KI perfektioniert kabelloses Laden – Neue Technik macht Schluss mit instabiler Energieübertragung

Ob im Café, im Auto oder am Nachttisch: Kabellose Ladegeräte gehören längst zum Alltag. Doch auch Jahre nach ihrer Einführung sind sie nicht immer zuverlässig. Mal lädt das Gerät zu langsam, mal bricht die Verbindung ganz ab. Grund dafür ist ein technisches Problem: Die Spannung schwankt, sobald sich die angeschlossene Last – also das zu ladende Gerät – verändert. Jetzt zeigt ein neues Verfahren, wie KI drahtlose Energieübertragung (WPT – wireless power transmission) stabiler macht – und Ladeprobleme deutlich reduziert.

Ein Forschungsteam aus Japan hat nun ein Verfahren entwickelt, das dieses Problem wirkungsvoll entschärfen soll. Mithilfe künstlicher Intelligenz passt sich das System automatisch an unterschiedliche Verbraucher an – ohne zusätzliche Steuerungselektronik. Die Technik reagiert flexibler und zuverlässiger als bisherige Lösungen, heißt es in der Studie.

KI verbessert drahtlose Energieübertragung – Spannung bleibt auch bei Gerätewechsel stabil

Bei klassischen Systemen schwankt die Ausgangsspannung je nach Last um bis zu 18 Prozent. Das neue Verfahren reduziert diese Schwankungen auf unter 5 Prozent. Gleichzeitig steigt die Effizienz deutlich: Über 86 Prozent der eingespeisten Energie werden übertragen – bei einer Ausgangsleistung von mehr als 23 Watt und einer Frequenz von 6,78 Megahertz.

Damit liefert das System genug Leistung für Smartphones, kabellose Haushaltsgeräte oder medizinische Sensoren – auch bei wechselnden Betriebsbedingungen. Ein Nachregeln oder manuelles Einstellen ist nicht nötig. „Wir haben ein neuartiges Verfahren entwickelt, das eine konstante Ausgangsspannung auch bei Laständerungen ermöglicht, ganz ohne zusätzliche Regelung“, erklärt Projektleiter Hiroo Sekiya.

Die Grundlage dafür bildet ein numerischer Designprozess. Statt mit vereinfachten Gleichungen zu arbeiten, bildet die Software das reale Verhalten der Bauteile möglichst genau ab. Ein genetischer Algorithmus optimiert die Parameter: Er variiert systematisch die Kombinationen von Spulen, Kondensatoren und Widerständen, bis das stabilste Ergebnis erreicht ist.

Leistung bleibt auch unter schwankender Last konstant

Das Forschungsteam testete den neuen Ansatz an einer sogenannten Class-EF-Schaltung – einer speziellen Kombination aus Hochfrequenz-Inverter und Gleichrichter. Solche Systeme arbeiten besonders effizient, verlieren jedoch bei Laständerungen meist an Stabilität.

Mit dem neuen Verfahren blieb die Ausgangsspannung konstant – selbst bei stark wechselnden Bedingungen. Auch der Strom durch die Spule veränderte sich kaum. Das zeigt, dass der Energieverlust unabhängig von der angeschlossenen Last nahezu gleich blieb.

Weniger Bauteile, geringere Kosten, mehr Anwendungsmöglichkeiten

Ein weiterer Vorteil: Die Schaltungen lassen sich kompakter und günstiger konstruieren. Da keine aktive Regelung nötig ist, sinkt der technische Aufwand. Gleichzeitig erhöht sich die Zuverlässigkeit – vor allem bei kleineren Geräten, bei denen Platz und Energieeinsparung entscheidend sind.

„Dies ist der erste vollständige Erfolg eines numerischen Designs auf Basis von künstlicher Intelligenz im Bereich der Leistungselektronik“, so Sekiya. Für ihn ist das Prinzip ein Schlüssel zur breiten Anwendung drahtloser Stromversorgung.

Vision: Alltägliches Laden ganz ohne Stecker

Langfristig könnten kabellose Systeme mit der neuen Technik in vielen Bereichen Standard werden – etwa im öffentlichen Raum, im Gesundheitswesen oder in der Industrie. Die Forscher sprechen von einem Zeithorizont von fünf bis zehn Jahren.

Kurz zusammengefasst:

• Ein neues Verfahren mit künstlicher Intelligenz macht die drahtlose Energieübertragung stabiler und effizienter – auch bei wechselnden Geräten.
• Die Spannung schwankt nur noch um unter 5 Prozent, die Effizienz liegt bei 86,7 Prozent – ganz ohne zusätzliche Regeltechnik.
• Möglich wird das durch einen lernfähigen Algorithmus, der die Schaltung automatisch optimiert und an reale Bedingungen anpasst.

Übrigens: Öffentliche Ladesäulen erkennen jetzt erstmals den eigenen Stromvertrag – ein technischer Durchbruch mit großem Nutzen für E-Auto-Fahrer. Mehr dazu in unserem Artikel.

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