美大學新發明 車輛可邊跑邊充電

現代科技產品大量仰賴電力,舉凡手機到特斯拉都是如此,而且我們也希望儘量多利用,因為電動交通工具零碳排也低汙染。不過我們也都覺得充電很花時間,也限制了電動車的應用範圍。如今美國史丹佛大學研究團隊似乎找到解方,他們開發出一種無線充電的方式。

「物理學」網(phys.org)介紹,史丹佛大學電機工程教授方尚惠(音譯:Shanhui Fan)表示,目前感應起電的範圍到1公尺,教授與他的助理席德.阿桑瓦渥拉里特(Sid Assawaworrarit)在實驗室裡向媒體示範這個裝置,確實可以點亮送電站附近的白光LED。雖然目前只能傳輸1毫瓦的電荷,而電動汽車通常需要幾十千瓦才能效動,但是原理是一致的。因此團隊正在持續研究,希望能夠大幅增加可隔空傳電的電量,並且有更長的傳電距離。目前團隊已經把這項研究結果,發表在6月15日的《自然》雜誌(Nature)。

這項研究的基礎是來自2007年在麻州理工學院的「諧振感應耦合」(Resonant inductive coupling)。要是兩個線圈如果具有同樣的電磁頻率,就會產生同步的電子振盪,電力就能夠達到隔空傳送,如果兩個線圈調整到相同的電磁共振頻率,並且保持在正確的角度,那麼轉移效率可以進一步提高,但是兩個線圈必須在靜止狀態下才能維持穩定的傳電品質。

目前這個原理己經被應用在無線手機充電器上,有些電動車也採用這種感應充電技術,但是充電效能都不如電線來的好,而且距離都很短。如今方尚惠教授的團隊利用市售的電壓放大器和反饋電阻,並且自動計算不同距離的正確傳電頻率,因而達成1公尺距離的感應充電,確實是一大進步。

最早提出無導線電力傳輸概念的,是著名的電學奇才尼古拉.特斯拉(Nikola Tesla),據說他曾經以「特斯拉線圈」點亮1英哩外的燈泡,他還曾設想電力免費化的城市藍圖。不過後來發現,「特斯拉線圈」頂多能點亮30公分內的燈泡,坊間的傳說可能過於誇大。但是特斯拉確實是個傑出的人物,他的許多電學概念是走在時代之前的,史丹佛大學發明的無線輸電技術,也可以說是「特斯拉線圈」的徒子徒孫。

團隊認為,假如傳電的功率能夠有效放大,那麼未來的捷運與電車就不需要高壓電的集電線路,而是一組又一組的充電發射站,安全性可以更大幅增加。

中時電子報 江飛宇

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