斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電系統 延長(cháng)駕駛里程

　　如果能有一種高速公路，讓電動(dòng)汽車(chē)在上面一邊行駛一邊自動(dòng)充電，到達目的地后車(chē)上電池里的電比出發(fā)時(shí)還要多，該有多愜意！美國斯坦福大學(xué)一個(gè)研究小組正在設計開(kāi)發(fā)這種高效充電系統，只要在路面下每隔幾英尺埋一段金屬線(xiàn)圈，就能利用磁場(chǎng)以無(wú)線(xiàn)方式傳輸大量電力。這一技術(shù)原理雖然簡(jiǎn)單，卻有著(zhù)巨大的潛力，能大大延長(cháng)電動(dòng)汽車(chē)的駕駛里程，最終給高速交通帶來(lái)變革。近期《應用物理快報》上的一篇論文對該技術(shù)及應用前景進(jìn)行了詳細介紹。

　　行駛里程無(wú)限

　　目前的電動(dòng)汽車(chē)行駛里程有限，比如全電動(dòng)的尼桑Leaf，一次充電行程不超過(guò)100英里，而電池完全充滿(mǎn)需要好幾個(gè)小時(shí)。如果能有一種駕駛中充電的系統，將克服這一限制。

　　“駕駛充電”這一概念令人興奮，這意味著(zhù)你的車(chē)可以不必充電而無(wú)限地跑下去?！闭撐暮现?zhù)者、斯坦福全球氣候與能源項目（GCEP）常務(wù)董事理查德·沙遜說(shuō)，“當你到達目的地時(shí)，可能電池里的電比你出發(fā)時(shí)還要多?！?/P>

　　斯坦福大學(xué)正在設計的無(wú)線(xiàn)充電系統有望解決電動(dòng)汽車(chē)接線(xiàn)充電的難題，其長(cháng)期目標是開(kāi)發(fā)出一種全電動(dòng)高速公路，能給行駛在路面上的汽車(chē)和貨車(chē)無(wú)線(xiàn)充電。電力工程副教授范汕洄（音譯）說(shuō)：“我們的設想是讓你能一邊跑在任何高速路上，一邊給自己的汽車(chē)充電。但大規模鋪設這種設施要翻新整個(gè)高速路系統，甚至超出交通領(lǐng)域?！?/P>

　　無(wú)線(xiàn)充電系統的技術(shù)原理

　　無(wú)線(xiàn)充電傳輸的支撐技術(shù)稱(chēng)為“磁共振耦合連接”。將兩個(gè)銅線(xiàn)圈調到相同的頻率以形成共振，每隔幾英尺放置一個(gè)。一個(gè)線(xiàn)圈接通電流后，會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)使第二個(gè)線(xiàn)圈形成共振，這種磁共振使電能在空中無(wú)形地傳輸，從第一個(gè)線(xiàn)圈到磁感應線(xiàn)圈。

　　早在2007年，麻省理工學(xué)院研究人員曾用磁共振點(diǎn)亮了一只60瓦的燈泡，證明了電力可以在兩個(gè)相距6英尺的靜止線(xiàn)圈之間傳輸，即使中間隔著(zhù)人或其他障礙物?！斑@次實(shí)驗還證明了磁場(chǎng)不會(huì )對站在線(xiàn)圈之間的人造成影響，從安全角度考慮，這一點(diǎn)非常重要?！狈渡卿н€指出，“無(wú)線(xiàn)充電傳輸只能在兩個(gè)共振線(xiàn)圈中傳輸，任何頻率不同的物體都不會(huì )受到影響?！甭槭±砉W(xué)院為此成立了分公司開(kāi)發(fā)靜止充電系統，目前能以3千瓦的功率給停在車(chē)庫或大街上的汽車(chē)以無(wú)線(xiàn)傳輸方式充電。

　　充電系統的工作原理是將一系列接通電流的線(xiàn)圈埋入高速路面下，在汽車(chē)底部裝上感應線(xiàn)圈，當汽車(chē)通過(guò)該高速路時(shí)就會(huì )共振，產(chǎn)生磁場(chǎng)將電力持續不斷地傳輸給電池。

