電動汽車的一大步 專家研究“邊行駛邊充電”技術(shù)

在最近的一項研究中，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們使用無線充電方式給移動電燈泡充電。這一項研發(fā)技術(shù)也能夠讓電動汽車不再局限于有限的行駛里程，這也是電動汽車目前最大的缺點之一。

如果電動汽車能在高速公路上行駛時充電，這幾乎可以消除人們對其駕駛里程的擔(dān)憂，也能節(jié)約花銷，或許還能讓電能成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)燃料。

現(xiàn)在，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)攻克了一個巨大的難題，在未來我們可以用無線將電流傳輸?shù)礁浇囊苿游矬w上。科學(xué)家們把研究成果發(fā)布在了6月15日出版的自然雜志上。

斯坦福大學(xué)教授教授Shanhui Fan（左）和其研究生Assawaworrarit研發(fā)了一種裝置，這種裝置可以對近距離的物體進(jìn)行無線充電。這項技術(shù)可以用來在高速公路上給電動汽車充電，也可用于醫(yī)療移植，或者在你走路的時候給你的手機(jī)充電。

“除了對汽車和像手機(jī)這樣的個人設(shè)備，發(fā)展無線充電之外，我們的新技術(shù)也可以讓機(jī)器人不再受控于人，這一想法我們還在努力去實現(xiàn)。”斯坦福大學(xué)電氣工程教授Shanhui Fan說道。“我們?nèi)匀恍枰蠓黾訛殡妱悠嚦潆娝璧碾娏?，但是我們并不需要把無線電傳輸?shù)木嚯x弄得太遠(yuǎn)。”

這個團(tuán)隊是在麻省理工2007年研發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展的，該研發(fā)技術(shù)是指通過無線電對幾英尺外的靜止物體進(jìn)行充電。在這項新研究中，該研究團(tuán)隊給一個移動的LED燈泡進(jìn)行了無線充電。整個充電過程只需1毫瓦的電量，而駕駛電動汽車通常需要上萬瓦的電量。目前斯坦福研究團(tuán)隊正致力于，大幅增加無線充電的電量，并調(diào)整系統(tǒng)以遠(yuǎn)程充電，提高充電效率。

汽車駕駛里程

無線充電將解決插電式電動汽車的一個主要缺點——有限的駕駛里程。特斯拉汽車公司預(yù)計，即將上市的Model 3充電一次，可行駛200英里以上，而已經(jīng)上市的雪佛蘭純電動汽車Bolt的續(xù)航里程達(dá)到了238英里。但要想電池滿電，電動汽車通常需要充電幾個小時。一個可以邊駕駛邊充電的汽車系統(tǒng)可以克服這些阻礙。

電動汽車的一大步 專家研究“邊行駛邊充電”技術(shù)

特斯拉電動汽車Model 3

Fan解釋說：“理論上講，這項技術(shù)可以讓駕駛者不限時間的駕駛，不用特意停下來去給汽車充電。你在高速公路上開車的時候可以給你的電動汽車充電。”

電動汽車底部的線圈可以通過埋在道路中的一系列充電線圈來接通電流。

一些交通運(yùn)輸專家構(gòu)想了一個自動化的高速公路系統(tǒng)，無人駕駛電動汽車可以通過太陽能或其他可再生能源進(jìn)行無線充電。這一構(gòu)想的目標(biāo)是減少交通事故，大幅改善車流狀況，同時降低溫室氣體排放。

無線技術(shù)還可以協(xié)助無人駕駛汽車的GPS導(dǎo)航。GPS定位可以精確到35英尺的范圍。為了安全起見，無人駕駛汽車需要位于車道中心。在那里，有安裝用于傳輸電流的線圈，這樣可以為GPS衛(wèi)星提供非常精準(zhǔn)的汽車定位。

磁共振

由斯坦福大學(xué)和其他大學(xué)研發(fā)的中程無線電傳輸，其基本原理是磁感應(yīng)技術(shù)。就像大型發(fā)電廠在磁鐵之間的線圈中產(chǎn)生交流電一樣，交變電流通過振蕩電路會產(chǎn)生一個振蕩磁場。這一磁場也會導(dǎo)致附近線圈中的電子振動，從而進(jìn)行無線充電。如果兩個線圈磁共振頻率和方向匹配精確，那么無線充電的傳輸效率就會進(jìn)一步提高。

然而，在汽車行駛時要人為操控讓磁共振頻率相同，這樣才能保證源源不斷的電流。因此，電量傳輸線圈和接收線圈的位置需保持不變，否則電路參數(shù)需持續(xù)調(diào)整，這是一個復(fù)雜的過程。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊用一種常見的電壓放大器和反饋電阻器取代了電量變送器中的射頻源。該系統(tǒng)會自動且精確計算出不同電量傳輸距離的磁共振頻率，而且不需要人為干預(yù)。

該研究的主要參與者Assawaworrarit說：“安裝電壓放大器，可以使電量能有效地在三英尺范圍的大部分區(qū)域內(nèi)進(jìn)行高效傳輸，盡管電量接收器的方向發(fā)生了改變。這就消除了人們對電路進(jìn)行持續(xù)調(diào)整的要求。”

Assawaworrarit通過在接收線圈上放置一個LED燈泡測試了這種方法。在傳統(tǒng)的不進(jìn)行調(diào)諧的情況下，LED燈亮度會隨著接收器距離變遠(yuǎn)而減小。在新裝置中，當(dāng)電量接收器離電量變送器距離約為3英尺時，LED燈的亮度保持不變。

Fan的團(tuán)隊最近提交了一份專利申請。該團(tuán)隊使用了一款通用放大器，其供電效率相對較低，約為10%。他們說可以設(shè)計出專門為無線充電而定制的放大器，可以將供電效率提高到90%。

他說：“我們不僅要對電動汽車進(jìn)行無線充電，也要將這一技術(shù)運(yùn)用在一些小型設(shè)備或者醫(yī)療設(shè)備上，讓它盡其所長。這對于所有能從無線充電中獲益的產(chǎn)品，都是至關(guān)重要的。”