斯坦福大学研发无线充电技术 或可让电动汽车边行驶边充电

虽然智能手机已经可以使用无线充电板，但它只能在手机保持静止的情况下才能工作。对于汽车来说，这种充电方式就像在充电站充一两个小时的电一样不方便。三年前，斯坦福大学的电气工程师Shanhui Fan和他实验室的研究生Sid Assawaworrarit建立了第一个移动物体的无线充电系统。然而，这种技术效率太低，不能用于实验室以外的应用。

(图片来源:斯坦福大学)据国外媒体报道，近日，Shanhui Fan和Sid Assawaworrarit展示了一项未来可以推广的新技术，为行驶在道路上的汽车提供动力。在不久的将来，该系统将很快能够为在仓库和工厂车间移动的机器人无线充电，使机器人能够24小时不间断工作。无线充电器通过产生磁场来传输电能，磁场会以一定的频率振荡，在接收设备的线圈中产生共振。问题是，如果电源和接收设备之间的距离发生变化，即使变化很小，谐振频率也会发生变化。三年前，研究人员取得了第一次突破，开发出了一种无线充电器，即使距离接收设备的距离发生变化，也可以传输电力。研究人员通过集成一个放大器和一个反馈电阻实现了这一功能。当充电器与运动物体的距离发生变化时，放大器和反馈电阻可以使系统自动调整工作频率。然而，最初的系统效率低且不实用。放大器本身需要很大的功率才能达到放大效果，导致系统只能传输10%的功率。但在新的研究中，研究人员展示了如何将系统的无线传输效率提高到92%。Assawaworrarit解释说，关键是用更高效的“开关模式”放大器取代原来的放大器。这种放大器并不新鲜，但是使用条件非常苛刻，只有在非常精密的条件下才能产生高效率的放大效果。经过多年的修复和额外的理论工作，研究人员设计了一种有效的电路结构。新的实验室原型系统可以在2到3英尺的距离无线传输10瓦的功率。范说，扩大该系统以传输一辆汽车所需的几十或几百千瓦的电力没有根本障碍。他说，该系统的速度足以为一辆超速行驶的汽车提供电力。这种无线电力传输技术可以在短短几毫秒内完成电力传输，这与时速70英里的车辆通过4英尺长的充电区所需的时间相比不算什么。然而，研究人员表示，唯一的限制因素是汽车电池吸收所有电力的速度。Assawaworrarit表示，无线充电器不会带来健康风险，因为即使是极其强大的汽车无线充电器产生的磁场也在现有的安全标准范围内。虽然磁场确实可以在人不知情的情况下把电传给人。虽然在高速公路上嵌入无线充电器可能需要很多年，但机器人甚至无人机可能会首先实现这项技术。与长高速公路相比，在地面或屋顶安装充电器的成本要低得多。范说，想象一架无人机，偶尔能俯冲下来，在楼顶盘旋，快速充电，一整天都在飞。虽然智能手机已经可以使用无线充电板，但它只能在手机保持静止的情况下才能工作。对于汽车来说，这种充电方式就像在充电站充一两个小时的电一样不方便。三年前，斯坦福大学的电气工程师Shanhui Fan和他实验室的研究生Sid Assawaworrarit建立了第一个移动物体的无线充电系统。然而，这种技术效率太低，不能用于实验室以外的应用。

(图片来源:斯坦福大学)据国外媒体报道，近日，Shanhui Fan和Sid Assawaworrarit展示了一项未来可以推广的新技术，为行驶在道路上的汽车提供动力。在不久的将来，该系统将很快能够为在仓库和工厂车间移动的机器人无线充电，使机器人能够24小时不间断工作。无线充电器通过……传输电能产生一个磁场，磁场会以一定的频率振荡，在接收装置的线圈中产生共振。问题是，如果电源和接收设备之间的距离发生变化，即使变化很小，谐振频率也会发生变化。三年前，研究人员取得了第一次突破，开发出了一种无线充电器，即使距离接收设备的距离发生变化，也可以传输电力。研究人员通过集成一个放大器和一个反馈电阻实现了这一功能。当充电器与运动物体的距离发生变化时，放大器和反馈电阻可以使系统自动调整工作频率。然而，最初的系统效率低且不实用。放大器本身需要很大的功率才能达到放大效果，导致系统只能传输10%的功率。但在新的研究中，研究人员展示了如何将系统的无线传输效率提高到92%。Assawaworrarit解释说，关键是用更高效的“开关模式”放大器取代原来的放大器。这种放大器并不新鲜，但是使用条件非常苛刻，只有在非常精密的条件下才能产生高效率的放大效果。经过多年的修复和额外的理论工作，研究人员设计了一种有效的电路结构。新的实验室原型系统可以在2到3英尺的距离无线传输10瓦的功率。范说，扩大该系统以传输一辆汽车所需的几十或几百千瓦的电力没有根本障碍。他说，该系统的速度足以为一辆超速行驶的汽车提供电力。这种无线电力传输技术可以在短短几毫秒内完成电力传输，这与时速70英里的车辆通过4英尺长的充电区所需的时间相比不算什么。然而，研究人员表示，唯一的限制因素是汽车电池吸收所有电力的速度。Assawaworrarit表示，无线充电器不会带来健康风险，因为即使是极其强大的汽车无线充电器产生的磁场也在现有的安全标准范围内。虽然磁场确实可以在人不知情的情况下把电传给人。虽然在高速公路上嵌入无线充电器可能需要很多年，但机器人甚至无人机可能会首先实现这项技术。与长高速公路相比，在地面或屋顶安装充电器的成本要低得多。范说，想象一架无人机，偶尔能俯冲下来，在楼顶盘旋，快速充电，一整天都在飞。

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