清華大學研發無線充電公路 讓新能源車邊行駛邊充電

日益嚴峻的空氣污染形勢使更多的人關注無排放的綠色電動汽車。北京的新能源電動汽車已經動搖了兩次，但大多數希望擁有私家車的人仍然對電動汽車感到擔憂：行駛不到300公里必須充電至少6個小時，社區需要安裝專用的固定充電樁。。。這些限制使得市民很難被電動汽車所吸引。

如果在不久的將來，當你在高速公路上駕駛電動汽車時，無論是直線還是曲線，無論是隧道還是橋梁，電動汽車都可以在行駛時快速補充電池。以前的擔憂還會存在嗎？這不是幻想。清華大學汽車工程系本科生戴亞奇和他的同學開發的“自由”技術可以實現上述場景。該技術在清華大學第32屆“挑戰杯”科技競賽中獲得特等獎。

發明起源：研究未來汽車，發現瓶頸

2011年，戴亞琪進入清華大學汽車工程系學習。他從小就對汽車很感興趣。他在學校教室里急切地學習，很快就感到“吃不飽”。“我想根據自己的興趣進一步研究汽車。”他說。2013年10月，他找到了一群志同道合的人，加入了“未來汽車”興趣小組。

這是一個神奇的團隊，團隊成員來自清華的各個部門。他們大膽設想，對汽車的各個相關領域進行了深入研究。有人在研究可旋轉的汽車底盤，也有人在學習車身更流線型的外觀，戴亞奇發現了自己感興趣的無線充電技術。

他告訴作者，無線充電起源于無線輸電技術，最基本的原理是19世紀發現的電磁感應定律，即當閉合電路的導體的一部分在磁場中切斷磁感應線時，導體中會產生電流。“也就是說，電磁場實際上可以傳輸電力。”2006年，麻省理工學院的學生發明了磁共振遠程無線充電。目前，諾基亞、三星、英特爾等知名企業都推出了自己的無線充電產品和研發計劃。

在研究中，戴亞琪發現，由于磁場的方向很難確定，目前無線充電技術的應用中存在一個普遍的問題，即在接收能量時，充電線圈必須始終放置在發射線圈的正上方，并以一定角度固定，使兩者相對。一旦線圈的位置或角度發生偏差，充電的效率和功率就會急劇下降。這種被動接收能量的“瓶頸”將極大地影響未來無線充電的發展和應用。“我搜索了專利和學術資料，但沒有找到任何可以克服這個問題的技術。”

戴亞琪決心克服這個難題。

設計過程：發現了“三線圈垂直測量接收法”。

那年年底，他和其他幾個學生開始了“自由角度無線充電”的技術研究。他們的第一個想法是找到一種可以測量交流電磁場方向的設備，找出其參數，然后找到解決方案。卻發現根本找不到這樣的設備。這項研究一度陷入困境。

“后來，我們決定從零開始，設計一種可以瞄準磁場方向并接收能量的設備。”戴亞奇說。于是，整個四人團隊開始進入關鍵階段。只要不上課，他們就泡在綜合服務樓一個10平方米左右的實驗室里。“有時實驗會遲到，在那里過夜。”那年寒假，隊員們“早出晚歸”，只休息了半個月。

在一次集體頭腦風暴中，戴亞奇受到了generate的啟發，他想到了使用三個相互垂直的電磁線圈進行測量和接收的方法。在與同學交流后，他們迅速在實驗室里搭建了一個工作臺進行測試。結果真的很成功。……

當時的興奮絕對不止考試得了100分。”戴亞奇說，為了保護來之不易的科研成果，他們立即著手申請這種磁場方向測量方法和裝置的發明專利。

效果演示：在半米的距離處“點亮”二極管

不久前，筆者在清華大學看到了這款“自由角度無線充電”設備。該設備的核心部件就像一個陀螺儀，有兩個垂直交叉的環，相當于成年人的手掌大小。這兩個圓環同時垂直于一個正方形的框架。“兩個環和三個電磁線圈，這是三線圈垂直測量接收裝置。”簡介，9米的傳輸距離意味著它可以覆蓋18米寬的路面。高速公路沿線建有無線充電系統。這三個線圈中的兩個用于測量電磁場，一個用于接收電磁場傳輸的能量。

