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未來即將到來!汽車無線充電技術取得重大突破,無人機能飛到報廢

2020-05-11 20:01 性質:轉載 作者:科學求知者 來源:百家號
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本文參加百家號 #科學了不起# 系列征文賽。整整130年前,尼古拉·特斯拉首次提出了無線充電的設想,但卻并沒有成功。如今,他的這個夢想,終于被后人實現了。...

本文參加百家號 #科學了不起# 系列征文賽。

整整130年前,尼古拉·特斯拉首次提出了無線充電的設想,但卻并沒有成功。如今,他的這個夢想,終于被后人實現了。

無線充電技術已經越來越多地出現在了我們的視野里,很多人已經用上了無線充電手機,享受了無線充電的方便。

不過,就在我們剛剛給手機充電的時候,科學家們已經開始研究怎么給汽車甚至是飛機充電了。

想一想,如果你的電動車從此以后可以一邊駕駛一邊充電,再也不用擔心開到半路電量耗盡的尷尬;工廠里的機器人可以持續工作,不需要排隊等待充電樁;無人機可以一直在天上飛,甚至飛到報廢才落地……

你可能以為這是科幻電影里的情節,或者覺得人類還需要很久才能實現這個想法。但事實是,這個功能正在一點點走出實驗室,也許用不了多少年,就會走進民用領域。

(圖片說明:范汕洄)

"這是我們向更實用、更高效的無線充電系統踏出的重要一步,即使汽車和機器人正在高速移動,我們也能實現無線充電。"斯坦福大學電氣工程師范汕洄(中國科學技術大學少年班學院8800校友)說。早在2017年的時候,他就提出了這一設想,并且將自己的科研成果發表在《自然》期刊上。3年過去了,這項技術真的得到了長足的發展,上面的那些畫面很快將不再是夢想。

范汕洄介紹:“想要給汽車充電,我們就需要更高的功率。不過,我認為這不是問題,在給機器人充電方面,我們已經完全達到了現實中使用的范圍。”

給汽車或者機器人充電,表面上看起來和給手機充電差不多,只不過需要的功率更高。但實際上,其中難度也有著巨大的差別。

要了解這一點,就要先明白無線充電的原理。和普通的發電原理一樣,無線充電利用的也是以磁生電為基礎,并且加入了磁共振耦合原理。只不過因為沒有導線的傳遞,需要通過磁場的振蕩來實現。但是,如果充電的對象移動起來,這個頻率就有可能被打亂。所以,如果你給你的手機充電,它就得安安穩穩地放在那里。可想而知,如果汽車甚至是無人機開動起來,對于充電的干擾將會更加巨大。

2017年的時候,斯坦福大學的科學家們就提出了解決方案:利用放大器和反饋電阻器,實現充電器跟隨充電設備位置改變而自動調節的目的。這就相當于你跑步的時候,口袋里的手機和鑰匙會讓你感覺很墜,但是如果你用手拿著,就沒有這個感覺了。不過,在當時,該系統的傳輸功率僅有10%,所以效果很不理想。

(圖片說明:高速公路上的無線充電專用道)

不過,經過3年的努力,他們大幅提高了這個數字,無線傳輸效率達到了92%。這個數字已經相當可觀,雖然還沒有達到100%,但基本上已經可用了。

那么,這一次的突破究竟來自于哪里呢?

原來,他們在這3年的時間里開發了一種叫做“開關模式”的解決方案,利用復雜的電磁學原理,更精確地實現了無線傳輸技術。通過這個技術,人們可以在65厘米的范圍內實現10W的傳輸功率。雖然這個數字還沒有達到理想狀態,但是研究人員表示,沒有理由懷疑他們會繼續在短時間內取得更大的突破。

那么,如果這項技術未來真的成熟了,人們該如何為自己飛馳的汽車充電呢?

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