無線充電原理
先說一下無線充電的概念,它來源于無線電能傳輸技術(shù),目前可以分為小功率無線充電和大功率無線充電兩種。小功率通常使用電磁感應(yīng)原理,例如手機(jī)無線充電,它分發(fā)射線圈和接收線圈兩部分,發(fā)射端的電流,通過電磁感應(yīng)原理把能量傳到接收端,從而為手機(jī)充電。大功率無線充電通常使用磁場共振式,例如汽車的無線充電,它由供電設(shè)備和用電設(shè)備兩部分組成,當(dāng)兩個設(shè)備調(diào)整到相同頻率,或者說在一個相同的頻率上共振,即可以相互交換能量。
無線充電起源
無線充電這個說法由來已久,最早的起源是在19世紀(jì)末,著名的電氣工程師及物理學(xué)家尼古拉.特斯拉發(fā)現(xiàn),當(dāng)兩個特斯拉線圈的共振頻率調(diào)整為一致的情況下,兩個線圈可以接受和發(fā)送無線電信號。1897年9月份,特斯拉向美國專利局提交了第一份有關(guān)無線電的專利申請。早先,這種無線電能傳輸技術(shù)都是以km為單位進(jìn)行的遠(yuǎn)距離大功率的電能傳輸,然而,以此為目的而進(jìn)行的實驗都以失敗告終了。
無線充電發(fā)展
到了近代,重新興起無線充電的熱潮是在21世紀(jì)初。2007年,麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊在美國《科學(xué)》雜志的網(wǎng)站上發(fā)表了一項“無線電力”的研究成果,利用電磁波共振原理成功隔空點(diǎn)亮2.6米外的60W燈泡。2011年安利公司富爾頓創(chuàng)新公司在國際消費(fèi)展上推出世界上第一輛無線充電的特斯拉汽車;2012年諾基亞推出了第一款支持無線充電的手機(jī),同年日本推出了可以在道路上邊跑邊充電的汽車;2013年,哈爾濱工業(yè)大學(xué)發(fā)布一米以外的磁共振式無線充電技術(shù)。其實說起來,國內(nèi)很早就在這塊領(lǐng)域進(jìn)行了研究,早在2005年12月比亞迪就申請了非接觸感應(yīng)式充電器專利。2010年8月,全球首個推動無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織——無線充電聯(lián)盟在北京舉行新聞發(fā)布會,隆重宣布將Qi無線充電國際標(biāo)準(zhǔn)引入中國。
無線充電標(biāo)準(zhǔn)
說到無線充電標(biāo)準(zhǔn),無線充電之所以發(fā)展緩慢,很大的一個原因就是因為標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。WPC、PAM和A4WP是世界三大標(biāo)準(zhǔn)組織。
WPC(世界無線充電聯(lián)盟)成立于2008年12月,由多家獨(dú)立公司組成,是世界上首個的無線電源的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織,其使命是為了創(chuàng)造和促進(jìn)市場廣泛采用與所有可再充電電子設(shè)備兼容的國際無線充電標(biāo)準(zhǔn)Qi,這是目前應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)。WPC2010年發(fā)布QI,2012年才推出WPC1.0標(biāo)準(zhǔn),它使用的是磁感應(yīng)無線充電技術(shù)。PAM是寶潔和Powermat Technologies 在2012年創(chuàng)立的,使用的也是磁感應(yīng)無線充電技術(shù),其認(rèn)證品牌是Power2.0。A4WP是由三星和高通在2013年創(chuàng)立的,其認(rèn)證品牌是“Rezence”,它使用的是磁共振無線充電技術(shù)。
QI、PAM、A4WP都致力于成為全球通用的最終標(biāo)準(zhǔn),但目前狀態(tài)應(yīng)該是勢均力敵。而關(guān)于電動汽車的無線充電標(biāo)準(zhǔn),2016年 SAE International( 原譯:美國汽車工程師學(xué)會)推出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) “SAETIRJ2954”,這是電動汽車無線充電方面的第一個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),具有開創(chuàng)性意義。
無線充電的應(yīng)用
一、特斯拉
2016年,特斯拉為Modle S推出了一套專屬的無線充電系統(tǒng)。這套系統(tǒng)是由一家專注于無線充電技術(shù)的公司Evatran提供的,被設(shè)計成類似掃地機(jī)器人的模樣,使用時只要將車輛停在該模塊上,此時固定在地面的充電模塊和車內(nèi)加裝的約16公斤的接收模塊便可以開始工作,為Model S充入電能。
二、奧迪
2017年7月,全新一代奧迪A8在巴塞羅那奧迪全球品牌峰會上完成首秀。奧迪推出插電混動版本的A8 e-tron quattro,無線充電技術(shù)也率先應(yīng)用到上面。使用時,車位處需要事先安裝好無線充電臺,當(dāng)停車入位后,車內(nèi)的電力接收線圈便開始以3.6KW的功率為電池組充電。
三、寶馬
2017年,寶馬為在北美車展上亮相的全新一代BWM 530e iPerformance車型提供一臺3.2千瓦的無線充電系統(tǒng)。寶馬530e搭載9.4千瓦時電池,大概需要3.5個小時就可以充滿。該系統(tǒng)采用電磁感應(yīng)原理。感應(yīng)板中的電磁線圈會產(chǎn)生交變電磁場。汽車停泊在感應(yīng)板上方,交變電磁場使汽車中的線圈產(chǎn)生電流,給電池充電。
四、奔馳
有外媒報道,奔馳將于2018年正式推出首個電動汽車無線充電系統(tǒng),其充電原理與寶馬的感應(yīng)式無線充電保持一致。但目前這項新技術(shù)還處于初級階段,并且會在某些特性上作出妥協(xié)。但是仍然值得我們的期待。
五、其他
1、2012年,沃爾沃利用道路進(jìn)行無線充電。
2、2014年,日本啟用了魔方電動車和無線充電式混合動力巴士。
3、2014年,比亞迪純電動巴士應(yīng)用WAVE無線充電墊。
4、2015年,高通推出 Halo感應(yīng)充電系統(tǒng)。
5、2015年,中興開發(fā)出無線供電系統(tǒng)。
總結(jié)
總體來說,目前汽車無線充電有了一部分應(yīng)用實例,但普遍都是在探索階段。新能源汽車的充電有多種方式,包括充電樁、無線充電、更換電池、移動式充電(邊跑邊沖,處于試驗階段)等多種方式。
無線充電是新能源汽車的其中一種充電方式,它的優(yōu)勢在于
一、充電設(shè)備占地小,便利性高,增大空間利用率;
二、后期維護(hù)成本低;
四、減輕對電網(wǎng)的壓力。
其次,我們也不能忽視其技術(shù)難度,充電效率、損耗及電磁輻射等都是目前沒徹底解決的問題,也是汽車無線充電發(fā)展比較緩慢的原因。
在國內(nèi),電動汽車已成為未來發(fā)展的必然趨勢,那么相對而言,汽車無線充電市場就是一塊大蛋糕,可惜的是,很少有企業(yè)吃得動。社會需求永遠(yuǎn)是推動技術(shù)發(fā)展的動力,不久的將來,汽車無線充電產(chǎn)業(yè)必將煥然一新!
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原文標(biāo)題:特斯拉、寶馬、奔馳、奧迪……紛紛進(jìn)入,這塊汽車無線充電市場的大蛋糕,誰是最終的王者?
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