美國史丹佛大學(Stanford University)的研究人員開發出一種無需進行任何調整,即可為移動中的物體提供無線供電的方式。

在發表於《自然通訊》(Nature Letter)期刊中的「以非線性宇稱時間對稱(parity–time-symmetric)電路實現穩定可靠的無線電力傳輸」(Robust wireless power transfer using a nonlinear parity–time-symmetric circuit)一文,研究人員展示使用宇稱時間對稱結合非線性增益飽和元素,可實現穩健可靠的電力傳輸。

傳統上,當來源或接收單位的傳輸距離或相對方向發生變化時,只能透過不斷調諧線圈的頻率或內部耦合參數,才得以使其維持高效率。然而,史丹佛大學研究團隊開發的這種途徑無需進行任何調整,即可在大約1公尺距離變化下,仍維持幾乎一致的傳輸效率。

為了實現這一點,研究人員移除了發射器中的射頻(RF)來源,並以一個電壓放大器和反饋電阻來取代,它能自動計算不同距離的正確頻率,而不需要人為的干預和調整。

為了測試這種途徑,研究人員在接收線圈上放置LED燈泡。在不主動進行調諧的傳統設置下,LED的亮度隨距離而減少,但在新的設置下,隨著接收器移開至距離來源約3英呎以外之處,亮度均保持恆定。根據史丹佛大學的研究報告,研究團隊最近已為其解決方案提出了專利申請,期望能使用效率超過90%的客製放大器提高整體效率。相形之下,目前用於展示的現成通用放大器效率還不到10%。

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不過,目前的展示僅涉及1mW的充電功率,研究人員希望能持續提高系統的性能,使其最終得以成為車子的替代方案,提供內建的基礎設施(在路面下方嵌入充電線圈)。

「我們還然需要大幅提高傳輸至為電動車(EV)充電的電力,但可能不必著眼於進一步移動距離,」該校電子工程教授Shanhui Fan解釋。

一種可能的實施方式是:在高速公路上行駛的汽車將從埋在道路中的線圈(連接至電流)直接接收並儲存電力。

如同影片所介紹的,理論上,車輛底部的線圈可以從連接到嵌入道路中的電流線圈接收電力,這將可讓移動中的車輛在沿著高速公路行駛時也一面進行充電,從而地提供無限的駕駛。

這種無線充電解決方案將有助於解決插電式電動車、行駛範圍有限以及長時間充電的主要缺點。在理想情況下,無線充電的車輛可以依賴具有能量採集能力的道路基礎設施。此外,這項研究還可能適用於許多無線裝置,包括穿戴式和植入式電子裝置。

編譯:Susan Hong