在美国建设第一条高速公路路段，可以在行驶时为大大小小的电动汽车充电

印第安纳州的试验台将开始建设，为高速公路行驶的电动汽车开发无线充电

印第安纳州西拉斐特——在“美国的十字路口”，普渡大学的工程师和印第安纳州交通部（INDOT）正在努力使从拖拉机拖车到乘用车的电动汽车在高速公路上行驶时能够无线充电。

最快将于4月1日在西拉斐特的美国231号高速公路/美国52号高速公路上四分之一英里的试验台上开始施工，该团队将用于测试由普渡大学工程师设计的正在申请专利的系统如何为以高速公路速度行驶的重型电动卡车提供动力。

印第安纳州州长埃里克·霍尔科姆 （Eric Holcomb） 对 2022 年在埃及举行的联合国环境会议 COP27 的与会者说：“再次感谢普渡大学的一些工程师和先驱者，我们正在开发世界上第一个用于无线充电的高速公路测试台。“请记住这一点。是的，我们将测试混凝土是否可以为过往的卡车充电——不要打赌普渡大学的锅炉制造商。

这辆电动卡车由总部位于印第安纳州的康明斯公司（Cummins Inc.）提供，将驶过测试台，作为暂定于明年开始的试点计划的一部分。希望在未来四到五年内使印第安纳州州际公路的一部分电气化。

其他一些州和国家也开始测试为电动汽车无线充电的道路。但是，在高速公路上，尤其是重型卡车上，要做到这一点是一项独特的挑战。由于车辆在高速公路上的行驶速度比城市道路快得多，因此需要以更高的功率水平充电。

普渡大学设计的无线充电系统旨在以远高于美国迄今为止展示的功率水平工作。通过满足重型车辆的高功率需求，该设计还能够支持其他车辆类别的低功率需求。

为什么要首先为卡车设计电气化高速公路？

印第安纳州的电气化高速公路将服务于全国的大部分交通。美国 80% 的地区都可以在一天的车程内到达该州的直通高速公路。

在建设以重型卡车为核心的电气化高速公路时，将最大限度地减少温室气体排放，并提高开发电动汽车基础设施的经济可行性。

重型卡车是美国运输部门温室气体排放的最大来源之一，因为它们占州际交通的很大一部分。与乘用车相比，这些卡车还需要更多的燃料，以便它们可以不断运输从我们订购的包裹到杂货的所有东西。

普渡大学土木工程和农业与生物工程教授Nadia Gkritza说：“供应链的所谓’中间一英里’，是指重型卡车将货物从一个主要地点运送到另一个主要地点所必须做的所有旅行，是运输部门脱碳最具挑战性的部分。

但是，如果电动重型卡车可以使用高速公路充电或保持其充电状态，那么它们的电池尺寸可能会更小，并且可以运载更多的货物，从而大大降低使用电动汽车进行货运的成本。由于与其他货运方式相比，卡车运输对美国国内生产总值的贡献最大，因此降低重型电动卡车的成本有助于吸引更多投资，使所有车辆类别共享的电气化高速公路。

“我们正在开发一种系统，该系统能够为半挂车充电，因为它们以每小时65英里的速度行驶，”普渡大学莱尔斯土木工程学院教授约翰·哈多克（John Haddock）告诉《美国新闻与世界报道》。

像智能手机一样为电动汽车充电的高速公路

普渡大学正在开发的技术将使高速公路路面能够为电动汽车提供电力，类似于新型智能手机在放置在垫子上时使用磁场进行无线充电的方式。

“如果你有一部手机，把它放在充电器上，就会有所谓的磁场从充电器进入手机。我们正在做类似的事情。唯一不同的是功率水平更高，你要从道路到车辆的很长一段距离，“普渡大学电气和计算机工程三级教授埃德蒙·O·施韦策尔（Edmund O. Schweitzer）在”美国创新者“的一集中说。“这是一个简单的解决方案。其中有复杂的部分，我们留给汽车制造商。

在普渡大学研究人员设计的无线充电系统中，发射器线圈将安装在普通混凝土路面下方的专用车道上，并将电力输送到连接到车辆底部的接收器线圈。

其他电动汽车无线充电工作也使用发射器和接收器线圈，但它们并不是为重型卡车所需的更高功率水平而设计的。普渡大学设计的线圈适应更宽的功率范围——大型车辆不需要拖车上的多个低功率接收器线圈从道路上充电，这已被提议用于满足高功率需求。取而代之的是，在普渡大学的设计中，单个接收器线圈组件放置在拖拉机下方，大大简化了整个系统。

普渡大学的研究人员还设计了发射器线圈，使其在混凝土路面内工作，混凝土路面占美国州际公路系统的20%。其他卷材设计仅用于沥青路面。

“整个想法是，如果你可以在行驶中在路上给你的汽车充电，那么你基本上是免费骑行的，”普渡大学埃尔莫尔家庭电气与计算机工程学院的普渡大学研究助理教授亚伦·布罗沃特（Aaron Brovont）在斯克里普斯新闻片段中解释说。

