Каждый день американцы видят на дорогах все больше электромобилей на батарейках (BEVS). По данным Fortune Business Insights, ожидается, что рынок электромобилей в США вырастет с 28,24 миллиарда долларов в 2021 году до 137,43 миллиарда долларов в 2028 году. Причины перехода с автомобилей с двигателем внутреннего сгорания на электромобили убедительны: электромобили чище для окружающей среды, дешевле в эксплуатации и дают возможность экономить на заправочных станциях, которые в настоящее время продают топливо по 5 долларов за галлон по всей стране.

Однако один недостаток заставил некоторых потребителей с опаской относиться к покупке BEV—ограниченного ассортимента. В отличие от этих многочисленных заправочных станций, зарядных станций для электромобилей по-прежнему может быть немного, и зарядка литий-ионного аккумулятора BEV может занять несколько часов, что делает электромобили непрактичными для некоторых дальних поездок.

Теперь исследователь из Инженерной школы Университета Канзаса в соавторстве с Scientific Reports опубликовал исследование, в котором предлагается одноранговая система для BEVs, позволяющая распределять заряд между собой во время движения по дороге, совместимая с облачной системой управления.

"Когда в пути находится несколько электромобилей, они действительно могут делиться зарядом между собой во время движения — для этого им не нужно останавливаться", - сказал Тамзидул Хок, доцент кафедры электротехники и компьютерных наук в КУ. "У одного автомобиля может быть достаточный заряд, и ему, возможно, не нужно ехать слишком далеко, и он может продать свой заряд другому автомобилю — так что есть экономический стимул. У другой машины, которая едет далеко, не так много заряда, и отсутствие необходимости останавливаться для подзарядки сократило бы их путешествие на несколько часов".

Облачная система соответствовала бы двум BEVS в одном и том же районе, вероятно, вдоль крупных межгосударственных границ. Подобно велосипедистам в Пелотоне, две одинаковые машины могли ехать близко друг к другу, разделяя заряд по пути, без необходимости часами останавливаться на зарядной станции. Автомобили будут двигаться с одинаковой фиксированной скоростью, в то время как зарядные кабели будут автоматически соединять транспортные средства.

"У нас была бы полная облачная платформа, которая анализирует состояние зарядки всех участвующих транспортных средств в сети, и на основе этого облако сообщает вам: "Эй, вы действительно можете подключиться к этому автомобилю, который находится поблизости, и разделить заряд", - сказал Хок. "Все это должно контролироваться облачной инфраструктурой, в которой есть алгоритмы для эффективной зарядки всех различных BEVS".

Соавторами Хока в исследовании являются Прабуддха Чакраборти, Роберт Паркер, Джонатан Круз, Лили Ду, Шуо Ван и Сваруп Бхуния из Университета Флориды.

По словам исследователей, транспортные средства будут оснащены двумя различными батареями для одноранговой зарядки BEV: основной литий-ионной батареей, подобной тем, что используются в современных BEV, и второй быстрозаряжаемой батареей, используемой для зарядки на ходу. Быстрая батарея, будучи заряженной, затем пополнит основную батарею автомобиля.

"Вы не хотите, чтобы автомобили оставались подключенными в течение очень долгого времени, потому что другой машине, возможно, придется изменить свой маршрут и поехать куда-то еще, и у вас может не хватить времени на зарядку", - сказал Хок. "Вот почему мы разработали концепцию многоуровневой батареи, чтобы сократить время зарядки.

"Точно так же, как в вашем компьютере у вас есть быстрая кэш—память, но она дорогая, поэтому у вас есть другие типы памяти большой емкости, которые работают медленнее", — сказал он. "Аналогичным образом, для наших аккумуляторов мы внедрили эту концепцию. У вас будут маленькие быстрозаряжающиеся батареи, которые будут использоваться для одноранговой зарядки, и как только эта маленькая батарея заряжена, вы отсоединяетесь, и эта малозарядная батарея передает заряд на большую, более медленную батарею."

В районах с высокой плотностью населения исследовательская группа предлагает разместить мобильные зарядные станции - огромные аккумуляторы, установленные на грузовиках, — которые могут заряжать несколько транспортных средств одновременно, что—то вроде того, как небольшие военные самолеты могут заправляться в воздухе самолетом-заправщиком.

"Эти мобильные зарядные станции, вероятно, будут путешествовать по основным магистралям, где они постоянно ездят туда и обратно", - сказал исследователь KU. "Их будет несколько, так что в определенный момент времени одна мобильная зарядная станция находится в пути, в то время как другая находится на станции, готовясь к игре. Эти мобильные зарядные станции могут заправлять или пополнять аккумуляторы нескольких транспортных средств одновременно."

Конечный результат одноранговой системы, предложенной Хоуком и его коллегами, приведет к большему удобству и меньшему "беспокойству о дальности действия" для владельцев BEVS, а также к более чистой окружающей среде. Хок и его соавторы использовали сложное программное обеспечение для компьютерного моделирования для измерения требований к подзарядке BEVS, а также изменений воздействия автомобилей на окружающую среду в моделируемой одноранговой системе.

"Мы использовали симулятор под названием SUMO, который в основном позволяет создавать сценарии, в которых несколько различных электромобилей едут по заданной трассе, а затем мы вводим эту концепцию мобильной зарядки или одноранговой зарядки, а также мы ввели концепцию мобильных зарядных станций в симуляцию и увидели, как далеко каждая из машин обошлась бы без подзарядки по сравнению с одноранговой зарядкой", - сказал Хок. "Мы увидели значительное снижение требований к дозаправке электромобилей — так что это многообещающе. Мы также провели анализ, предполагая, что эти мобильные зарядные станции, которые представляют собой большие грузовики, заряжаются с использованием возобновляемых источников энергии, и увидели значительное сокращение выбросов углекислого газа, так что это тоже очень многообещающе ".

Хок сказал, что первоначальная настройка инфраструктуры одноранговой зарядки, вероятно, потребует поддержки со стороны крупного производителя BEVS, но затем может органично расшириться.

"У людей, у которых есть электромобили, будет стимул продавать заряд и зарабатывать дополнительные деньги — эти две вещи будут работать параллельно, чтобы развивать эту идею", - сказал он.

ИСТОЧНИК