　　如果能有一種高速公路，讓電動(dòng)汽車(chē)在上面一邊行駛一邊自動(dòng)充電，到達目的地后車(chē)上電池里的電比出發(fā)時(shí)還要多，該有多愜意！美國斯坦福大學(xué)一個(gè)研究小組正在設計開(kāi)發(fā)這種高效充電系統，只要在路面下每隔幾英尺埋一段金屬線(xiàn)圈，就能利用磁場(chǎng)以無(wú)線(xiàn)方式傳輸大量電力。這一技術(shù)原理雖然簡(jiǎn)單，卻有著(zhù)巨大的潛力，能大大延長(cháng)電動(dòng)汽車(chē)的駕駛里程，最終給高速交通帶來(lái)變革。近期《應用物理快報》上的一篇論文對該技術(shù)及應用前景進(jìn)行了詳細介紹。

　　行駛里程無(wú)限

　　目前的電動(dòng)汽車(chē)行駛里程有限，比如全電動(dòng)的尼桑Leaf，一次充電行程不超過(guò)100英里，而電池完全充滿(mǎn)需要好幾個(gè)小時(shí)。如果能有一種駕駛中充電的系統，將克服這一限制。

　　“駕駛充電”這一概念令人興奮，這意味著(zhù)你的車(chē)可以不必充電而無(wú)限地跑下去?！闭撐暮现?zhù)者、斯坦福全球氣候與能源項目（GCEP）常務(wù)董事理查德·沙遜說(shuō)，“當你到達目的地時(shí)，可能電池里的電比你出發(fā)時(shí)還要多?！?/P>

　　斯坦福大學(xué)正在設計的無(wú)線(xiàn)充電系統有望解決電動(dòng)汽車(chē)接線(xiàn)充電的難題，其長(cháng)期目標是開(kāi)發(fā)出一種全電動(dòng)高速公路，能給行駛在路面上的汽車(chē)和貨車(chē)無(wú)線(xiàn)充電。電力工程副教授范汕洄（音譯）說(shuō)：“我們的設想是讓你能一邊跑在任何高速路上，一邊給自己的汽車(chē)充電。但大規模鋪設這種設施要翻新整個(gè)高速路系統，甚至超出交通領(lǐng)域?！?/P>

　　無(wú)線(xiàn)充電系統的技術(shù)原理

　　無(wú)線(xiàn)充電傳輸的支撐技術(shù)稱(chēng)為“磁共振耦合連接”。將兩個(gè)銅線(xiàn)圈調到相同的頻率以形成共振，每隔幾英尺放置一個(gè)。一個(gè)線(xiàn)圈接通電流后，會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)使第二個(gè)線(xiàn)圈形成共振，這種磁共振使電能在空中無(wú)形地傳輸，從第一個(gè)線(xiàn)圈到磁感應線(xiàn)圈。

　　早在2007年，麻省理工學(xué)院研究人員曾用磁共振點(diǎn)亮了一只60瓦的燈泡，證明了電力可以在兩個(gè)相距6英尺的靜止線(xiàn)圈之間傳輸，即使中間隔著(zhù)人或其他障礙物?！斑@次實(shí)驗還證明了磁場(chǎng)不會(huì )對站在線(xiàn)圈之間的人造成影響，從安全角度考慮，這一點(diǎn)非常重要?！狈渡卿н€指出，“無(wú)線(xiàn)充電傳輸只能在兩個(gè)共振線(xiàn)圈中傳輸，任何頻率不同的物體都不會(huì )受到影響?！甭槭±砉W(xué)院為此成立了分公司開(kāi)發(fā)靜止充電系統，目前能以3千瓦的功率給停在車(chē)庫或大街上的汽車(chē)以無(wú)線(xiàn)傳輸方式充電。

