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未来即将到来!汽车无线充电技术取得重大突破,无人机能飞到报废

2020-05-11 20:01 性质:转载 作者:科学求知者 来源:百家号
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本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。整整130年前,尼古拉·特斯拉首次提出了无线充电的设想,但却并没有成功。如今,他的这个梦想,终于被后人实现了。...

本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。

整整130年前,尼古拉·特斯拉首次提出了无线充电的设想,但却并没有成功。如今,他的这个梦想,终于被后人实现了。

无线充电技术已经越来越多地出现在了我们的视野里,很多人已经用上了无线充电手机,享受了无线充电的方便。

不过,就在我们刚刚给手机充电的时候,科学家们已经开始研究怎么给汽车甚至是飞机充电了。

想一想,如果你的电动车从此以后可以一边驾驶一边充电,再也不用担心开到半路电量耗尽的尴尬;工厂里的机器人可以持续工作,不需要排队等待充电桩;无人机可以一直在天上飞,甚至飞到报废才落地……

你可能以为这是科幻电影里的情节,或者觉得人类还需要很久才能实现这个想法。但事实是,这个功能正在一点点走出实验室,也许用不了多少年,就会走进民用领域。

(图片说明:范汕洄)

"这是我们向更实用、更高效的无线充电系统踏出的重要一步,即使汽车和机器人正在高速移动,我们也能实现无线充电。"斯坦福大学电气工程师范汕洄(中国科学技术大学少年班学院8800校友)说。早在2017年的时候,他就提出了这一设想,并且将自己的科研成果发表在《自然》期刊上。3年过去了,这项技术真的得到了长足的发展,上面的那些画面很快将不再是梦想。

范汕洄介绍:“想要给汽车充电,我们就需要更高的功率。不过,我认为这不是问题,在给机器人充电方面,我们已经完全达到了现实中使用的范围。”

给汽车或者机器人充电,表面上看起来和给手机充电差不多,只不过需要的功率更高。但实际上,其中难度也有着巨大的差别。

要了解这一点,就要先明白无线充电的原理。和普通的发电原理一样,无线充电利用的也是以磁生电为基础,并且加入了磁共振耦合原理。只不过因为没有导线的传递,需要通过磁场的振荡来实现。但是,如果充电的对象移动起来,这个频率就有可能被打乱。所以,如果你给你的手机充电,它就得安安稳稳地放在那里。可想而知,如果汽车甚至是无人机开动起来,对于充电的干扰将会更加巨大。

2017年的时候,斯坦福大学的科学家们就提出了解决方案:利用放大器和反馈电阻器,实现充电器跟随充电设备位置改变而自动调节的目的。这就相当于你跑步的时候,口袋里的手机和钥匙会让你感觉很坠,但是如果你用手拿着,就没有这个感觉了。不过,在当时,该系统的传输功率仅有10%,所以效果很不理想。

(图片说明:高速公路上的无线充电专用道)

不过,经过3年的努力,他们大幅提高了这个数字,无线传输效率达到了92%。这个数字已经相当可观,虽然还没有达到100%,但基本上已经可用了。

那么,这一次的突破究竟来自于哪里呢?

原来,他们在这3年的时间里开发了一种叫做“开关模式”的解决方案,利用复杂的电磁学原理,更精确地实现了无线传输技术。通过这个技术,人们可以在65厘米的范围内实现10W的传输功率。虽然这个数字还没有达到理想状态,但是研究人员表示,没有理由怀疑他们会继续在短时间内取得更大的突破。

那么,如果这项技术未来真的成熟了,人们该如何为自己飞驰的汽车充电呢?

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