將設備放在測試臺上的任何地方，磁場就在它周圍。啟動設備后，作者發現，前方約半米處一個原本熄滅的二極管迅速亮起。“這表明該設備已經準確地對準了磁場的方向，電磁線已經將能量傳遞給二極管。”戴亞奇說，系統中的接收線圈可以自由旋轉，可以測量發射線圈產生的交流電磁場的方向，并自動校準接收線圈。通過使用該裝置，充電可以始終對準該位置的交流電磁場的方向，并且可以主動捕獲磁場能量，從而在發射線圈附近的任何位置實現有效充電。有了一套成熟的動力注入技術，電池就可以充電了。

當作者詢問以這種無線方式充電是否會影響人體健康時。他說，這種充電技術中的磁場頻率與手機相似，大部分能量會被專門設計的接收設備吸收，對人體健康無害。對于這種充電方式如何充電，戴亞琪笑著說：“很簡單。只需像流量一樣充電，就像無線互聯網wifi一樣。”

前景：它可以從手機到宇宙飛船使用。

在采訪中，戴亞琪表示，目前國外公開的角向無線充電技術可以達到9米的充電距離。他們目前半米的無線充電距離主要受到高頻電流的限制。“我們使用1兆赫的頻率，國外的無線充電技術可以達到目前2000赫茲以上的頻率。”他說，他將繼續和同學們一起學習，盡快將這項技術轉化為實用生產力。

據戴亞奇介紹，9米的傳輸距離意味著可以覆蓋18米寬的道路。沿著高速公路修建無線充電系統，將充電線圈放置在高速公路隔離帶中，從而形成“充電高速公路”，電動汽車可以在這里邊行駛邊充電，從而實現連續行駛的功能。

戴亞琪認為，這種自由角度無線充電技術在未來會得到廣泛應用。當人們仍在關注這項新技術能為電動汽車的推廣帶來多大的動力時，他們的目光已經放在了更長遠的問題上。“還有一個巨大的潛在功能可以應用到我們的手機上，充電器和移動電源將完全成為歷史。”他說，只要安裝了充電線圈，手機就可以充電，因為它是一個“自由角度”，所以無論手機是“躺”在桌面上還是被握在手中，只要主人愿意，他們可以隨時補充電力。

戴亞琪表示，在未來，這項技術甚至可以應用于航天飛機。他說，目前的航天器在外太空工作時需要消耗大量的電能。這些電能來自兩個來源。一種是用自己的太陽能電池板發電，另一種是通過與空間站對接從中獲取能量。“面板巨大，對接技術非常困難，需要很長時間。上述問題可以通過從空間站以自由角度無線充電來解決。”

背景：“最有前途”家族獲得近20項創新發明專利。

在采訪中，a……

霍爾了解到清華大學有11個“兄弟”。包括“未來機器人”、“未來醫療”、“將來航空”等等。它們屬于一個大家庭，被稱為“最未來”。

清華大學團委老師告訴筆者，“最重要的未來”是在清華成立的一個學生創新小組，旨在鼓勵學生進行科學研究和創新。學生們饒有興趣地參與，沒有死板的科研任務，可以以輕松的態度“玩”科技。自成立四年以來，該團隊已有500多名成員，已完成100多個科研項目，70多個正在進行的項目。近一半的成員獲得過科技項目獎項、專利申請和發表過學術論文，僅專利就有近20項。

作者注意到，“最有前途”團隊的許多科研成果都來自于學生對生活的思考。例如，學生發現老師經常遇到無線麥克風電池耗盡的問題，于是他們發明了無線充電麥克風；由于市場上的普通路由器不支持計算機在校園內上網，他們發明了清華的專屬路由器；

