中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)開(kāi)發(fā)磁共振無(wú)線充電技術(shù)

很多人還沒(méi)享用過(guò)手機(jī)無(wú)線充電時(shí)，汽車無(wú)線充電又來(lái)了。

近日，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)（CEC）批準(zhǔn)并發(fā)布了一套電動(dòng)汽車無(wú)線充電國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)基于美國(guó)WiTricity公司開(kāi)發(fā)并獲得專利的磁共振無(wú)線充電技術(shù)而來(lái)。據(jù)介紹，這種磁共振充電比其他無(wú)線充電技術(shù)效率更高，因?yàn)槟芰吭诳諝庵幸苿?dòng)時(shí)的流失很少，僅為7%到10%左右，為當(dāng)前無(wú)線充電效率最高的技術(shù)。

▌ 汽車無(wú)線充電，怎么充？

所謂無(wú)線充電WCT（Wireless charging technology）其實(shí)很容易理解，就是在不通過(guò)實(shí)體電線連接的情況下，通過(guò)電磁場(chǎng)或電磁波等方式來(lái)為用電設(shè)備進(jìn)行充電。這一過(guò)程中，設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化為可無(wú)線傳播的能量并向外發(fā)射，而后在接收端將能量轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線傳輸。

19世紀(jì)90年代，尼古拉·特斯拉發(fā)明“特斯拉線圈”，開(kāi)啟了無(wú)線式電力傳播時(shí)代的大門?，F(xiàn)在，無(wú)線充電技術(shù)已大規(guī)模應(yīng)用到了手機(jī)及穿戴式電子設(shè)備領(lǐng)域。汽車無(wú)線充電則是將這一應(yīng)用場(chǎng)景具體到了汽車上。

一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線充電主要有三種方式：電磁感應(yīng)式、磁共振式、電磁波式。其中電磁感應(yīng)式、磁共振式更具應(yīng)用前景，電磁波式用在手機(jī)等小功率場(chǎng)所尚且不可能，大功率的充電更難實(shí)現(xiàn)。

先說(shuō)說(shuō)電磁感應(yīng)式。

這就是初中物理學(xué)的電磁感應(yīng)，通過(guò)初級(jí)和次級(jí)線圈感應(yīng)產(chǎn)生電流，將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端，技術(shù)水平相對(duì)比較簡(jiǎn)單。不過(guò)這一技術(shù)的傳輸距離較短，隨著距離的增加電能損耗會(huì)大大增加，影響充電效率。

（1831年，邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律）

目前手機(jī)無(wú)線充電大多采用這一近距離充電形式。

再說(shuō)說(shuō)磁共振式。

這種即是此次國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選定的技術(shù)路線。其通過(guò)兩個(gè)振動(dòng)頻率相同的物體高效傳輸能量，當(dāng)發(fā)射器和接收器端以同一頻率振動(dòng)時(shí)，接收器會(huì)從發(fā)射器產(chǎn)生的電磁場(chǎng)獲得能量，并轉(zhuǎn)換為電流來(lái)為移動(dòng)設(shè)備供電或充電。

磁共振式技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，但充電功率大、距離相對(duì)較長(zhǎng)、定位精度要求稍低，可以一對(duì)多充電。這或許是此次中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)（CEC）選定這一技術(shù)路線作為國(guó)標(biāo)的關(guān)鍵所在。

▌技術(shù)成熟度與優(yōu)勢(shì)

據(jù)WiTricity官網(wǎng)顯示，該公司的無(wú)線充電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)接近常規(guī)家用充電樁的充電效率和速度，它從電網(wǎng)到電池的充電效率將達(dá)到90%-93%；充電功率將能夠達(dá)到3.6-11kW，甚至更高；其地面的發(fā)射端與車輛的接收端保持的工作距離可以達(dá)到10-25厘米，和絕大部分的純電動(dòng)跑車、轎車以及城市SUV都能正常適配。

