電動(dòng)汽車無(wú)線充電
今天，電動(dòng)汽車 (EV) 正逐漸成為一種普遍的出行方式，有關(guān)各種充電方式孰優(yōu)孰劣的討論也日趨熱烈。無(wú)線充電作為新興的電動(dòng)汽車充電方式，近年來(lái)在業(yè)內(nèi)廣受關(guān)注，其支持者將之視為一種更簡(jiǎn)單、更方便的方式，因?yàn)樗茏屓藗償[脫充電電纜的束縛。此外，他們還設(shè)想通過在路面嵌入充電板來(lái)對(duì)靜止或運(yùn)動(dòng)中的車輛充電。目前已有多家企業(yè)在積極測(cè)試此類系統(tǒng)，甚至已經(jīng)有企業(yè)可以提供給電動(dòng)汽車加裝無(wú)線充電功能的套件。但話說(shuō)回來(lái)，無(wú)線充電在電動(dòng)汽車上的可行性究竟幾何？
電動(dòng)汽車無(wú)線充電概述
汽車無(wú)線充電背后的原理與手機(jī)和電動(dòng)牙刷等低功率設(shè)備的無(wú)線充電是一致的，就是在充電位置中內(nèi)嵌一個(gè)初級(jí)線圈，通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，在連接到被充電設(shè)備電池的次級(jí)線圈中感應(yīng)出電流。當(dāng)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈彼此處于最佳距離時(shí)，無(wú)線充電效果最佳。
無(wú)線充電的類型
無(wú)線充電技術(shù)分為兩種類型：
| ● | 第一類是磁感應(yīng)充電。該項(xiàng)技術(shù)使用初級(jí)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在次級(jí)線圈中感應(yīng)出電流。這兩個(gè)松散耦合的線圈必須精確對(duì)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)可接受的充電效率。 |
| ● | 另一類是諧振電感耦合充電，現(xiàn)有研究已證明其傳輸功率的效率更高。在該項(xiàng)技術(shù)中，初級(jí)和次級(jí)線圈均采用以相同頻率諧振的振蕩電路，使兩者的阻抗精確匹配，從而將兩線圈間的磁場(chǎng)限制在更狹窄的范圍內(nèi)，即使兩線圈并未完全對(duì)準(zhǔn)也不受影響。該技術(shù)也稱為磁共振充電，不僅比磁感應(yīng)充電更加高效，而且對(duì)于電動(dòng)汽車充電所需的更高功率條件而言，也是更加合適的磁場(chǎng)管理方式。 |
在典型的電動(dòng)汽車無(wú)線充電配置中，初級(jí)線圈裝置接入交流電源并安裝在地面，次級(jí)線圈裝置安裝在汽車內(nèi)。汽車停放到位后，兩線圈即可正確對(duì)齊。
正在開發(fā)電動(dòng)汽車無(wú)線充電的企業(yè)
| ● | 多家電動(dòng)汽車制造商都在為他們的汽車開發(fā)無(wú)線充電原型和選裝方案。日產(chǎn) (Nissan) 正在為其“聆風(fēng)”(Leaf) 電動(dòng)車開發(fā)無(wú)線充電選裝方案，該方案通過自動(dòng)停車功能使車輛和充電板精確對(duì)齊。BMW、梅賽德斯 (Mercedes) 和特斯拉 (Tesla) 也提供無(wú)線充電選裝方案。 |
| ● | WiTricity是磁共振充電領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，其無(wú)線充電方案功率范圍為3.6kW到11kW，轉(zhuǎn)換率能達(dá)到93%。該公司無(wú)線充電系統(tǒng)的初級(jí)線圈位于地面的充電板中，次級(jí)線圈安裝在車輛的底部。部分車企正與WiTricity合作開發(fā)自己的無(wú)線充電選項(xiàng)。 |
| ● | 高通 (Qualcomm) 開發(fā)了一種名為Halo的無(wú)線充電方案，所采用技術(shù)與其他企業(yè)的方案類似，同時(shí)他們還在研發(fā)能夠?yàn)橐苿?dòng)中的電動(dòng)汽車充電的技術(shù)。高通將初級(jí)線圈嵌入到100米試車跑道的路面中，成功地為以112.654千米/小時(shí)速度行駛的電動(dòng)汽車充電。 |
