專家研究電動(dòng)汽車(chē)新技術(shù)：邊行駛邊充電

2017-08-22 09:44 來(lái)源：網(wǎng)易智能

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

　?。ㄔ瓨?biāo)題：電動(dòng)汽車(chē)的一大步專家研究“邊行駛邊充電”技術(shù)）

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

　　如果電動(dòng)汽車(chē)能在高速公路上行駛時(shí)充電，這幾乎可以消除人們對(duì)其駕駛里程的擔(dān)憂，也能節(jié)約花銷(xiāo)，或許還能讓電能成為汽車(chē)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(gè)巨大的難題，在未來(lái)我們可以用無(wú)線將電流傳輸?shù)礁浇囊苿?dòng)物體上?？茖W(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(duì)近距離的物體進(jìn)行無(wú)線充電。這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)在高速公路上給電動(dòng)汽車(chē)充電，也可用于醫(yī)療移植，或者在你走路的時(shí)候給你的手機(jī)充電。

　　“除了對(duì)汽車(chē)和像手機(jī)這樣的個(gè)人設(shè)備，發(fā)展無(wú)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(shí)現(xiàn)。”斯坦福大學(xué)電氣工程教授Shanhui Fan說(shuō)道?！拔覀?nèi)匀恍枰蠓黾訛殡妱?dòng)汽車(chē)充電所需的電量，但是我們并不需要把無(wú)線電傳輸?shù)木嚯x弄得太遠(yuǎn)。”

　　這個(gè)團(tuán)隊(duì)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(guò)無(wú)線電對(duì)幾英尺外的靜止物體進(jìn)行充電。在這項(xiàng)新研究中，該研究團(tuán)隊(duì)給一個(gè)移動(dòng)的LED燈泡進(jìn)行了無(wú)線充電。整個(gè)充電過(guò)程只需1毫瓦的電量，而駕駛電動(dòng)汽車(chē)通常需要上萬(wàn)瓦的電量。目前斯坦福研究團(tuán)隊(duì)正致力于，大幅增加無(wú)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(chē)駕駛里程

　　無(wú)線充電將解決插電式電動(dòng)汽車(chē)的一個(gè)主要缺點(diǎn)——有限的駕駛里程。特斯拉汽車(chē)公司預(yù)計(jì)，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(dòng)汽車(chē)Bolt的續(xù)航里程達(dá)到了238英里。但要想電池滿電，電動(dòng)汽車(chē)通常需要充電幾個(gè)小時(shí)。一個(gè)可以邊駕駛邊充電的汽車(chē)系統(tǒng)可以克服這些阻礙。

　　電動(dòng)汽車(chē)的一大步專家研究“邊行駛邊充電”技術(shù)

　　特斯拉電動(dòng)汽車(chē)Model 3

　　Fan解釋說(shuō)：“理論上講，這項(xiàng)技術(shù)可以讓駕駛者不限時(shí)間的駕駛，不用特意停下來(lái)去給汽車(chē)充電。你在高速公路上開(kāi)車(chē)的時(shí)候可以給你的電動(dòng)汽車(chē)充電?！?/span>

　　電動(dòng)汽車(chē)底部的線圈可以通過(guò)埋在道路中的一系列充電線圈來(lái)接通電流。

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

　　無(wú)線技術(shù)還可以協(xié)助無(wú)人駕駛汽車(chē)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(jiàn)，無(wú)人駕駛汽車(chē)需要位于車(chē)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(chē)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(wú)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(guò)振蕩電路會(huì)產(chǎn)生一個(gè)振蕩磁場(chǎng)。這一磁場(chǎng)也會(huì)導(dǎo)致附近線圈中的電子振動(dòng)，從而進(jìn)行無(wú)線充電。如果兩個(gè)線圈磁共振頻率和方向匹配精確，那么無(wú)線充電的傳輸效率就會(huì)進(jìn)一步提高。

　　然而，在汽車(chē)行駛時(shí)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(gè)復(fù)雜的過(guò)程。

　　為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)用一種常見(jiàn)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(huì)自動(dòng)且精確計(jì)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(shuō)：“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(duì)電路進(jìn)行持續(xù)調(diào)整的要求?！?/span>

　　Assawaworrarit通過(guò)在接收線圈上放置一個(gè)LED燈泡測(cè)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(huì)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(shí)，LED燈的亮度保持不變。

　　Fan的團(tuán)隊(duì)最近提交了一份專利申請(qǐng)。該團(tuán)隊(duì)使用了一款通用放大器，其供電效率相對(duì)較低，約為10%。他們說(shuō)可以設(shè)計(jì)出專門(mén)為無(wú)線充電而定制的放大器，可以將供電效率提高到90%。

　　他說(shuō)：“我們不僅要對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行無(wú)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(zhǎng)。這對(duì)于所有能從無(wú)線充電中獲益的產(chǎn)品，都是至關(guān)重要的?！?/span>