汽车无线充电的原理详解

汽车无线充电的原理详解

近2 个世纪以来，科学家一直知道如何在不使用电线的情况下输电。但是，直至个人电子产品风行，对无线输电的需求才出现。过去几年中，至少有3 家公司公布了无线输电设备的原型，尽管它们所允许的间距范围相对有限。2007 年，麻省理工学院的一个科研小组为能跨房间无线输电打下了基础。“隔空”点亮2米外灯泡2007 年6 月7 日，绝对是一个值得纪念的日子！来自美国麻省理工学院的物理教授马林?索尔贾希克带领的研究团队，成功地利用电磁共振器，使得2 米之外的60 瓦灯泡在没有任何有线装置的帮助下成功点亮。
研究团队用两个直径60 厘米的铜线圈做实验，一个线圈接在电源上，作为送电方，另一个作为受电方置于两米外，并接有一个灯泡。科学家利用了“共振”原理，当送电方的电源接通后，两个线圈都以10兆赫兹的频率振动，从而产生强大的电磁场，送电方发出的电磁振动即可传到受电方。两个线圈虽未相连，仍可完成隔空供电，使灯泡发光。即使在电源与灯泡中间摆上木头、金属或其他电器，灯泡仍会发亮。电磁共振与无线输电科学家将这一技术称为“Witricity”，即无线输电。无线输电的关键是磁共振，就像我们中学物理学过的声波共振一样：两个频率相同的音叉放在相隔不远的地方，其中一个被敲击时，另一个就会因共振效应而跟着振动起来。同样，一个歌剧歌手恰好唱到适当音调时，一个酒杯碎了。当歌手的声音与玻璃杯的共振频率——我们在敲玻璃杯时听到的音调——相符时，玻璃杯会有效吸收歌手的能量，然后破碎。
其实，早在19 世纪，科学家就已经发现了电磁转换现象，从理论上说，电力可转化为通过无形的介质传播的电磁波，实现电力的无线输送。但是电磁波向四面八方辐射，能量大量散失，因此“无线输电”的研究始终进展不大。
“ 无线输电”技术的突破之处在于，找到了“抓住”电磁波的方法，即利用物理学的“共振”原理—— 两个振动频率相同的物体能高效传输能量。因此，研究人员先将能量囤积在发送端，而共振频率相同的接收端靠近时，这些能量就会透过共振效应，从而将电流传送到接收端，最终实现电力的无线传播。5年内实现无线充电有了“无线传输”技术，屋子里只要有个无线电源，手机、MP3 和电脑就可随时充电工作，并从此杜绝因废弃电池带来的环境污染。索尔贾希克教授认为，现代人生活在充斥着电线、插座的世界，而电能的无线传输技术将有可能让人类部分摆脱电线、电池带来的烦恼。他说：“ 我们已经掌握了‘ 无线输电’的最具发展潜力的技术。现在是认真考虑商业化问题的时候了。”
麻省理工学院的科学家相信，将在3～5 年内研发一套系统，可为手提电脑、移动电话以及其他设备进行无线充电。一旦实现这种无线电力传输，就意味着一些小装置可以永久地摆脱电池的束缚，从而杜绝因废弃电池带来的环境污染。一旦科学家们找到为手提电脑乃至电灯等设备进行无线充电的途径后，插头和电线就将从我们的生活中消失。
对于“无线电能传输”技术的成功，《每日邮报》评论说，“这或许宣告了插座的末日即将到来”。输电效率与距离待提高尽管“无线电能传输”技术的出现让人看到了摆脱电线的希望，但是，研究小组认为，“无线电能传输”技术还面临一些障碍，无线传输难以输送大量的能量，功率低，整体效率低。
在索尔贾希克领导的台灯实验中，电磁能发射器的能量只有40%～50%被灯泡吸收，如果要想对化学电池进行无线充电，接收率必须提高到70% 以上。此外，电磁能发射器工作的有效距离最远仅为2.74 米。要想提高......余下全文>>