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(dá)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(guó)斯坦福大學(xué)一個(gè)研究小組正在設(shè)計(jì)開(kāi)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(chǎng)以無(wú)線方式傳輸大量電力。這一技術(shù)原理雖然簡(jiǎn)單，卻有著巨大的潛力，能大大延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)的駕駛里程，zui終給高速交通帶來(lái)變革。近期《應(yīng)用物理快報(bào)》上的一篇論文對(duì)該技術(shù)及應(yīng)用前景進(jìn)行了詳細(xì)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*充滿需要好幾個(gè)小時(shí)。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(chē)可以不必充電而無(wú)限地跑下去。”論文合著者、斯坦福氣候與能源項(xiàng)目(GCEP)常務(wù)董事理查德·沙遜說(shuō)，“當(dāng)你到達(dá)目的地時(shí)，可能電池里的電比你出發(fā)時(shí)還要多。”
斯坦福大學(xué)正在設(shè)計(jì)的無(wú)線充電系統(tǒng)有望解決電動(dòng)汽車(chē)接線充電的難題，其長(zhǎng)期目標(biāo)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)線充電。電力工程副教授范汕洄(音譯)說(shuō)：“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(chē)充電。但大規(guī)模鋪設(shè)這種設(shè)施要翻新整個(gè)高速路系統(tǒng)，甚至超出交通領(lǐng)域。”
無(wú)線充電系統(tǒng)的技術(shù)原理
無(wú)線充電傳輸?shù)闹渭夹g(shù)稱(chēng)為“磁共振耦合連接”。將兩個(gè)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(gè)。一個(gè)線圈接通電流后，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)使第二個(gè)線圈形成共振，這種磁共振使電能在空中無(wú)形地傳輸，從*個(gè)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(diǎn)亮了一只60瓦的燈泡，證明了電力可以在兩個(gè)相距6英尺的靜止線圈之間傳輸，即使中間隔著人或其他障礙物。“這次實(shí)驗(yàn)還證明了磁場(chǎng)不會(huì)對(duì)站在線圈之間的人造成影響，從安全角度考慮，這一點(diǎn)非常重要。”范汕洄還指出，“無(wú)線充電傳輸只能在兩個(gè)共振線圈中傳輸，任何頻率不同的物體都不會(huì)受到影響。”麻省理工學(xué)院為此成立了分公司開(kāi)發(fā)靜止充電系統(tǒng)，目前能以3千瓦的功率給停在車(chē)庫(kù)或大街上的汽車(chē)以無(wú)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(chē)底部裝上感應(yīng)線圈，當(dāng)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(xù)不斷地傳輸給電池。
斯坦福研究小組正在對(duì)麻省理工的系統(tǒng)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。”范汕洄解釋說(shuō)，“如何在大型金屬物體出現(xiàn)時(shí)，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(jì)算機(jī)模型。經(jīng)過(guò)大量運(yùn)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(yuǎn)的共振線圈以10千瓦功率傳輸電力。“通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，我們能很明確地知道一個(gè)真實(shí)設(shè)備會(huì)發(fā)生怎樣的情況。”
