青少年科技创新大赛创意大赛作品

对所提出问题的描述：电动汽车将取代传统的汽油汽车做为交通的主要工具，目前还有很多问题，最大的障碍在于充电难，很多地方没有充电桩，有充电桩也要花很长时间在那里充电。因为锂电池的能量密度很高，若电动汽车在发生车祸时，电池受到挤压就会发生燃烧并爆炸，导致车毁人亡。所以电动汽车的电池不能太大，所以行走距离就受到限制。要解决这个问题我提出电动汽车高速公路上不停车充电装置。这样就解决了电动汽车的电池容量和行走距离之间的矛盾

与所提出的问题相关的背景综述和分析：选题的意义在于解决了电动汽车的电池容量和行走距离之间的矛盾，目前已有无线传电技术的应用，主要用在给手机充电。这种技术理论上是可以给电动汽车充电，只是电动充电的时候在运动，设计更加复杂，施工难度较大。参考文献1、据《读卖新闻》报道，日本一家企业12日宣布一项无线电力传输技术试验取得成功，即在不通过电缆的情况下，以微波的形式将电力输送到500米以外的地方。实验将10千瓦的电力转换成微波，通过天线传输给500米外的面板状接收装置，然后再将接收到的微波还原成电力，最终用电力成功点亮发光二极管。文献2、2009年10月，日本奈良市针对充电式混合动力巴士进行了无线充电实验。供电线圈埋入充电台的混凝土中，汽车驶上充电台，将车载线圈对准供电线圈就能开始充电。文献3、中程无线电力传输方式是以电磁波“射频”或者非辐射性谐振“磁耦合”等形式将电能进行传输。它基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。在电子学的理论中，当交变电流通过导体，导体的周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波的频率低于100khz时，电磁波就会被地表吸收，不能形成有效的传输，当电磁波频率高于100khz时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘的电离层反射，形成较远距离传输能力，人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频（即：RF）。将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，经过天线发射到空中；较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制，再还原成电信息源，这一过程称为无线传输。中程传输是利用电磁波损失小的天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签，等等，实现效率较高的无线电力传输。

设计模型/解决方案、思路：该装置利用目前已有的导轨技术和无线传电技术，将导轨和发射线圈安装在路基下，将接收线圈安装在汽车底盘上，以实现电动汽车高速公路上不停车充电。所以该装置应包含：一个地下能移动的发射线圈、发射线圈通过电刷与导线相连接，导线连接电源。发射线圈上装备一个能探测汽车运动速度的感应器，控制器控制电动机带着发射线圈与电动汽车保持相同的运动速度。发射线圈、感应器、电刷、导线等安装在高速公路的路基下。接受线圈安装在汽车的地盘上，接受线圈与稳压管、整流器、变压器、电动汽车的电动机、锂电池等相连接。当电动汽车运动到这条道路时，电动汽车驾驶人只要按一个按钮，电动汽车自动断开锂电池，同时接受感应线圈上的电能驱动电动汽车运动，同时给锂电池充电。地下移动的发射线圈随车移动一定的距离后，自动跳到对向车道，给对向车道上的电动汽车充电。由于惯性的作用，电动汽车还会保持运动，几米距离之后又接上另一条发射线圈继续充电。发射与接受线圈，每一个线圈都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量相连，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转化为磁场。当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换，从而实现电能的无线传输。与能量相连接的线圈下面有导轨、电刷、感应器、电动机等。在给汽车充电时发射线圈能与汽车地盘下的感应线圈保持相同的运动速度，汽车上的接受线圈与稳压管、整流器、变压器、电动机、电池等相连接。