北卡大學研發新型無線充電方案

北卡州立大學(North Carolina State University)的研究者正在一種全新的無線充電方案——動態無線充電。顧名思義,該方案支持車輛在行駛過程中進行無線充電。目前該系統最高能實現0.5千瓦的傳輸功率。而研究團隊的目標是將該數字最終提升到50千瓦。
新的無線充電系統中包含一個由多個互相獨立的線圈組成的發射器,每個線圈通過一個逆變器產生一個低強度磁場。接收線圈與發射線圈的尺寸相同,安裝于汽車中。(順便提一下,發射與接收線圈的尺寸相同可最大效率地進行能量傳輸。)
系統利用接收線圈的反射電抗增強收發線圈兩端的磁場強度。通過該方法,無需復雜的保護電路、保護開關和相關電子設備也能實現高效能量傳輸。
當接收線圈與發射線圈在一定距離內就會發生作用,發射線圈此時會增強其磁場其磁場強度為原來的4倍。而當收發線圈間的距離超出特定范圍后,其磁場強度又會恢復至正常水平。
當收發線圈達到最大耦合時,電力傳輸效率也隨之達到最大,系統功率也隨之升高。
研究人員早先利用更大尺寸的發射線圈提升充電功率。不過,上文已經提到,當收發線圈尺寸大小不一樣時,無線充電的效率將無法達到最高水平。另外,尺寸過大的發射線圈或許會與汽車其他金屬部件發生互相作用,一旦發生電磁場“泄露”現象,將會引發安全問題。
利用較小發射線圈雖然解決了安全性問題,不過依舊存在剛才提到的尺寸匹配因素。另外,為了讓汽車上的接收線圈與小型發射線圈完美耦合,對車輛的定位檢測功能提出了更高要求。
研究者表示,希望將以上兩種方案結合后,得到最高效、最安全的無線充電方案。目前該團隊研發出的小型原型線圈則能夠較好地將兩種解決方案結合。
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