無線充電：突破電動汽車瓶頸的“技術(shù)錦囊”

　　全球目前共擁有大約64,000座電動車充電站，根據(jù)美國的一所研究機構(gòu)Navigant Research預計，到2020年，電動車充電站的數(shù)量將增長到200,000座。其還預計，在未來10年中，充電站設(shè)備的銷售額將增長10倍。

　　不過，隨著新技術(shù)無線充電的誕生，許多電動車支持者更偏向于這類充電方式。僅需將電動車停在裝有感應(yīng)充電板的地面上，電動車便可進行充電。相比線纜式充電的確便利了不少。

　　早在一個世紀之前，尼古拉·特斯拉就進行了無線電力傳輸?shù)脑囼?。目前無線充電在智能手機和電動牙刷等小型電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。對于電動車來說，無線充電系統(tǒng)的構(gòu)成包括埋在路面下的能夠產(chǎn)生交變電磁場的感應(yīng)線圈，車底部也需要一個與之對應(yīng)的感應(yīng)線圈，將磁場中的能量傳遞至電池中。

　　無線充電大門開啟

　　預見到無線充電技術(shù)的普及趨勢，SAE正在致力于更新其J2954無線充電標準，目前規(guī)定的無線充電頻率為85kHz。

　　近期在巴塞羅那舉辦國際電動汽車報道研討會(International Electric Vehicle Symposium)上有報告指出非?？春脽o線充電的前景。高通公司位于英國的Halo(光環(huán))業(yè)務(wù)部近兩年基于85kHz無線充電頻率標準進行了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，其目標在2016年年底前向多家汽車制造商供應(yīng)這項技術(shù)。

　　據(jù)高通公司業(yè)務(wù)開發(fā)和市場部副總裁Anthony Thomson描述，明年，國際汽聯(lián)舉辦的電動方程式系列賽事中的賽車都將采用該公司研發(fā)的20千瓦無線充電技術(shù)。

　　據(jù)稱，英菲尼迪LE電動車(與日產(chǎn)聆風類似)明年也將配備無線充電技術(shù)，其感應(yīng)極板系統(tǒng)將由WiTricity公司提供。

　　”無線充電技術(shù)潛力巨大”，沃爾沃電力推進系統(tǒng)部門副總裁Lennart Stegland表示：”無線充電是一項高效、便捷的能量傳輸技術(shù)。研究表明其安全性也非常高?！蔽譅栁诌€指出，政府應(yīng)盡快出臺相關(guān)的法規(guī)用以完善無線充電制度。

　　隨著無線充電技術(shù)時代即將到來，各大零部件廠商與車企紛紛展開合作。例如WiTricity與德爾福及豐田的合作、Evatran與博世的合作、西門子與寶馬合作。通用電氣與電裝也有相關(guān)技術(shù)合作。

　　研究人員正試圖鋪建一條”充電車道”

　　”充電車道”成為可能

　　而在無線充電之上，如今一種基于該技術(shù)演變的新技術(shù)逐漸嶄露頭角，那就是可以在行駛途中充電的”Charging on the go”技術(shù)，也稱動態(tài)無線充電技術(shù)。

　　雖然無線充電技術(shù)還尚未大面積普及，業(yè)界對動態(tài)無線充電的技術(shù)已有所討論。高通公司的Halo業(yè)務(wù)部與奧克蘭大學目前研究的一個課題就是：今后利用行駛途中充電的方式建造一條特殊的”充電車道”，車輛根本無需停下，僅需在這條車道中行駛，便可將電池充滿。

　　目前沃爾沃瑞典測試場中的一條1/4英里長的車道路面下就埋著動態(tài)無線充電技術(shù)所需的相關(guān)感應(yīng)系統(tǒng)。

　　在韓國龜尾市(Gumi)，韓國先進科技學院(Korea Advanced Institute of Science and Technology)正在一條長24公里的城市環(huán)路中測試動態(tài)無線充電技術(shù)，試驗車隊為12輛公交車。地下感應(yīng)線圈用20kHz的頻率和100千瓦功率，以85%的傳輸效率在170毫米的氣隙間將能量傳遞給車輛。

　　這項系統(tǒng)中采用由于采用了大功率感應(yīng)線圈，因此其電流產(chǎn)生的磁場強度并不是很精確，甚至有時候會影響到汽車車身中其他的金屬架構(gòu)。該系統(tǒng)在為電動車提供便利的同時，也引發(fā)了安全問題。

　　而奧克蘭大學的方案則與上述方案相反，其采用小功率線圈，能夠保證安全性和電力傳輸精確性。不過，要有效地為電動車進行動態(tài)充電則需要大量的小功率線圈，甚至需要在道路底下鋪滿。這顯然會大幅增加建設(shè)成本和系統(tǒng)復雜度。

　　動態(tài)無線感應(yīng)充電示意圖

　　新系統(tǒng)，動態(tài)無線感應(yīng)充電

　　以上的兩種方案均有其優(yōu)劣勢，而美國Lukic大學和北卡州立大學的兩位博士生Zeljko Pantic和Kibok Lee發(fā)明了一種綜合以上兩種方案的新方法。系統(tǒng)中采用多個分段線圈，每段線圈均具有一定強度的磁場。將這些分段線圈串聯(lián)后，則能產(chǎn)生相同強度的電流。

　　車載接收線圈的尺寸與路面下的發(fā)射線圈相同，以提供最佳的傳輸效率。系統(tǒng)利用快速響應(yīng)線圈實現(xiàn)共振效應(yīng)，從而讓傳輸功率提升了400%。

　　不過，研究者解釋道，只有在兩端的線圈完全對齊時才能達到最大傳輸效率，也就是說，大部分情況下該系統(tǒng)對電動車的充電效率會小打折扣。

　　Lukic和他的團隊目前制造了一個功率為0.5千瓦的原型動態(tài)無線感應(yīng)充電系統(tǒng)。其下一步將把系統(tǒng)功率提升至50千瓦左右。