Chiba Üniversitesi araştırmacıları tarafından geliştirilen öncü bir makine öğrenimi yaklaşımı sayesinde kablosuz şarj teknolojisi yakında daha da verimli ve güvenilir hale gelebilir. Bu yeni yaklaşım, kablosuz güç aktarımı (WPT) alanındaki en büyük zorluklardan birini ele alarak yük değişimlerine rağmen istikrarlı performansı korumayı amaçlıyor.
Kablosuz şarj teknolojisi gelecek 10 yıl kritik
Akıllı telefonlardan elektrikli diş fırçalarına ve Nesnelerin İnterneti (IoT) sensörlerine kadar, kablosuz şarj teknolojisi WPT sistemleri sessizce günlük hayatımıza girdi. Bu sistemler, elektrik enerjisini fiziksel konektörler olmadan, elektromanyetik alanlara dayanarak iletir; bu kavram Nikola Tesla’nın ilk deneylerine dayanır. Ancak, istikrarlı performansın korunması her zaman indüktör ve kapasitörlerin hassas bir şekilde ayarlanmasını gerektirmiştir. Gerçekte ise, çevresel faktörler, üretim toleransları ve parazit kapasitans genellikle voltaj dengesizliğine neden olur ve verimlilik için önemli bir faktör olan sıfır voltaj anahtarlamasını (ZVS) bozuyor.
Profesör Hiroo Sekiya ve ekibi, bu sorunu aşmak için gerçek dünyadaki kusurları hesaba katan makine öğrenimi tabanlı bir WPT tasarım yöntemi geliştirdi. Yaklaşımları, kablosuz şarj teknolojisi ile WPT devresini gerilim ve akım davranışını izleyen diferansiyel denklemler aracılığıyla modelliyor ve kararlı durum çalışmasına ulaşana kadar bunları sayısal olarak çözüyor. Performans ise gerilim kararlılığı, verimlilik ve harmonik bozulma temelinde değerlendiriliyor.
Doğal seçilimden ilham alan bir optimizasyon tekniği olan genetik algoritma, devre parametrelerini hassas bir şekilde ayarlar. Bu döngü, LI çalışma gereklilikleri karşılanana kadar tekrarlanır. Yöntem, bir EF sınıfı invertör ve bir D sınıfı doğrultucuyu birleştiren bir EF sınıfı WPT sisteminde test edilmiştir. Kablosuz şarj teknolojisi ile geleneksel kurulumlar ZVS’yi yalnızca tek bir çalışma noktasında koruyabilirken, yeni tasarım, geleneksel sistemlerdeki %18’e kıyasla voltaj dalgalanmasını %5’in altına sınırlamıştır.
LI sistemi, değişen yükler altında bile ZVS’yi sürekli korudu ve 6,78 MHz’de %86,7 verimlilikle 23 watt güç sağladı. Kayıp analizi, iletim bobini verimliliğinin sabit kaldığını ve sabit çıkış akımına işaret ettiğini gösterdi.
Prof. Sekiya, geleceğe baktığında geniş kapsamlı sonuçlar öngörüyor. Sekiya: “Kablosuz şarj teknolojisi üzerine yapılan bu araştırmanın sonuçlarının tamamen kablosuz bir topluma doğru atılmış önemli bir adım olduğundan eminiz” dedi. Ayrıca daha basit, daha ucuz ve daha küçük WPT sistemlerinin potansiyeline de dikkat çekti.
