无线充电：一个完全无绳的未来即将到来

虽然硬连线壁挂式手机的日子已经结束，无线互联网连接在家庭和旅途中很常见，但人们仍然依赖于线缆来为移动设备充电。我的研究以及该领域其他人的研究正致力于通过无线充电来消除电源线的愿景。

开拓性的电气工程师尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）在19世纪90年代首次想象通过空气无线传输电力。其原理类似于无线电信号从无线电台到达接收器的方式 - 电能被转换成电磁波，当它们到达目的地时，会被转换回电信号。然而，无线充电系统必须发送和接收比无线电信号更多的能量。

迄今为止，一个主要问题是在发射器和接收器之间即使是几厘米的短距离也几乎没有能量穿过。商用无线充电器要求用户将手机直接放在充电垫上;举起电话，就像接听电话一样，停止充电。虽然研究人员和工业工程师正在制定更长距离传输电力的计划，但仅仅通过将电动汽车停放在高速公路休息区或家庭车库的路面上的充电垫上方来为电动汽车充电是不可能的。

进一步的进展可能是非常重要的：想想一个从未需要更换起搏器电池的患者或一个可以在驾驶时为电动汽车充电的道路系统。烟雾探测器可能永远不会再需要更换电池;在家里安装一盏新灯就像挂画一样简单 - 找到最近的电源插座再也不用担心了。

正确对齐

电力发射器和接收器之间的连接对于电力可以从一个移动到另一个电力是至关重要的。理想地 - 并且最有效地 - 功率传输的频率将匹配接收器的固有谐振频率。这有点像卡车经过你的房子：有些人以正确的频率振动，使你的窗户发出嘎嘎声，但其他卡车几乎没有声音滑过。

对于无线充电，一个关键的挑战是确保发射器和接收器正确排列。如果它们不是，它们的频率可能不完全匹配，从而显着降低了传输的功率 - 甚至降至零。

我们的研究小组正致力于开发可调节的充电器电子元件 - 如调谐收音机 - 直到谐振频率匹配为止。可以调谐的系统 - 或者更好的是，当发射器和接收器没有完全对齐时可以自己注意到，并自动调整它们 - 将会更加高效。

例如，如果电动汽车停在电池充电器的顶部，理想情况下，电源接收器和发射器将完美地对齐，处于相同频率下谐振的位置。如果驾驶员以一定角度停放，或者向前或向后过远，则变速器将不那么有效。在这种情况下，设备感测到电力不会像预期的那样传输，并且可以调整组件以改变传输的频率以做得更好。

我们的工作将与其他大学的其他研究一致，开发​​快速充电电池和高功率控制电子设备，以提高快速充电的效率和功率密度。所有的工作都需要时间才能结出商业市场的成果，但真正无绳的未来即将来临。

本文最初发表于Shashank Priya的“对话”。阅读原文。