　　充電系統的工作原理是將一系列接通電流的線(xiàn)圈埋入高速路面下，在汽車(chē)底部裝上感應線(xiàn)圈，當汽車(chē)通過(guò)該高速路時(shí)就會(huì )共振，產(chǎn)生磁場(chǎng)將電力持續不斷地傳輸給電池。

　　斯坦福研究小組正在對麻省理工的系統進(jìn)一步改進(jìn)，把功率提高到10千瓦，傳輸距離增加到6.5英尺，這樣就能給行駛在高速路上的汽車(chē)充電了。在加速或向上行駛時(shí)，汽車(chē)需要電池提供額外的動(dòng)力。

　　“路面瀝青可能會(huì )帶來(lái)些小影響，但給電磁場(chǎng)帶來(lái)巨大擾動(dòng)的卻是車(chē)體中的金屬元素?！狈渡卿Ы忉屨f(shuō)，“如何在大型金屬物體出現時(shí)，找出最優(yōu)化的電力傳輸方案，這才是我們研究的主要目標?！睘榱藢ふ易罴逊桨?，他們構建了該系統的計算機模型。經(jīng)過(guò)大量運算模擬，他們將線(xiàn)圈彎曲成90度角安裝在金屬板上，就能給相距6.5英尺遠的共振線(xiàn)圈以10千瓦功率傳輸電力?！巴ㄟ^(guò)計算機模擬，我們能很明確地知道一個(gè)真實(shí)設備會(huì )發(fā)生怎樣的情況?！?/P>

　　范汕洄介紹說(shuō)，這種無(wú)線(xiàn)傳輸方案的充電效率可達到97%，但要真正給汽車(chē)電池充電，還得在路面下埋入一系列線(xiàn)圈陣列。

　　未來(lái)道路光明

　　研究小組最近為這種無(wú)線(xiàn)系統提交了專(zhuān)利申請，下一步是實(shí)驗室測試，最終將用在真實(shí)的駕駛環(huán)境中。在應用之前，研究人員必須確保該系統不會(huì )影響司機、乘客和各種各樣的控制著(zhù)駕駛、導航、空調及其他操作功能的儀器。

　　“我們要盡早確定系統對人、動(dòng)物、汽車(chē)電子儀器或錢(qián)包里的信用卡無(wú)害?！闭撐暮现?zhù)者、斯坦福汽車(chē)研究中心執行董事斯文·貝克說(shuō)，雖然97%的電力傳輸效率已經(jīng)極高，但他們還要研究這3%的損失是否變成了熱，如果是輻射將會(huì )產(chǎn)生潛在危害。

　　此外，將來(lái)的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)還可能輔助自動(dòng)駕駛汽車(chē)中的GPS導航?！癎PS的基本精確度在30英尺到40英尺，它能告訴你汽車(chē)正處在地球上的哪個(gè)地方，但不能告訴你是否安全，因為你必須確保汽車(chē)行駛在車(chē)道內?！必惪私忉屨f(shuō)。在他們設計的系統中，磁場(chǎng)也能用于控制駕駛，因為線(xiàn)圈埋在車(chē)道中央，能幫汽車(chē)精確定位而無(wú)需額外成本。

　　目前，研究人員已開(kāi)始研究路基傳輸的最佳布局，以及路面中的鋼筋或其他金屬對輸電效率是否造成影響。

　　道路專(zhuān)家展望，未來(lái)的自動(dòng)化高速公路系統能利用太陽(yáng)能電源或其他可再生能源，以無(wú)線(xiàn)方式給路上行駛的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)充電。這不僅能降低交通事故，提高車(chē)流速度，還能降低溫室氣體排放。

　　過(guò)去人們認為，輸電必須要靠電線(xiàn)、墻壁插座等等，而現在可以重新考慮怎樣給汽車(chē)、家庭和工廠(chǎng)供電。范汕洄說(shuō)：“未來(lái)不用電線(xiàn)和插座，就能在真空中傳輸電力。我們的研究朝這個(gè)方向邁進(jìn)了一步?！?/P>