美國的一個研究團(tuán)隊成功讓無線充電的功率達(dá)到120千瓦

如今市面上出售的手機(jī)無線充電器功率在 7.5 瓦左右，而最近，美國的一個研究團(tuán)隊成功讓無線充電的功率達(dá)到120千瓦。他們希望將來能讓電動車在十五分鐘內(nèi)充滿電，甚至在路上邊開邊充電。

最先進(jìn)的電子元件管理著系統(tǒng)各部件之間安全高效的電力流動。圖片來源：Genevieve Martin，美國能源部橡樹嶺國家實驗室

美國能源部橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory，簡稱ORNL）的研究人員展示了一種120千瓦的電動車無線充電系統(tǒng)，其功率達(dá)到原有技術(shù)的6倍，并且在充電時間上進(jìn)一步接近加油站的速度和便利性。

該無線系統(tǒng)以 97% 的效率傳輸 120 千瓦的電力，可以與傳統(tǒng)的有線大功率快速充電器相媲美。實驗演示了電力在兩個磁線圈之間 6 英寸（約合 15 厘米）的氣隙間傳輸，給電池組充電。

ORNL 的研究人員制造并演示了世界上第一個 20 千瓦的無線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)改良，可用于商業(yè)運(yùn)輸卡車等機(jī)動車輛。ORNL 電力電子和電機(jī)團(tuán)隊的項目負(fù)責(zé)人 Veda Galigekere 認(rèn)為“與先前的演示保持相同，或做出更小的進(jìn)步以鼓勵商業(yè)應(yīng)用很是重要”。

他說：“我們使用有限元和電路分析來開發(fā)新的協(xié)同優(yōu)化方法，在確保系統(tǒng)不過熱或造成任何安全問題的同時，解決線圈設(shè)計問題，并保證傳輸過程中的任何功率損失都達(dá)到最小?！?/p>

為了達(dá)到 120 千瓦，ORNL 團(tuán)隊創(chuàng)新設(shè)計了一種新的線圈，與最新的碳化硅電力電子設(shè)備共同優(yōu)化，開發(fā)出輕便而緊湊的系統(tǒng)：從電網(wǎng)中獲取電能并將其轉(zhuǎn)換為高頻交流電，高頻交流電產(chǎn)生磁場，通過氣隙傳輸電能；電能被次級線圈接收后，轉(zhuǎn)換回直流電并存儲在車輛的電池中。

ORNL 研究人員使用計算機(jī)模擬來設(shè)計產(chǎn)生無線電力傳輸所需磁場的線圈。圖片來源：Genevieve Martin，美國能源部橡樹嶺國家實驗室

該項演示推進(jìn)了能源部極快充電的目標(biāo)，即開發(fā)一種輸出功率能夠達(dá)到 350 至 400 千瓦的系統(tǒng)，并將電動汽車的充電時間減少到 15 分鐘或更短。

ORNL 能源與環(huán)境科學(xué)實驗室副主任 Moe Khaleel 說：“這一突破顯著推進(jìn)了所需的技術(shù)進(jìn)步，通過增加電動汽車行駛里程、改善充電便捷性，來鼓勵人們使用電動汽車，并且為支持國家的經(jīng)濟(jì)成功提供了節(jié)能的移動系統(tǒng)。”

ORNL 的研究人員將繼續(xù)探索創(chuàng)新，力爭將電力傳輸水平提高到 200 千瓦，直至 350 千瓦，同時精進(jìn)動態(tài)無線充電技術(shù)。動態(tài)系統(tǒng)能夠通過安裝在道路下面的無線充電墊自動給車輛充電，需要更高功率的充電系統(tǒng)來最小化動態(tài)充電的成本和復(fù)雜性?！拔覀兊哪繕?biāo)是實現(xiàn)高速動態(tài)充電，”Galigekere 說。