日益严峻的大气污染形势，让更多人关注无排放的绿色电动小汽车。北京市的新能源电动汽车已进行了两轮的摇号，不过大部分期待拥有私家车的市民对电动车仍存有顾虑：行驶不到300公里就得充电一次电至少得6个小时，小区还需安装专门的固定充电桩……这些限制因素都让市民对电动车难以动心。
如果在不久的将来，当您驾驶着电动汽车在公路上飞驰，无论是直道还是弯道，无论是隧道还是桥梁，电动车一边行驶就能一边快速给电池补充电能。之前的顾虑还会存在吗？这不是天方夜谭，来自清华大学汽车工程系的本科生戴亚奇和同学们研发出的“自由”技术就能实现上述情景。这项技术获得了清华大学第32届“挑战杯”科技竞赛特等奖。
发明缘起：研究未来汽车发现瓶颈
2011年，戴亚奇进入清华大学汽车工程系就读。从小就对汽车有极大兴趣的他在学校的课堂里如饥似渴地学习，很快就觉得“吃不饱”了，“我想按自己的兴趣再深入一些研究汽车。”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”兴趣团队。
这是一个神奇的团队，团队里的成员来自清华各院系。他们大胆想象，对汽车的各个相关领域进行深入探究。有人在研究可以转动的汽车底盘，有人在钻研更具流线型的车身外观，戴亚奇则找到了自己的兴趣所在——无线充电技术。
他告诉记者，无线充电源于无线电力传输技术，最基础的原理就是19世纪被发现的电磁感应定律，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感应线运动，导体中就会产生电流，“也就是说电磁场其实可以传递电量。”2006年，美国麻省理工学院的学生发明了磁谐振式远距无线充电。目前，诺基亚、三星、英特尔等知名企业已经纷纷推出了自己的无线充电产品及研发计划。
在研究中戴亚奇发现，由于磁场方向难以确定，目前无线充电技术的应用都有一个通病，就是充电线圈在接收能量时必须始终放在发射线圈正上方并固定角度使二者相对。一旦线圈位置或角度偏离，则充电的效率和功率都急剧下降。这个被动接受能量的“瓶颈”使得无线充电在未来的发展与应用都将遭到很大的影响，“我找遍了专利、学术资料，都没有发现可以攻克这一难题的技术。”
戴亚奇决心攻克这一难题。
设计过程：发现“三线圈垂直测量接收法”
当年年底，他和其他几名同学开始了“自由角度无线充电”的技术研究。他们首先想到的办法是找到能够测交流电磁场方向的装置，找出其中的参数，再找到破解之法。结果却发现，根本就找不到这样的装置。研究一度陷入困境。
“后来我们决定干脆自己动手‘白手起家’，设计一个能对准磁场方向并接收能量的装置。”戴亚奇说。于是整个四人团队开始进入攻坚阶段。只要没有课，他们就泡在综合服务楼内的一间约10平方米的实验室里，“有时做实验晚了，就在那里过夜。”当年寒假，团队成员“晚走早回”，只休息了半个月。
在一次集体头脑风暴中，戴亚奇灵感迸发，他想到了能否利用三个电磁线圈相互垂直进行测量和接收的办法。和同学进行交流后，他们很快在实验室搭起了台架，进行测试。结果真的成功了。 “当时的那种兴奋绝对要超过考试拿100分。”戴亚奇说，为了保护辛苦得来的科研成果，他们立即着手为这一磁场方向测量方法和装置申请了发明专利。
效果展示：半米距离“点亮”二极管
不久前，记者在清华大学见到这个“自由角度无线充电”的装置。装置的核心部件如同两个圆环垂直交叉的陀螺仪，大小如同成年人的手掌。这两个圆环又同时和一个方形框架垂直，“两个圆环三个电磁线圈，这就是三线圈垂直测量接收装置。”介绍，9米的传输距离，意味着能覆盖18米宽的路面。沿着公路建起无线充电系统，道，这三个线圈中两个用于测量电磁场，一个用于接收电磁场传递的能量。
