingénieurs précisent que tout fonctionne à des fréquences qui ne présentent aucun danger pour la santé humaine.
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
les neutrons, constitue les atomes. C’est donc l’un des composants
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