清华大学研发无线充电公路 让新能源车边行驶边充电

日益严峻的空气污染形势使更多的人关注无排放的绿色电动汽车。北京的新能源电动汽车已经动摇了两次，但大多数希望拥有私家车的人仍然对电动汽车感到担忧：行驶不到300公里必须充电至少6个小时，社区需要安装专用的固定充电桩。。。这些限制使得市民很难被电动汽车所吸引。

如果在不久的将来，当你在高速公路上驾驶电动汽车时，无论是直线还是曲线，无论是隧道还是桥梁，电动汽车都可以在行驶时快速补充电池。以前的担忧还会存在吗？这不是幻想。清华大学汽车工程系本科生戴亚奇和他的同学开发的“自由”技术可以实现上述场景。该技术在清华大学第32届“挑战杯”科技竞赛中获得特等奖。

发明起源：研究未来汽车，发现瓶颈

2011年，戴亚琪进入清华大学汽车工程系学习。他从小就对汽车很感兴趣。他在学校教室里急切地学习，很快就感到“吃不饱”。“我想根据自己的兴趣进一步研究汽车。”他说。2013年10月，他找到了一群志同道合的人，加入了“未来汽车”兴趣小组。

这是一个神奇的团队，团队成员来自清华的各个部门。他们大胆设想，对汽车的各个相关领域进行了深入研究。有人在研究可旋转的汽车底盘，也有人在学习车身更流线型的外观，戴亚奇发现了自己感兴趣的无线充电技术。

他告诉作者，无线充电起源于无线输电技术，最基本的原理是19世纪发现的电磁感应定律，即当闭合电路的导体的一部分在磁场中切断磁感应线时，导体中会产生电流。“也就是说，电磁场实际上可以传输电力。”2006年，麻省理工学院的学生发明了磁共振远程无线充电。目前，诺基亚、三星、英特尔等知名企业都推出了自己的无线充电产品和研发计划。

在研究中，戴亚琪发现，由于磁场的方向很难确定，目前无线充电技术的应用中存在一个普遍的问题，即在接收能量时，充电线圈必须始终放置在发射线圈的正上方，并以一定角度固定，使两者相对。一旦线圈的位置或角度发生偏差，充电的效率和功率就会急剧下降。这种被动接收能量的“瓶颈”将极大地影响未来无线充电的发展和应用。“我搜索了专利和学术资料，但没有找到任何可以克服这个问题的技术。”

戴亚琪决心克服这个难题。

设计过程：发现了“三线圈垂直测量接收法”。

那年年底，他和其他几个学生开始了“自由角度无线充电”的技术研究。他们的第一个想法是找到一种可以测量交流电磁场方向的设备，找出其参数，然后找到解决方案。却发现根本找不到这样的设备。这项研究一度陷入困境。

“后来，我们决定从零开始，设计一种可以瞄准磁场方向并接收能量的设备。”戴亚奇说。于是，整个四人团队开始进入关键阶段。只要不上课，他们就泡在综合服务楼一个10平方米左右的实验室里。“有时实验会迟到，在那里过夜。”那年寒假，队员们“早出晚归”，只休息了半个月。

在一次集体头脑风暴中，戴亚奇受到了generate的启发，他想到了使用三个相互垂直的电磁线圈进行测量和接收的方法。在与同学交流后，他们迅速在实验室里搭建了一个工作台进行测试。结果真的很成功。……

当时的兴奋绝对不止考试得了100分。”戴亚奇说，为了保护来之不易的科研成果，他们立即着手申请这种磁场方向测量方法和装置的发明专利。

效果演示：在半米的距离处“点亮”二极管

不久前，笔者在清华大学看到了这款“自由角度无线充电”设备。该设备的核心部件就像一个陀螺仪，有两个垂直交叉的环，相当于成年人的手掌大小。这两个圆环同时垂直于一个正方形的框架。“两个环和三个电磁线圈，这是三线圈垂直测量接收装置。”简介，9米的传输距离意味着它可以覆盖18米宽的路面。高速公路沿线建有无线充电系统。这三个线圈中的两个用于测量电磁场，一个用于接收电磁场传输的能量。

