研究人員要用更高效無線充電技術 電動車普及或有望

在電動汽車日漸成為不可逆轉的趨勢時，充電問題幾乎成了這一產業的最大障礙。之前，已經有多家企業和研發團隊對電動汽車充電問題進行攻克，其中一個方案是「無線充電」技術。

日前，斯坦福大學的研究人員發表觀點稱，無線充電技術的進步，是促進電動汽車普及的重要推動力。同時，這類技術還能夠幫助移動設備、醫療移植器官和工業機器人等實現無線充電，使用場景十分廣闊。同時，他們的團隊也帶來了最新的研究成果。

據新智駕了解，無線充電的基本原理是利用磁感應技術進行遠程充電，目前已知的應用場景包括：電動牙刷充電、工具充電、清潔機器人充電，以及醫療領域中已被移植的器官充電等。感應式充電至少要依賴兩個線圈的相關感應，其中一個在電量變送器中，另一個在電量接收器中。當電量變送器中的線圈被通電激活後，其會產生一個電磁場，並轉換能量傳輸給接收線圈。

*無線充電演示

2007年，MIT研究人員曾演示了無線充電技術在2米以外為燈泡供電，這一成果大大提高了電動汽車在道路上實現遠程充電的可能性，具體做法是將充電線圈埋在道路中，在電動車經過時完成充電。「理論上來說，這種方法能夠讓電動汽車永久地行駛下去，而無需找到充電樁進行充電」，斯坦福大學電氣工程師Shanhui Fan如是說，他也是無線充電成果論文的作者之一。

不過，要想高效地實現電力輸送，還不止理論上那麼簡單。研究人員必須對電量變送器和電量接收器的相對位置和方向進行精確匹配，以達到最優的傳輸效果。所以，這種方法也需要電量變送器和接收器的位置保持不變，或者「需要持續調整電路的參數，以能夠使道路下的電量變送器能夠對移動的車輛高效輸送電能，這將為系統帶來非常大的複雜度。」Fan說道。

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*通常的無線充電只會在特定距離下保持優質效果，而斯坦福大學的新成果可以保證在一段距離下電量仍高效傳輸

現在，Fan和他的同事正在研發一種新技術，能夠通過簡單的電路，實現電量的遠程、持續和高效傳輸。科學家們近日將這個成果發表在了《自然》雜誌上。

通常來說，無線充電技術是使用無線電波來激活電量變送器線圈。而Fan和他的同事，則將無線電波發射器換成了普通的用於通訊、廣播或電視等裝置的通用放大器。

在線圈屬性一致的前提下，系統會自動調節傳輸頻率，使從電量變送器到電量接收器的能量轉換效率最大化，不論考慮兩組線圈的距離如何，據研究人員介紹，這是由於量子理論中的宇稱-時間對稱(Parity-Time-symmetry)理論決定的。這種方法，消除了在無線充電雙方相對位置不停變化時，系統對複雜調諧電路的需求。

在實驗中，這種新技術能夠成功點亮接收線圈端的LED燈泡，而隨著接收器向上移動，燈泡的亮度也保持恆定，證明達到了電量傳輸的穩態，「我們真的認為，我們在動態充電領域取得了突破性的進展，我們的無線充電技術能夠適用於移動物體」，Fan毫無掩飾地說。

據悉，不論充電對象移動速度有多快，這種技術幾乎都能夠對其實現無線充電，Fan表示，「系統能在幾百微妙的實現實現自適應，速度非常快」。

與此同時，電量變送器能夠以十分高效的能源利用率為接收器供電，「每米供電效率90%」。但是，據了解，Fan的團隊使用的商業放大器對於無線充電傳輸所需的振蕩電場的收集效率較低，對此，Fan表示，「未來，我們將設計出專供無線充電使用的放大器，以解決這一問題。目前，我們使用的放大器能在一個很廣泛的頻率中工作，但對於無線充電，我們只需要一個很窄的頻段，所以，我們可以設計出專為無線充電功能使用的放大器，使傳輸更加高效」。

另外值得一提的是，目前實驗階段的無線充電技術傳輸的電量規模還很小，遠遠達不到電動汽車的供電標準。但是，未來通過繼續優化無線充電系統的供電規模，這種供電方式將具有廣泛的應用前景。而在對電動汽車充電的應用場景落地前，這種技術可以先行在一些小型設備和醫療器官移植等充電場景中找到一席用武之地。

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