當(dāng)今電動(dòng)汽車無(wú)線充電面臨的挑戰(zhàn)
雖然無(wú)線充電潛力巨大，但現(xiàn)在還不是普遍運(yùn)用它的好時(shí)機(jī)，下面這些問題正阻礙無(wú)線充電的普遍運(yùn)用：
| ● | 與等效的住宅電動(dòng)汽車充電站相比，無(wú)線充電非常昂貴。 |
| ● | 對(duì)于大規(guī)模無(wú)線充電產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其影響和安全性尚不完全可知。 |
| ● | 當(dāng)前可行無(wú)線充電方案的充電速度都非常慢，而電動(dòng)汽車電池容量較大，充電慢的缺點(diǎn)會(huì)更加凸顯。 |
| ● | 目前無(wú)線充電還缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可能會(huì)限制無(wú)線充電設(shè)備的通用性——例如一個(gè)無(wú)線充電停車位可能只適用于某一特定類型的車輛。 |
奧迪 (Audi) 電動(dòng)汽車充電和基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)理Christopher Michelbacher正是以這樣的觀點(diǎn)來(lái)看待當(dāng)今廣泛運(yùn)用無(wú)線充電所面臨的挑戰(zhàn)。“這項(xiàng)技術(shù)還沒有完全成熟，而且需要在成本和運(yùn)營(yíng)之間做出很多權(quán)衡，所以現(xiàn)階段可能更適合用在電動(dòng)運(yùn)輸車隊(duì)上，而不是用在電動(dòng)私家車上。有些運(yùn)輸車隊(duì)運(yùn)營(yíng)商其實(shí)已經(jīng)開始考慮這件事了。對(duì)于經(jīng)常需要停在裝卸碼頭上的車輛而言，并不會(huì)在對(duì)齊充電線圈上遇到太大的問題，因?yàn)檐囕v的位置就是由裝卸碼頭來(lái)確定的，車輛后部接觸到裝卸碼頭，這本身就是一種對(duì)齊機(jī)制。此外，有些運(yùn)輸車隊(duì)的行車路線是事先計(jì)劃好的，所以能夠事先得出兩次充電之間需要使用的電量，以及充電需要花費(fèi)的時(shí)間。您也不必?fù)?dān)心不同車輛上的專有系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致問題，因?yàn)槔窖b卸碼頭上的總是同樣的卡車。這種做法可能也適用于公交系統(tǒng)中的電動(dòng)巴士，他們也在固定路線上運(yùn)行，并且?？寇囌净蛐菹r(shí)間都是已知的，這些運(yùn)營(yíng)間隔都可以用來(lái)充電，以便完成全天的運(yùn)營(yíng)路線?！?/p>
電動(dòng)汽車無(wú)線充電的明天
無(wú)線充電仍在不斷發(fā)展，但廣闊的前景值得我們付出，并且這一領(lǐng)域中已經(jīng)出現(xiàn)了不少新技術(shù)，例如采用可以移動(dòng)的初級(jí)線圈，以及采用新材料使次級(jí)線圈更輕、線電阻更低，這些技術(shù)可以使無(wú)線充電解決方案更高效，并使之能夠在更高功率輸出下工作。如果我們最終能做出真正具有成本效益的無(wú)線充電方案，電動(dòng)汽車的充電方式甚至使用方法都將改寫。
要點(diǎn)總結(jié)
| ● | 無(wú)線傳輸功率的最有效方式是諧振電感耦合技術(shù)，其中初級(jí)和次級(jí)線圈都使用以相同頻率諧振的振蕩電路，使兩者的阻抗精確匹配。 |
| ● | 高通將初級(jí)線圈嵌入到100米試車跑道的路面中，成功地為以112.654千米/小時(shí)速度行駛的電動(dòng)汽車充電。 |
| ● | 現(xiàn)階段最適合電動(dòng)汽車無(wú)線充電的應(yīng)用場(chǎng)景可能是電動(dòng)運(yùn)輸車隊(duì)，例如有些卡車經(jīng)常需要停在裝卸碼頭上，并且遵照預(yù)定路線行駛，因而耗電量可預(yù)測(cè)。 |
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