将设备放在测试台上的任何地方，磁场就在它周围。启动设备后，作者发现，前方约半米处一个原本熄灭的二极管迅速亮起。“这表明该设备已经准确地对准了磁场的方向，电磁线已经将能量传递给二极管。”戴亚奇说，系统中的接收线圈可以自由旋转，可以测量发射线圈产生的交流电磁场的方向，并自动校准接收线圈。通过使用该装置，充电可以始终对准该位置的交流电磁场的方向，并且可以主动捕获磁场能量，从而在发射线圈附近的任何位置实现有效充电。有了一套成熟的动力注入技术，电池就可以充电了。

当作者询问以这种无线方式充电是否会影响人体健康时。他说，这种充电技术中的磁场频率与手机相似，大部分能量会被专门设计的接收设备吸收，对人体健康无害。对于这种充电方式如何充电，戴亚琪笑着说：“很简单。只需像流量一样充电，就像无线互联网wifi一样。”

前景：它可以从手机到宇宙飞船使用。

在采访中，戴亚琪表示，目前国外公开的角向无线充电技术可以达到9米的充电距离。他们目前半米的无线充电距离主要受到高频电流的限制。“我们使用1兆赫的频率，国外的无线充电技术可以达到目前2000赫兹以上的频率。”他说，他将继续和同学们一起学习，尽快将这项技术转化为实用生产力。

据戴亚奇介绍，9米的传输距离意味着可以覆盖18米宽的道路。沿着高速公路修建无线充电系统，将充电线圈放置在高速公路隔离带中，从而形成“充电高速公路”，电动汽车可以在这里边行驶边充电，从而实现连续行驶的功能。

戴亚琪认为，这种自由角度无线充电技术在未来会得到广泛应用。当人们仍在关注这项新技术能为电动汽车的推广带来多大的动力时，他们的目光已经放在了更长远的问题上。“还有一个巨大的潜在功能可以应用到我们的手机上，充电器和移动电源将完全成为历史。”他说，只要安装了充电线圈，手机就可以充电，因为它是一个“自由角度”，所以无论手机是“躺”在桌面上还是被握在手中，只要主人愿意，他们可以随时补充电力。

戴亚琪表示，在未来，这项技术甚至可以应用于航天飞机。他说，目前的航天器在外太空工作时需要消耗大量的电能。这些电能来自两个来源。一种是用自己的太阳能电池板发电，另一种是通过与空间站对接从中获取能量。“面板巨大，对接技术非常困难，需要很长时间。上述问题可以通过从空间站以自由角度无线充电来解决。”

背景：“最有前途”家族获得近20项创新发明专利。

在采访中，a……

霍尔了解到清华大学有11个“兄弟”。包括“未来机器人”、“未来医疗”、“将来航空”等等。它们属于一个大家庭，被称为“最未来”。

清华大学团委老师告诉笔者，“最重要的未来”是在清华成立的一个学生创新小组，旨在鼓励学生进行科学研究和创新。学生们饶有兴趣地参与，没有死板的科研任务，可以以轻松的态度“玩”科技。自成立四年以来，该团队已有500多名成员，已完成100多个科研项目，70多个正在进行的项目。近一半的成员获得过科技项目奖项、专利申请和发表过学术论文，仅专利就有近20项。

作者注意到，“最有前途”团队的许多科研成果都来自于学生对生活的思考。例如，学生发现老师经常遇到无线麦克风电池耗尽的问题，于是他们发明了无线充电麦克风；由于市场上的普通路由器不支持计算机在校园内上网，他们发明了清华的专属路由器；

