Японські вчені представили нову, ефективну методику створення систем бездротової передачі енергії (WPT), що здатна підтримувати стабільну напругу незалежно від змін у навантаженні. Завдяки використанню машинного навчання, дослідники створили так звану незалежну від навантаження систему WPT — це важливий крок до широкого впровадження бездротової енергетики в повсякденне життя.
Дослідження опубліковане в червні 2025 року в журналі IEEE Transactions on Circuits and Systems. 1
У чому проблема сучасних бездротових систем
Системи бездротової передачі енергії вже використовуються у смартфонах, медичних сенсорах і навіть індукційних плитах. Однак сучасні WPT-системи мають суттєвий недолік — вони залежать від навантаження, тобто їхня ефективність залежить від того, який саме пристрій вони заряджають.
Прикладом може слугувати зарядка смартфонів: батарея пристрою змінює свій електричний опір у процесі заряджання, що викликає коливання напруги у традиційній системі WPT. Це, у свою чергу, може пошкодити пристрій або знизити швидкість зарядки.
Особливо критичним це стає у випадку з електромобілями, де великі батареї можуть створювати значні коливання навантаження під час заряджання.
Як працює нова система
Нова система, розроблена японськими вченими, є незалежною від навантаження. Це означає, що вона здатна передавати енергію на постійній напрузі, незалежно від змін у пристрої, що її приймає.
В основі лежить класичний механізм резонансу — той самий принцип, за яким працюють радіоприймачі. Передавач генерує коливання на певній частоті, а приймач, налаштований на ту ж частоту, вловлює цю енергію. Але новизна підходу полягає в тому, як система оптимізується: за допомогою штучного інтелекту.
Машинне навчання дозволяє створити віртуальну модель системи й симулювати її роботу. Алгоритм аналізує ефективність передачі енергії, враховуючи втрати у вигляді тепла та стабільність сигналу. Потім ШІ покроково модифікує систему для досягнення найкращої ефективності.
Результат вражаючий: коливання напруги знижено до 5% (у порівнянні з 18% у традиційній системі), а ефективність передачі енергії зросла до 86,7% проти 65% у звичайних підходах.
На думку провідного автора дослідження професора Хіроо Секії з Чібаського університету, ця технологія має потенціал змінити уявлення про бездротову передачу енергії не лише в побутових приладах, а й у промисловості, транспорті та інфраструктурі.
“Ми впевнені, що результати цього дослідження є значним кроком до повністю бездротового суспільства. Простота побудови LI-систем дозволяє зменшити їхню вартість і розміри. Наша мета — зробити WPT повсякденним явищем упродовж 5–10 років”, — зазначив Секія.
Це дослідження також демонструє, як штучний інтелект може бути використаний не лише для оптимізації, а й для трансформації самого підходу до проєктування електронних схем. У майбутньому подібні методи можуть зробити автоматизоване проєктування енергетичних систем стандартом у галузі.
Незалежна від навантаження бездротова передача енергії відкриває нові горизонти: від заряджання пристроїв через повітря до живлення автономних сенсорів, транспорту та медичних імплантів.
Поєднання WPT із технологіями 6G, квантовими матеріалами та ШІ може створити нову інфраструктуру, де енергія передається так само легко, як сьогодні — дані.
Щопʼятниці отримуйте найцікавіші статті за тиждень на ваш імейл.
