如果能有一種高速公路，讓電動汽車在上面一邊行駛一邊自動充電，到達目的地后車上電池里的電比出發時還要多，該有多愜意！美國斯坦福大學一個研究小組正在設計開發這種高效充電系統，只要在路面下每隔幾英尺埋一段金屬線圈，就能利用磁場以無線方式傳輸大量電力。這一技術原理雖然簡單，卻有著巨大的潛力，能大大延長電動汽車的駕駛里程，最終給高速交通帶來變革。近期《應用物理快報》上的一篇論文對該技術及應用前景進行了詳細介紹。

　　行駛里程無限

　　目前的電動汽車行駛里程有限，比如全電動的尼桑Leaf，一次充電行程不超過100英里，而電池完全充滿需要好幾個小時。如果能有一種駕駛中充電的系統，將克服這一限制。

　　“駕駛充電”這一概念令人興奮，這意味著你的車可以不必充電而無限地跑下去。”論文合著者、斯坦福全球氣候與能源項目（GCEP）常務董事理查德·沙遜說，“當你到達目的地時，可能電池里的電比你出發時還要多。”

　　斯坦福大學正在設計的無線充電系統有望解決電動汽車接線充電的難題，其長期目標是開發出一種全電動高速公路，能給行駛在路面上的汽車和貨車無線充電。電力工程副教授范汕洄（音譯）說：“我們的設想是讓你能一邊跑在任何高速路上，一邊給自己的汽車充電。但大規模鋪設這種設施要翻新整個高速路系統，甚至超出交通領域。”

　　無線充電系統的技術原理

　　無線充電傳輸的支撐技術稱為“磁共振耦合連接”。將兩個銅線圈調到相同的頻率以形成共振，每隔幾英尺放置一個。一個線圈接通電流后，會產生磁場使第二個線圈形成共振，這種磁共振使電能在空中無形地傳輸，從第一個線圈到磁感應線圈。

　　早在2007年，麻省理工學院研究人員曾用磁共振點亮了一只60瓦的燈泡，證明了電力可以在兩個相距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。“這次實驗還證明了磁場不會對站在線圈之間的人造成影響，從安全角度考慮，這一點非常重要。”范汕洄還指出，“無線充電傳輸只能在兩個共振線圈中傳輸，任何頻率不同的物體都不會受到影響。”麻省理工學院為此成立了分公司開發靜止充電系統，目前能以3千瓦的功率給停在車庫或大街上的汽車以無線傳輸方式充電。

　　充電系統的工作原理是將一系列接通電流的線圈埋入高速路面下，在汽車底部裝上感應線圈，當汽車通過該高速路時就會共振，產生磁場將電力持續不斷地傳輸給電池。

　　如果能有一種高速公路，讓電動汽車在上面一邊行駛一邊自動充電，到達目的地后車上電池里的電比出發時還要多，該有多愜意！美國斯坦福大學一個研究小組正在設計開發這種高效充電系統，只要在路面下每隔幾英尺埋一段金屬線圈，就能利用磁場以無線方式傳輸大量電力。這一技術原理雖然簡單，卻有著巨大的潛力，能大大延長電動汽車的駕駛里程，最終給高速交通帶來變革。近期《應用物理快報》上的一篇論文對該技術及應用前景進行了詳細介紹。

　　行駛里程無限

　　目前的電動汽車行駛里程有限，比如全電動的尼桑Leaf，一次充電行程不超過100英里，而電池完全充滿需要好幾個小時。如果能有一種駕駛中充電的系統，將克服這一限制。

　　“駕駛充電”這一概念令人興奮，這意味著你的車可以不必充電而無限地跑下去。”論文合著者、斯坦福全球氣候與能源項目（GCEP）常務董事理查德·沙遜說，“當你到達目的地時，可能電池里的電比你出發時還要多。”