一些学生在玻璃罩中放置了一个平面LED显示屏，在通电和高速旋转后，可以显示五颜六色的三维数字、汉字、卡通、跑步或跳远图形。在被编程软件控制之后，它们还可以形成定制的图案。目前，这款名为“光的立方幂”的小玩具在淘宝上已经很畅销了。日益严峻的空气污染形势使更多的人关注无排放的绿色电动汽车。北京的新能源电动汽车已经动摇了两次，但大多数希望拥有私家车的人仍然对电动汽车感到担忧：行驶不到300公里必须充电至少6个小时，社区需要安装专用的固定充电桩。。。这些限制使得市民很难被电动汽车所吸引。

如果在不久的将来，当你在高速公路上驾驶电动汽车时，无论是直线还是曲线，无论是隧道还是桥梁，电动汽车都可以在行驶时快速补充电池。以前的担忧还会存在吗？这不是幻想。清华大学汽车工程系本科生戴亚奇和他的同学开发的“自由”技术可以实现上述场景。该技术在清华大学第32届“挑战杯”科技竞赛中获得特等奖。

发明起源：研究未来汽车，发现瓶颈

2011年，戴亚琪进入清华大学汽车工程系学习。他从小就对汽车很感兴趣。他在学校教室里急切地学习，很快就感到“吃不饱”。“我想根据自己的兴趣进一步研究汽车。”他说。2013年10月，他找到了一群志同道合的人，加入了“未来汽车”兴趣小组。

这是一个神奇的团队，团队成员来自清华的各个部门。他们大胆设想，对汽车的各个相关领域进行了深入研究。有人在研究可旋转的汽车底盘，也有人在学习车身更流线型的外观，戴亚奇发现了自己感兴趣的无线充电技术。

他告诉作者，无线充电起源于无线输电技术，最基本的原理是19世纪发现的电磁感应定律，即当闭合电路的导体的一部分在磁场中切断磁感应线时，导体中会产生电流。“也就是说，电磁场实际上可以传输电力。”2006年，麻省理工学院的学生发明了磁共振远程无线充电。目前，诺基亚、三星、英特尔等知名企业都推出了自己的无线充电产品和研发计划。

在研究中，戴亚琪发现，由于磁场的方向很难确定，目前无线充电技术的应用中存在一个普遍的问题，即在接收能量时，充电线圈必须始终放置在发射线圈的正上方，并以一定角度固定，使两者相对。一旦线圈的位置或角度发生偏差，充电的效率和功率就会急剧下降。这种被动接收能量的“瓶颈”将极大地影响未来无线充电的发展和应用。“我搜索了专利和学术资料，但没有找到任何可以克服这个问题的技术。”

戴亚琪决心克服这个难题。

设计过程：发现了“三线圈垂直测量接收法”。

那年年底，他和其他几个学生开始了“自由角度无线充电”的技术研究。他们的第一个想法是找到一种可以测量交流电磁场方向的设备，找出其参数，然后找到解决方案。却发现根本找不到这样的设备。这项研究一度陷入困境。

“后来，我们决定从零开始，设计一种可以瞄准磁场方向并接收能量的设备。”戴亚奇说。于是，整个四人团队开始进入关键阶段。只要不上课，他们就泡在综合服务楼一个10平方米左右的实验室里。“有时他们实验迟到了，在那里过夜。”那年寒假，茶……

成员们“早出晚归”，只休息了半个月。

在一次集体头脑风暴中，戴亚奇受到了generate的启发，他想到了使用三个相互垂直的电磁线圈进行测量和接收的方法。在与同学交流后，他们迅速在实验室里搭建了一个工作台进行测试。结果真的很成功。“当时的兴奋绝对不止考试得了100分。”戴亚奇说，为了保护来之不易的科研成果，他们立即着手申请这种磁场方向测量方法和装置的发明专利。

效果演示：在半米的距离处“点亮”二极管

不久前，笔者在清华大学看到了这款“自由角度无线充电”设备。该设备的核心部件就像一个陀螺仪，有两个垂直交叉的环，相当于成年人的手掌大小。这两个圆环同时垂直于一个正方形的框架。“两个环和三个电磁线圈，这是三线圈垂直测量接收装置。”简介，9米的传输距离意味着它可以覆盖18米宽的路面。高速公路沿线建有无线充电系统。这三个线圈中的两个用于测量电磁场，一个用于接收电磁场传输的能量。