一些學生在玻璃罩中放置了一個平面LED顯示屏，在通電和高速旋轉后，可以顯示五顏六色的三維數字、漢字、卡通、跑步或跳遠圖形。在被編程軟件控制之后，它們還可以形成定制的圖案。目前，這款名為“光的立方冪”的小玩具在淘寶上已經很暢銷了。日益嚴峻的空氣污染形勢使更多的人關注無排放的綠色電動汽車。北京的新能源電動汽車已經動搖了兩次，但大多數希望擁有私家車的人仍然對電動汽車感到擔憂：行駛不到300公里必須充電至少6個小時，社區需要安裝專用的固定充電樁。。。這些限制使得市民很難被電動汽車所吸引。

如果在不久的將來，當你在高速公路上駕駛電動汽車時，無論是直線還是曲線，無論是隧道還是橋梁，電動汽車都可以在行駛時快速補充電池。以前的擔憂還會存在嗎？這不是幻想。清華大學汽車工程系本科生戴亞奇和他的同學開發的“自由”技術可以實現上述場景。該技術在清華大學第32屆“挑戰杯”科技競賽中獲得特等獎。

發明起源：研究未來汽車，發現瓶頸

2011年，戴亞琪進入清華大學汽車工程系學習。他從小就對汽車很感興趣。他在學校教室里急切地學習，很快就感到“吃不飽”。“我想根據自己的興趣進一步研究汽車。”他說。2013年10月，他找到了一群志同道合的人，加入了“未來汽車”興趣小組。

這是一個神奇的團隊，團隊成員來自清華的各個部門。他們大膽設想，對汽車的各個相關領域進行了深入研究。有人在研究可旋轉的汽車底盤，也有人在學習車身更流線型的外觀，戴亞奇發現了自己感興趣的無線充電技術。

他告訴作者，無線充電起源于無線輸電技術，最基本的原理是19世紀發現的電磁感應定律，即當閉合電路的導體的一部分在磁場中切斷磁感應線時，導體中會產生電流。“也就是說，電磁場實際上可以傳輸電力。”2006年，麻省理工學院的學生發明了磁共振遠程無線充電。目前，諾基亞、三星、英特爾等知名企業都推出了自己的無線充電產品和研發計劃。

在研究中，戴亞琪發現，由于磁場的方向很難確定，目前無線充電技術的應用中存在一個普遍的問題，即在接收能量時，充電線圈必須始終放置在發射線圈的正上方，并以一定角度固定，使兩者相對。一旦線圈的位置或角度發生偏差，充電的效率和功率就會急劇下降。這種被動接收能量的“瓶頸”將極大地影響未來無線充電的發展和應用。“我搜索了專利和學術資料，但沒有找到任何可以克服這個問題的技術。”

戴亞琪決心克服這個難題。

設計過程：發現了“三線圈垂直測量接收法”。

那年年底，他和其他幾個學生開始了“自由角度無線充電”的技術研究。他們的第一個想法是找到一種可以測量交流電磁場方向的設備，找出其參數，然后找到解決方案。卻發現根本找不到這樣的設備。這項研究一度陷入困境。

“后來，我們決定從零開始，設計一種可以瞄準磁場方向并接收能量的設備。”戴亞奇說。于是，整個四人團隊開始進入關鍵階段。只要不上課，他們就泡在綜合服務樓一個10平方米左右的實驗室里。“有時他們實驗遲到了，在那里過夜。”那年寒假，茶……

成員們“早出晚歸”，只休息了半個月。

在一次集體頭腦風暴中，戴亞奇受到了generate的啟發，他想到了使用三個相互垂直的電磁線圈進行測量和接收的方法。在與同學交流后，他們迅速在實驗室里搭建了一個工作臺進行測試。結果真的很成功。“當時的興奮絕對不止考試得了100分。”戴亞奇說，為了保護來之不易的科研成果，他們立即著手申請這種磁場方向測量方法和裝置的發明專利。

效果演示：在半米的距離處“點亮”二極管

不久前，筆者在清華大學看到了這款“自由角度無線充電”設備。該設備的核心部件就像一個陀螺儀，有兩個垂直交叉的環，相當于成年人的手掌大小。這兩個圓環同時垂直于一個正方形的框架。“兩個環和三個電磁線圈，這是三線圈垂直測量接收裝置。”簡介，9米的傳輸距離意味著它可以覆蓋18米寬的路面。高速公路沿線建有無線充電系統。這三個線圈中的兩個用于測量電磁場，一個用于接收電磁場傳輸的能量。

