斯坦福攻克無線充電瓶頸，為電動車行駛中充電掃清主要障礙

汽車產業這幾年正經歷著的深刻變革，新能源、互聯、智能等技術的融入使汽車逐漸告別代步工具的單一角色。毫無疑問，汽車將成為繼手機之後，另一種重要的智能移動終端。

「自動駕駛」、「新能源驅動」、「智能汽車」，這些在上世紀科幻作品裡才能看到的前衛概念，現如今已成為汽車領域技術與投資的熱點。未來汽車恐怕除了「變形」外，人車互動的本領不會遜於Transformers中的汽車人。

以新能源車為例，特斯拉的橫空出世無疑成為汽車發展新趨勢的典範。然而，不管是特斯拉還是其他純電動車供應商，都還沒有突破續航里程以及全地形適用的充電方案的制約。

特斯拉即將上市的Model 3車型，單次充電後的續航里程可達200英里，而已經上市的雪佛蘭Bolt，廣告宣稱可以行使238英里。但目前的電池技術需要人們停下來花費好幾個小時將電池再次充滿。當「充電5分鐘通話兩小時」的手機廣告漫天飛時，電動車工程師們還在為2小時充滿容量的80%而忙的滿頭大汗。

最近興起的移動式無線充電技術，似乎在為電動汽車真正實現暢行天下掃清最後的障礙。設想一下，如果電動汽車在高速公路上一邊行駛一邊就可以充電，那麼駕駛者就不再為電量不足而擔憂，電動車的成本也會隨之下降。屆時，電力必將取代石油，成為汽車的標準燃料。

圖丨高速路上的無線充電專用道

近日，來自斯坦福大學的科研人員向世人展示了他們的最新研究成果：一種可以向附近移動目標傳輸電力的新技術。相關論文於6月14日發表在Nature在線上。

2007年，麻省理工的研究人員曾開發出向靜止目標遠距離傳輸電能的技術（以6英尺遠的距離向60W的燈泡供電），而斯坦福大學的這一最新成果又向前邁進了一大步。

圖丨實驗裝置圖，以無線方式將電能傳輸到移動的圓盤上

他們與其他大學的技術均是基於磁共振耦合原理：同發電廠利用在磁體之間旋轉線圈產生交流電一樣，電流通過導線也會產生振蕩磁場，這種振蕩磁場會使鄰近線圈中的電子產生振蕩，進而實現電能的無線傳輸。

要想產生連續穩定的電流，能量輸出線圈與接收線圈必須保持幾乎靜止，兩個線圈的共振頻率一致，且有準確的角度定位，則傳輸效率越高。若接收線圈在移動，則電路的某些參數（如頻率）必須跟著做出調整。讓電路跟隨物體移動做出及時的自動調整，是一個相當複雜的控制過程，也是移動式無線充電面臨的一項重大挑戰。

為此，斯坦福的科研團隊去除了發射器上的射頻源，取而代之的是市面上可獲得的電壓放大器和反饋電阻，該系統可以自動計算不同距離下的正確頻率，甚至可以在3英尺範圍內高效地傳輸能量，免除了手動調節，從而成功解決了以上難題。

他們用LED燈泡對該系統進行了測試：在未設置主動調節機制的常規裝置中，連接在接收線圈上的LED燈泡的亮度會隨著距離的增大而減弱；而新系統中，即使接收器離開發射源有3英尺遠，燈的亮度仍保持不變。

實驗儘管很成功，但該團隊認為還有許多值得改進的地方。比如他們對現成的通用放大器的效率並不滿意，只有10%，若換成特殊設計的放大器，效率值有望提高到90%以上。

他們還在努力提升無線傳輸的功率、傳輸距離以及傳輸的效率。畢竟一個LED燈泡只有幾毫瓦，而給電動汽車充電則高達幾十千瓦。目前，科研人員已對該新技術申請了專利保護。

同時，他們對新技術的推廣應用可謂充滿期待。參與該項目的電氣工程師Shanhui Fan表示：除了能給車輛以及個人設備如手機充電以外，這項新技術甚至可以應用到植入式醫療裝置、機器人領域，助其釋放無限可能。

編後語：

化石燃料不斷減少、環境污染、氣候變化問題日益突出的大背景下，純電力驅動的汽車將是未來汽車產業的必然方向。而無線充電技術的不斷突破與創新，為電動汽車的普及鋪平了道路。無線充電技術所特有的高空間利用率、高適用性、高充電效率等特點，註定其成為當前方興未艾的自動駕駛、智能汽車等趨勢的最佳配備。

尤其是移動式無線充電，徹底解除了電線對車的束縛，人們不再需要將車停到車庫或充電樁旁，而是在路上一邊駕駛一邊充電，僅需要建一條地面或地面以下埋入線圈的公路。這種公路還可以加入其他功能，如定位、信息採集、交通管理以及與汽車進行交互，成為智慧公路系統，或是智慧城市的重要組成部分。

不可否認，該技術還面臨諸多考驗，例如公眾關注的輻射安全、投資方注目的建設成本與收益、技術標準與規範的統一等等，甚至是新興電池與快速充電技術的挑戰。可以說，前面的路還很漫長，但在科技水平日新月異的今天，我們應與科研人員一樣懷一顆憧憬的心，萬一提前實現了呢？

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