将设备放在测试台上的任何地方，磁场就在它周围。启动设备后，作者发现，前方约半米处一个原本熄灭的二极管迅速亮起。“这表明该设备已经准确地对准了磁场的方向，电磁线已经将能量传递给二极管。”戴亚奇说，系统中的接收线圈可以自由旋转，可以测量发射线圈产生的交流电磁场的方向，并自动校准接收线圈。通过使用该装置，充电可以始终对准该位置的交流电磁场的方向，并且可以主动捕获磁场能量，从而在发射线圈附近的任何位置实现有效充电。有了一套成熟的动力注入技术，电池就可以充电了。

当作者询问以这种无线方式充电是否会影响人体健康时。他说，这种充电技术中的磁场频率与手机相似，大部分能量会被专门设计的接收设备吸收，对人体健康无害。对于这种充电方式如何充电，戴亚琪笑着说：“很简单。只需像流量一样充电，就像无线互联网wifi一样。”

前景：它可以从手机到宇宙飞船使用。

在采访中，戴亚琪表示，目前国外公开的角向无线充电技术可以达到9米的充电距离。他们目前半米的无线充电距离主要受到高频电流的限制。“我们使用1兆赫的频率，国外的无线充电技术可以达到目前2000赫兹以上的频率。”他说，他将继续和同学们一起学习，尽快将这项技术转化为实用生产力。

据戴亚奇介绍，9米的传输距离意味着可以覆盖18米宽的道路。沿着高速公路修建无线充电系统，将充电线圈放置在高速公路隔离带中，从而形成“充电高速公路”，电动汽车可以在这里边行驶边充电，从而实现连续行驶的功能。

戴亚琪认为，这种自由角度无线充电技术在未来会得到广泛应用。当人们仍在关注这项新技术能为电动汽车的推广带来多大的动力时，他们的目光已经放在了更长远的问题上。“还有一个巨大的潜在功能可以应用到我们的手机上，充电器和移动电源将完全成为历史。”他说，只要安装了充电线圈，手机就可以充电，因为它是一个“自由角度”，所以无论手机是“躺”在桌面上还是被握在手中，只要主人愿意，他们可以随时补充电力。

戴亚琪表示，在未来，这项技术甚至可以应用于航天飞机。他说，目前的航天器在外太空工作时需要消耗大量的电能。这些电能来自两个来源。一种是通过……发电……

它自己的太阳能电池板，另一个是通过与空间站对接从中获取能量。“面板巨大，对接技术非常困难，需要很长时间。上述问题可以通过从空间站以自由角度无线充电来解决。”

背景：“最有前途”家族获得近20项创新发明专利。

在采访中，笔者了解到清华大学有11位“兄弟”。包括“未来机器人”、“未来医疗”、“将来航空”等等。它们属于一个大家庭，被称为“最未来”。

清华大学团委老师告诉笔者，“最重要的未来”是在清华成立的一个学生创新小组，旨在鼓励学生进行科学研究和创新。学生们饶有兴趣地参与，没有死板的科研任务，可以以轻松的态度“玩”科技。自成立四年以来，该团队已有500多名成员，已完成100多个科研项目，70多个正在进行的项目。近一半的成员获得过科技项目奖项、专利申请和发表过学术论文，仅专利就有近20项。

作者注意到，“最有前途”团队的许多科研成果都来自于学生对生活的思考。例如，学生发现老师经常遇到无线麦克风电池耗尽的问题，于是他们发明了无线充电麦克风；由于市场上的普通路由器不支持计算机在校园内上网，他们发明了清华的专属路由器；一些学生在玻璃罩中放置了一个平面LED显示屏，在通电和高速旋转后，可以显示五颜六色的三维数字、汉字、卡通、跑步或跳远图形。在被编程软件控制之后，它们还可以形成定制的图案。目前，这款名为“光的立方幂”的小玩具在淘宝上已经很畅销了。

标签：发现北京飞驰世纪汉

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