將設備放在測試臺上的任何地方，磁場就在它周圍。啟動設備后，作者發現，前方約半米處一個原本熄滅的二極管迅速亮起。“這表明該設備已經準確地對準了磁場的方向，電磁線已經將能量傳遞給二極管。”戴亞奇說，系統中的接收線圈可以自由旋轉，可以測量發射線圈產生的交流電磁場的方向，并自動校準接收線圈。通過使用該裝置，充電可以始終對準該位置的交流電磁場的方向，并且可以主動捕獲磁場能量，從而在發射線圈附近的任何位置實現有效充電。有了一套成熟的動力注入技術，電池就可以充電了。

當作者詢問以這種無線方式充電是否會影響人體健康時。他說，這種充電技術中的磁場頻率與手機相似，大部分能量會被專門設計的接收設備吸收，對人體健康無害。對于這種充電方式如何充電，戴亞琪笑著說：“很簡單。只需像流量一樣充電，就像無線互聯網wifi一樣。”

前景：它可以從手機到宇宙飛船使用。

在采訪中，戴亞琪表示，目前國外公開的角向無線充電技術可以達到9米的充電距離。他們目前半米的無線充電距離主要受到高頻電流的限制。“我們使用1兆赫的頻率，國外的無線充電技術可以達到目前2000赫茲以上的頻率。”他說，他將繼續和同學們一起學習，盡快將這項技術轉化為實用生產力。

據戴亞奇介紹，9米的傳輸距離意味著可以覆蓋18米寬的道路。沿著高速公路修建無線充電系統，將充電線圈放置在高速公路隔離帶中，從而形成“充電高速公路”，電動汽車可以在這里邊行駛邊充電，從而實現連續行駛的功能。

戴亞琪認為，這種自由角度無線充電技術在未來會得到廣泛應用。當人們仍在關注這項新技術能為電動汽車的推廣帶來多大的動力時，他們的目光已經放在了更長遠的問題上。“還有一個巨大的潛在功能可以應用到我們的手機上，充電器和移動電源將完全成為歷史。”他說，只要安裝了充電線圈，手機就可以充電，因為它是一個“自由角度”，所以無論手機是“躺”在桌面上還是被握在手中，只要主人愿意，他們可以隨時補充電力。

戴亞琪表示，在未來，這項技術甚至可以應用于航天飛機。他說，目前的航天器在外太空工作時需要消耗大量的電能。這些電能來自兩個來源。一種是通過……發電……

它自己的太陽能電池板，另一個是通過與空間站對接從中獲取能量。“面板巨大，對接技術非常困難，需要很長時間。上述問題可以通過從空間站以自由角度無線充電來解決。”

背景：“最有前途”家族獲得近20項創新發明專利。

在采訪中，筆者了解到清華大學有11位“兄弟”。包括“未來機器人”、“未來醫療”、“將來航空”等等。它們屬于一個大家庭，被稱為“最未來”。

清華大學團委老師告訴筆者，“最重要的未來”是在清華成立的一個學生創新小組，旨在鼓勵學生進行科學研究和創新。學生們饒有興趣地參與，沒有死板的科研任務，可以以輕松的態度“玩”科技。自成立四年以來，該團隊已有500多名成員，已完成100多個科研項目，70多個正在進行的項目。近一半的成員獲得過科技項目獎項、專利申請和發表過學術論文，僅專利就有近20項。

作者注意到，“最有前途”團隊的許多科研成果都來自于學生對生活的思考。例如，學生發現老師經常遇到無線麥克風電池耗盡的問題，于是他們發明了無線充電麥克風；由于市場上的普通路由器不支持計算機在校園內上網，他們發明了清華的專屬路由器；一些學生在玻璃罩中放置了一個平面LED顯示屏，在通電和高速旋轉后，可以顯示五顏六色的三維數字、漢字、卡通、跑步或跳遠圖形。在被編程軟件控制之后，它們還可以形成定制的圖案。目前，這款名為“光的立方冪”的小玩具在淘寶上已經很暢銷了。

標簽：發現北京飛馳世紀漢

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