如果能有一種高速公路，讓電動汽車在上面一邊行駛一邊自動充電，到達目的地后車上電池里的電比出發(fā)時還要多，該有多愜意!美國斯坦福大學(xué)一個研究小組正在設(shè)計開發(fā)這種充電系統(tǒng)，只要在路面下每隔幾英尺埋一段金屬線圈，就能利用磁場以無線方式傳輸大量電力。這一技術(shù)原理雖然簡單，卻有著巨大的潛力，能大大延長電動汽車的駕駛里程，zui終給高速交通帶來變革。近期《應(yīng)用物理快報》上的一篇論文對該技術(shù)及應(yīng)用前景進行了詳細介紹。
行駛里程無限
目前的電動汽車行駛里程有限，比如全電動的尼桑Leaf，一次充電行程不超過100英里，而電池*充滿需要好幾個小時。如果能有一種駕駛中充電的系統(tǒng)，將克服這一限制。
“駕駛充電”這一概念令人興奮，這意味著你的車可以不必充電而無限地跑下去。”論文合著者、斯坦福氣候與能源項目(GCEP)常務(wù)董事理查德·沙遜說，“當(dāng)你到達目的地時，可能電池里的電比你出發(fā)時還要多。”
斯坦福大學(xué)正在設(shè)計的無線充電系統(tǒng)有望解決電動汽車接線充電的難題，其長期目標(biāo)是開發(fā)出一種全電動高速公路，能給行駛在路面上的汽車和貨車無線充電。電力工程副教授范汕洄(音譯)說：“我們的設(shè)想是讓你能一邊跑在任何高速路上，一邊給自己的汽車充電。但大規(guī)模鋪設(shè)這種設(shè)施要翻新整個高速路系統(tǒng)，甚至超出交通領(lǐng)域。”
無線充電系統(tǒng)的技術(shù)原理
無線充電傳輸?shù)闹渭夹g(shù)稱為“磁共振耦合連接”。將兩個銅線圈調(diào)到相同的頻率以形成共振，每隔幾英尺放置一個。一個線圈接通電流后，會產(chǎn)生磁場使第二個線圈形成共振，這種磁共振使電能在空中無形地傳輸，從*個線圈到磁感應(yīng)線圈。
早在2007年，麻省理工學(xué)院研究人員曾用磁共振點亮了一只60瓦的燈泡，證明了電力可以在兩個相距6英尺的靜止線圈之間傳輸，即使中間隔著人或其他障礙物。“這次實驗還證明了磁場不會對站在線圈之間的人造成影響，從安全角度考慮，這一點非常重要。”范汕洄還指出，“無線充電傳輸只能在兩個共振線圈中傳輸，任何頻率不同的物體都不會受到影響。”麻省理工學(xué)院為此成立了分公司開發(fā)靜止充電系統(tǒng)，目前能以3千瓦的功率給停在車庫或大街上的汽車以無線傳輸方式充電。
充電系統(tǒng)的工作原理是將一系列接通電流的線圈埋入高速路面下，在汽車底部裝上感應(yīng)線圈，當(dāng)汽車通過該高速路時就會共振，產(chǎn)生磁場將電力持續(xù)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(tǒng)進一步改進，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充電了。在加速或向上行駛時，汽車需要電池提供額外的動力。
“路面瀝青可能會帶來些小影響，但給電磁場帶來巨大擾動的卻是車體中的金屬元素。”范汕洄解釋說，“如何在大型金屬物體出現(xiàn)時，找出*化的電力傳輸方案，這才是我們研究的主要目標(biāo)。”為了尋找*方案，他們構(gòu)建了該系統(tǒng)的計算機模型。經(jīng)過大量運算模擬，他們將線圈彎曲成90度角安裝在金屬板上，就能給相距6.5英尺遠的共振線圈以10千瓦功率傳輸電力。“通過計算機模擬，我們能很明確地知道一個真實設(shè)備會發(fā)生怎樣的情況。”