　　斯坦福大學正在設計的無線充電系統有望解決電動汽車接線充電的難題，其長期目標是開發出一種全電動高速公路，能給行駛在路面上的汽車和貨車無線充電。電力工程副教授范汕洄（音譯）說：“我們的設想是讓你能一邊跑在任何高速路上，一邊給自己的汽車充電。但大規模鋪設這種設施要翻新整個高速路系統，甚至超出交通領域。”

　　無線充電系統的技術原理

　　無線充電傳輸的支撐技術稱為“磁共振耦合連接”。將兩個銅線圈調到相同的頻率以形成共振，每隔幾英尺放置一個。一個線圈接通電流后，會產生磁場使第二個線圈形成共振，這種磁共振使電能在空中無形地傳輸，從第一個線圈到磁感應線圈。

　　早在2007年，麻省理工學院研究人員曾用磁共振點亮了一只60瓦的燈泡，證明了電力可以在兩個相距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。“這次實驗還證明了磁場不會對站在線圈之間的人造成影響，從安全角度考慮，這一點非常重要。”范汕洄還指出，“無線充電傳輸只能在兩個共振線圈中傳輸，任何頻率不同的物體都不會受到影響。”麻省理工學院為此成立了分公司開發靜止充電系統，目前能以3千瓦的功率給停在車庫或大街上的汽車以無線傳輸方式充電。

　　充電系統的工作原理是將一系列接通電流的線圈埋入高速路面下，在汽車底部裝上感應線圈，當汽車通過該高速路時就會共振，產生磁場將電力持續不斷地傳輸給電池。

　　斯坦福研究小組正在對麻省理工的系統進一步改進，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充電了。在加速或向上行駛時，汽車需要電池提供額外的動力。

　　“路面瀝青可能會帶來些小影響，但給電磁場帶來巨大擾動的卻是車體中的金屬元素。”范汕洄解釋說，“如何在大型金屬物體出現時，找出最優化的電力傳輸方案，這才是我們研究的主要目標。”為了尋找最佳方案，他們構建了該系統的計算機模型。經過大量運算模擬，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英尺遠的共振線圈以10千瓦功率傳輸電力。“通過計算機模擬，我們能很明確地知道一個真實設備會發生怎樣的情況。”

　　范汕洄介紹說，這種無線傳輸方案的充電效率可達到97%，但要真正給汽車電池充電，還得在路面下埋入一系列線圈陣列。

　　未來道路光明

　　研究小組最近為這種無線系統提交了專利申請，下一步是實驗室測試，最終將用在真實的駕駛環境中。在應用之前，研究人員必須確保該系統不會影響司機、乘客和各種各樣的控制著駕駛、導航、空調及其他操作功能的儀器。

　　“我們要盡早確定系統對人、動物、汽車電子儀器或錢包里的信用卡無害。”論文合著者、斯坦福汽車研究中心執行董事斯文·貝克說，雖然97%的電力傳輸效率已經極高，但他們還要研究這3%的損失是否變成了熱，如果是輻射將會產生潛在危害。

　　此外，將來的無線充電技術還可能輔助自動駕駛汽車中的GPS導航。“GPS的基本精確度在30英尺到40英尺，它能告訴你汽車正處在地球上的哪個地方，但不能告訴你是否安全，因為你必須確保汽車行駛在車道內。”貝克解釋說。在他們設計的系統中，磁場也能用于控制駕駛，因為線圈埋在車道中央，能幫汽車精確定位而無需額外成本。

　　目前，研究人員已開始研究路基傳輸的最佳布局，以及路面中的鋼筋或其他金屬對輸電效率是否造成影響。

　　道路專家展望，未來的自動化高速公路系統能利用太陽能電源或其他可再生能源，以無線方式給路上行駛的自動駕駛電動汽車充電。這不僅能降低交通事故，提高車流速度，還能降低溫室氣體排放。

　　過去人們認為，輸電必須要靠電線、墻壁插座等等，而現在可以重新考慮怎樣給汽車、家庭和工廠供電。范汕洄說：“未來不用電線和插座，就能在真空中傳輸電力。我們的研究朝這個方向邁進了一步。”