美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员开发出一种无需进行任何调整,即可为移动中的物体提供无线供电的方式。

在发表于《自然通讯》(Nature Letter)期刊中的“以非线性宇称时间对称(parity–time-symmetric)电路实现稳定可靠的无线电力传输”(Robust wireless power transfer using a nonlinear parity–time-symmetric circuit)一文,研究人员展示使用宇称时间对称结合非线性增益饱和元素,可实现稳健可靠的电力传输。

传统上,当来源或接收单位的传输距离或相对方向发生变化时,只能透过不断调谐线圈的频率或内部耦合参数,才得以使其维持高效率。然而,斯坦福大学研究团队开发的这种途径无需进行任何调整,即可在大约1公尺距离变化下,仍维持几乎一致的传输效率。

为了实现这一点,研究人员移除了发射器中的射频(RF)来源,并以一个电压放大器和反馈电阻来取代,它能自动计算不同距离的正确频率,而不需要人为的干预和调整。

为了测试这种途径,研究人员在接收线圈上放置LED灯泡。在不主动进行调谐的传统设置下,LED的亮度随距离而减少,但在新的设置下,随着接收器移开至距离来源约3英呎以外之处,亮度均保持恒定。根据斯坦福大学的研究报告,研究团队最近已为其解决方案提出了专利申请,期望能使用效率超过90%的客制放大器提高整体效率。相形之下,目前用于展示的现成通用放大器效率还不到10%。

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不过,目前的展示仅涉及1mW的充电功率,研究人员希望能持续提高系统的性能,使其最终得以成为车子的替代方案,提供内建的基础设施(在路面下方嵌入充电线圈)。

“我们还然需要大幅提高传输至为电动车(EV)充电的电力,但可能不必着眼于进一步移动距离,”该校电子工程教授Shanhui Fan解释。

一种可能的实施方式是:在高速公路上行驶的汽车将从埋在道路中的线圈(连接至电流)直接接收并储存电力。

如同影片所介绍的,理论上,车辆底部的线圈可以从连接到嵌入道路中的电流线圈接收电力,这将可让移动中的车辆在沿着高速公路行驶时也一面进行充电,从而地提供无限的驾驶。

这种无线充电解决方案将有助于解决插电式电动车、行驶范围有限以及长时间充电的主要缺点。在理想情况下,无线充电的车辆可以依赖具有能量采集能力的道路基础设施。此外,这项研究还可能适用于许多无线设备,包括穿戴式和植入式电子设备。

(Susan Hong编译)

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