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如何让电动汽车在行驶时充电?

 电气技术杂志社 2020-11-18

一直以来,电动汽车的续航能力引来消费者的无数吐槽。不能跑长途,不能跑高速公路,不能便捷地快速充电,也成为影响人们放弃购置电动汽车的主要因素。在当前电池技术发展仍不足以让电动车与燃油车续航能力相媲美时,为解决电动汽车的高成本和续航焦虑问题,科学家们正在不断尝试,从其他方面着手来改变这一困局。

光伏高速公路,近年来成为各国在交通领域研发的新技术方向。有媒体报道称,我国首条“超级高速公路”杭绍甬智慧高速公路即将开通。未来随着电动车无线充电设施的配套建设,可实现电动车在此路段行驶过程中边跑边充电。其实早在2017年,世界上首条光伏高速公路就在济南通车了,起初运行良好,但由于多种因素,其在投运一段时间后就基本废弃了。

长远来看,光伏道路的目标是形成更加智能化的交通体系,未来能够提供更加精准的交通信息以及高精度地图,甚至是在车辆行驶过程中进行无线充电。但是其昂贵的成本和工程应用问题,使得该设想或许仍将停滞在实验阶段。

美国斯坦福大学的工程师们在《自然电子》杂志公布了一项新技术,基于该项技术电动汽车可以沿着为无线“加油”汽车而建造的未来高速公路行驶。

3年前,他们建造了第一个可以对运动中的物体进行无线充电的系统,其中无线充电器通过产生一定频率的振荡磁场来传输电能,该磁场会在接收设备上的电磁线圈中产生共振振动。他们通过合并一个放大器和反馈电阻器,使得该系统能够随着充电器与运动物体之间的距离变化,而自动调整其功率,但是最初的效率并不高,无法实用。

经实验验证,该放大器内部使用了大量电能以产生所需的放大效果,如何进一步提高传输效率成为关键。现在,研究人员用效率更高的“开关模式”放大器代替原始放大器,将系统的无线传输效率提高到了92%。据称,新的实验室原型可以在2~3英尺的距离内无线传输10W的电能。但该类放大器只能在非常精确的条件下达到高效放大的目标。

研究人员表示,无线电能传输系统的速度很快,可以为行驶的电动汽车进行充电,传输汽车所需的数十千瓦或数百千瓦电能基本没有障碍;唯一的限制因素是汽车电池的充电速度;此外将无线充电器嵌入高速公路也不是短时间内就能实现的。

与以上想法不同的是,美国佛罗里达大学电气与计算机工程系的研究人员,受飞机空中加油模式的启发而提出了新设想:一辆装有大型储能电池的卡车在另一辆需要充电的汽车前面行驶,两辆汽车伸出伸缩式充电臂,直到它们连接在一起。

在收费方面,研究人员设想了一个在云中运行的中央管理系统,他们将这种概念称为点对点汽车充电,允许汽车通过在行驶中充电来节省时间,而电池技术的进一步发展也是使这一想法早日实现的基础。

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