该团队已经完成了对嵌入发射器线圈的 20 英尺长的混凝土和沥青路段在处理重载方面的测试。研究人员通过让机器在人行道上反复驱动装载的半轴来模仿卡车交通。

除了路面机械测试外，该团队还进行了实验室测试，以验证裸发射线圈和接收线圈的电磁性能。

为高速公路的电动汽车充电奠定基础 

据《纽约时报》、CNBC、斯克里普斯、大众机械和其他新闻媒体报道，这项研究有可能定义电动汽车在高速公路上的充电情况。

该团队的合作伙伴不仅在印第安纳州，而且在全国各地。除了通过普渡大学的联合交通研究计划获得INDOT的资助外，该项目还隶属于第四代国家科学基金会工程研究中心，名为“通过道路电气化动力基础设施推进可持续发展”（ASPIRE），致力于推进各种形式的电气化交通领域。

在美国，大多数无线路面充电的实际部署都是由ASPIRE的成员领导的。普渡大学是ASPIRE的创始成员，Gkritza是ASPIRE普渡分校的校园主任。

ASPIRE 总部位于犹他州立大学，整合了来自 10 所合作大学的 400 多名成员的学术界、科学研究以及现实世界的测试和部署：普渡大学、科罗拉多大学博尔德分校、德克萨斯大学埃尔帕索分校、新西兰奥克兰大学、科罗拉多州立大学、科罗拉多大学科罗拉多斯普林斯分校、弗吉尼亚理工大学、康奈尔大学、 和犹他大学。这些大学由来自电动交通生态系统各个部门的 60 多个行业、政府和非营利成员以及社区合作伙伴和顾问加入。

ASPIRE在普渡大学和康明斯的成员还领导了一个由美国能源部资助的项目，为中西部80号州际公路走廊上的中型和重型卡车制定电动汽车充电和氢燃料计划。该走廊服务于印第安纳州、伊利诺伊州和俄亥俄州。该计划将研究Gkritza和她的团队正在西拉斐特测试的无线电力传输技术的使用情况。

“我们并不设想100%的道路电气化，”Gkritza在华盛顿特区研究机构Resources for the Future的播客“Resources Radio”中说。“但我们认为动态无线电力路面技术的潜力是对不断扩大的电动汽车充电站网络的补充，我们很快就会在美国看到这种网络。我们认为，在服务不足的社区充电站稀缺的地区，它很有用，甚至支持在车站和终点站的初始充电可能不够的公交路线，并且可能需要在路线之间进行一些充电。

研究人员预计，电动汽车可能需要20到30年才能在高速公路上行驶时获得所需的全部动力。由电动汽车制造商决定是否将接收器线圈集成到他们的车辆中。

“我们需要克服的技术障碍并非不可逾越。这些可以通过适当的设计来克服，“普渡大学电气和计算机工程教授Dionysios Aliprantis告诉《纽约时报》。

该团队希望他们的实验结果可以帮助说服行业，电气化高速公路是可行的。

“我们是普渡大学，今天就完成了困难，不可能的事情需要更长的时间，”哈多克说。

ASPIRE的普渡工厂是普渡大学新工程计划的一部分，该计划是引领能源转型进展和可持续发展之路（LEAPS）的一部分。该计划的使命是在普渡大学内部激发和培育创新，为能源转型创造可扩展的技术，改变以能源为重点的学习的性质，并通过学术界与工业界的协同作用加速这些技术的转化。

研究人员已经向普渡大学创新技术商业化办公室披露了他们的创新，该办公室已经申请了知识产权专利。有兴趣开发或商业化这项工作的行业合作伙伴应联系物理科学高级业务开发经理兼许可经理 Matt Halladay，电话 [email protected] 有关跟踪代码 2022-ALIP-69682、2024-PEKA-70401 和 2024-PEKA-70402。

关于普渡大学

普渡大学是一所公共研究机构，在规模上表现出卓越的表现。普渡大学跻身美国前 10 名公立大学之列，其中两所大学进入美国前四名，普渡大学以首屈一指的质量和规模发现和传播知识。超过 105,000 名学生在普渡大学学习各种模式和地点，其中包括近 50,000 名在西拉斐特校区亲自学习的学生。普渡大学的主校区致力于可负担性和可及性，已连续 13 年冻结学费。了解普渡大学如何永不停歇地追求下一个巨大飞跃，包括其在印第安纳波利斯的第一个综合性城市校园、新的 Mitchell E. Daniels， Jr. 商学院和 Purdue Computes——在 https://www.purdue.edu/president/strategic-initiatives。

撰稿人/媒体联系人： 凯拉·阿尔伯特（Kayla Albert），765-494-2432，[email protected]

来源：

Nadia Gkritza，[email protected]

约翰·哈多克，[email protected]

狄奥尼修斯·阿里普兰蒂斯（Dionysios Aliprantis），[email protected]

史蒂夫·佩卡雷克，[email protected]

亚伦·布罗冯特（Aaron Brovont），[email protected]