這是什么概念呢？

目前的汽車充電樁可分為交流樁和直流樁兩大類，一般家用充電樁使用220V單項(xiàng)交流電源，功率主流為7kW，此外也有3.5kW和更大的40kW。

如果WiTricity公司公布的信息屬實(shí)，那么將大概率滿足純電動(dòng)汽車充電的場(chǎng)景需求。

在用戶普遍擔(dān)心的汽車無(wú)線充電可能帶來(lái)的電磁輻射問(wèn)題，“微鵝科技”電源工程師余峰表示：

不管是磁感應(yīng)還是磁共振，最后傳遞能量用的都是空間磁場(chǎng)，而且因?yàn)橹辽僖獋鬟fkW級(jí)以上的能量，能量等級(jí)大，空間磁場(chǎng)的頻率也相應(yīng)地較低，否則作為驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)電源部分會(huì)非常難以實(shí)現(xiàn)。因此，通常用于電動(dòng)汽車的無(wú)線充電設(shè)備，其空間磁場(chǎng)頻率低于100kHz，這也是考慮了電磁兼容之后的選擇。這么低的頻率傳遞，kW級(jí)能量中幾乎沒(méi)有能量可以逸散出去，成為電磁波。

換句話說(shuō)，生物體是沒(méi)有辦法吸收空間磁場(chǎng)能量的，人們不用擔(dān)心空間磁場(chǎng)會(huì)對(duì)人造成輻射。

當(dāng)然，現(xiàn)階段這方面用不用聽(tīng)專家的，還需大家自行判斷。醫(yī)學(xué)專家也說(shuō)過(guò)，電磁輻射可導(dǎo)致兒童智力殘缺、影響人們的心血管系統(tǒng)、影響視覺(jué)系統(tǒng)、誘發(fā)癌癥并加速人體的癌細(xì)胞增殖。

不過(guò)隨著科技的發(fā)展，這些后果應(yīng)該能被克服。

另?yè)?jù)報(bào)道，目前獲得WiTricity技術(shù)許可的中國(guó)公司，有浙江萬(wàn)安科技和蘇州安捷，后者已經(jīng)與小鵬汽車展開(kāi)了合作，并以小鵬汽車G3作為測(cè)試車，測(cè)試該公司的無(wú)線充電設(shè)備。

整體來(lái)說(shuō)，汽車無(wú)線充電技術(shù)目前尚處于早期開(kāi)發(fā)階段，市場(chǎng)化水平較低，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)將會(huì)加速該技術(shù)的發(fā)展。

汽車無(wú)線充電的優(yōu)勢(shì)也顯而易見(jiàn)。

首先，方便。

直觀看，汽車無(wú)線充電少了一個(gè)充電頭的插播動(dòng)作；深層看，在充電靈活度上更具優(yōu)勢(shì)，甚至在后期可以擺脫一樁一車的局限，實(shí)現(xiàn)一樁多車充電。

其次，安全。

汽車無(wú)線充電技術(shù)的安全性相對(duì)比較高，沒(méi)有外露的連接器，避免漏電、跑電等安全隱患，不用擔(dān)心“用生命在充電”的情況發(fā)生。

正是因?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì)，無(wú)線充電技術(shù)不僅被車企追捧，也成為各種未來(lái)智能出行的重要組成部分。

▌離大規(guī)模應(yīng)用有多遠(yuǎn)？

如此方便的汽車充電方式，概念車、模型車倒是出了不少，什么時(shí)候大規(guī)模應(yīng)用呢？實(shí)現(xiàn)的前提是試驗(yàn)車的驗(yàn)證。為此，奔馳、寶馬、日產(chǎn)以及中國(guó)的長(zhǎng)城汽車等都在進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

比如2017年，WEY品牌在法蘭克福車展上推出了的XEV概念車，亮點(diǎn)之一就是采用了矩陣式無(wú)線充電技術(shù)，吸引了眾多網(wǎng)友關(guān)注。

同樣是在2017年，奔馳計(jì)劃于次年推出首款無(wú)線充電系統(tǒng)。奔馳將感應(yīng)充電墊子放置在車庫(kù)或者車道的地板上，當(dāng)車輛進(jìn)入充電墊的范圍時(shí)，汽車的顯示屏指示燈會(huì)自動(dòng)引導(dǎo)汽車進(jìn)入有效充電的最佳位置。這個(gè)計(jì)劃公布之時(shí)，奔馳車主喜大普奔。不過(guò)據(jù)SlashGear報(bào)道，奔馳這套無(wú)線充電系統(tǒng)的功率為3.6kW，充電時(shí)間相對(duì)非常漫長(zhǎng)。

有意思的是，奔馳的這個(gè)系統(tǒng)是與其“老對(duì)手”寶馬一起合作研發(fā)的。2017年9月，寶馬宣布2018年款530e混動(dòng)汽車將配有無(wú)線充電系統(tǒng)配件。不過(guò)充電慢仍是寶馬無(wú)線充電系統(tǒng)的痛點(diǎn)之一。

現(xiàn)階段，除了充電效率低，造價(jià)昂貴也是汽車無(wú)線充電系統(tǒng)走向市場(chǎng)的絆腳石。據(jù)了解，Evatran公司的plugless無(wú)線設(shè)備售價(jià)，基本上是有線充電設(shè)備的5-6倍，而且目前無(wú)線充電也只是比有線充電少了一個(gè)插電源的步驟，絕大多數(shù)人不會(huì)想為此付出更多成本。

新事物的出現(xiàn)總會(huì)有各種各樣的阻力，科研人員和市場(chǎng)推廣者需要做的，是將這些問(wèn)題一一破解。高通汽車無(wú)線充電業(yè)務(wù)高級(jí)技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理舒杰在接受采訪時(shí)表示：“隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線充電的種種擔(dān)心已經(jīng)逐步解決。我們要知道，任何一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)前，一定會(huì)經(jīng)過(guò)一定的安全性、可靠性的驗(yàn)證，也一定是在符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求之后才能進(jìn)入市場(chǎng)的。據(jù)我了解，無(wú)論是在中國(guó)還是在國(guó)際上，無(wú)線充電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)列入日程，確保相關(guān)產(chǎn)品在市場(chǎng)應(yīng)用前得到驗(yàn)證?！?/p>

▌ 國(guó)內(nèi)在汽車無(wú)線充電方面的探索

從充電狀態(tài)看，汽車無(wú)線充電可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。靜態(tài)比較接近于充電樁充電，車輛停在固定車位上，但不用插線；動(dòng)態(tài)充電則是車輛在行駛狀態(tài)下，由外部設(shè)備進(jìn)行無(wú)線充電。

相比之下，動(dòng)態(tài)無(wú)線充電似乎更有吸引力。其應(yīng)用場(chǎng)景是，車輛一邊行駛一邊充電，這樣也就沒(méi)有什么里程焦慮了。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有省份開(kāi)始著手規(guī)劃。

2018年，浙江規(guī)劃國(guó)內(nèi)首條“超級(jí)高速公路”的說(shuō)法得到當(dāng)?shù)亟煌ú块T的證實(shí)。這條“超級(jí)高速公路”是杭甬高速?gòu)?fù)線，其中杭州段長(zhǎng)約9公里，紹興段長(zhǎng)約29公里，寧波段長(zhǎng)約123公里，規(guī)劃雙向6車道。該路段的吸引人之處，在于其智能、快速、綠色、安全四大革新。這條超級(jí)高速公路有一個(gè)非常值得期待的遠(yuǎn)期目標(biāo)——利用移動(dòng)式無(wú)線充電技術(shù)，“一邊開(kāi)車一邊充電”，浙江省交通運(yùn)輸廳副廳長(zhǎng)任忠表示。

而在此之前，2017年，山東濟(jì)南繞城高速上的光伏公路即竣工通車。由于路面能發(fā)電、未來(lái)還可能為行進(jìn)中的電動(dòng)汽車無(wú)線充電，一時(shí)間吸睛無(wú)數(shù)。

這段全長(zhǎng)1.1公里的路面有著眾多光環(huán)，包括“世界第一條光伏高速公路”、“最具科技含量的現(xiàn)代化高速公路”、“自帶充電、發(fā)電和融雪等黑科技功能”等。

不過(guò)遺憾的是，2018年6月，這條光伏公路因重型貨車的碾壓、雨水的浸蝕等原因，開(kāi)始封閉維修。兩個(gè)月后的8月，施工單位再次進(jìn)行維修。這次干脆將行車道的光伏組件全部拆除，恢復(fù)成了瀝青路面，僅剩下應(yīng)急車道的光伏組件還在“倔強(qiáng)”的存在。

值得一提的是，濟(jì)南光伏高速通車還不到一個(gè)月，光伏路面組件就被偷走了一塊，表面有切割痕跡，同時(shí)旁邊還有7塊遭遇了重?fù)簟?/p>

雖然路上有坎坷，但卻無(wú)法阻止不可逆的大趨勢(shì)。汽車無(wú)線充電，必將改變我們的未來(lái)出行。而且，這也只是無(wú)線充電應(yīng)用的一個(gè)小場(chǎng)景而已。
責(zé)任編輯:pj