更智能的電動(dòng)車(chē)無(wú)線充電技術(shù)展望

全球目前共擁有大約64,000座電動(dòng)車(chē)充電站，根據(jù)美國(guó)的一所研究機(jī)構(gòu)Navigant Research預(yù)計(jì)，到2020年，電動(dòng)車(chē)充電站的數(shù)量將增長(zhǎng)到200,000座。其還預(yù)計(jì)，在未來(lái)10年中，充電站設(shè)備的銷(xiāo)售額將增長(zhǎng)10倍。

不過(guò)，隨著新技術(shù)無(wú)線充電的誕生，許多電動(dòng)車(chē)支持者更偏向于這類(lèi)充電方式。僅需將電動(dòng)車(chē)停在裝有感應(yīng)充電板的地面上，電動(dòng)車(chē)便可進(jìn)行充電。相比線纜式充電的確便利了不少。

早在一個(gè)世紀(jì)之前，尼古拉·特斯拉就進(jìn)行了無(wú)線電力傳輸?shù)脑囼?yàn)。目前無(wú)線充電在智能手機(jī)和電動(dòng)牙刷等小型電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。對(duì)于電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，無(wú)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(chǎng)的感應(yīng)線圈，車(chē)底部也需要一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的感應(yīng)線圈，將磁場(chǎng)中的能量傳遞至電池中。

無(wú)線充電技術(shù)展望

預(yù)見(jiàn)到無(wú)線充電技術(shù)的普及趨勢(shì)，SAE正在致力于更新其J2954無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)，目前規(guī)定的無(wú)線充電頻率為85kHz。

近期在巴塞羅那舉辦國(guó)際電動(dòng)汽車(chē)報(bào)道研討會(huì)（International Electric Vehicle Symposium）上有報(bào)告指出非?？春脽o(wú)線充電的前景。高通公司位于英國(guó)的Halo（光環(huán)）業(yè)務(wù)部近兩年基于85kHz無(wú)線充電頻率標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，其目標(biāo)在2016年年底前向多家汽車(chē)制造商供應(yīng)這項(xiàng)技術(shù)。

據(jù)高通公司業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)部副總裁Anthony Thomson描述，明年，國(guó)際汽聯(lián)舉辦的電動(dòng)方程式系列賽事中的賽車(chē)都將采用該公司研發(fā)的20千瓦無(wú)線充電技術(shù)。

據(jù)稱(chēng)，英菲尼迪LE電動(dòng)車(chē)（與日產(chǎn)聆風(fēng)類(lèi)似）明年也將配備無(wú)線充電技術(shù)，其感應(yīng)極板系統(tǒng)將由WiTricity公司提供。

“無(wú)線充電技術(shù)潛力巨大”，沃爾沃電力推進(jìn)系統(tǒng)部門(mén)副總裁Lennart Stegland表示：“無(wú)線充電是一項(xiàng)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(tái)相關(guān)的法規(guī)用以完善無(wú)線充電制度。

隨著無(wú)線充電技術(shù)時(shí)代即將到來(lái)，各大零部件廠商與車(chē)企紛紛展開(kāi)合作。例如WiTricity與德?tīng)柛＜柏S田的合作、Evatran與博世的合作、西門(mén)子與寶馬合作。通用電氣與電裝也有相關(guān)技術(shù)合作。

邊行駛邊充電

而在無(wú)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(chēng)動(dòng)態(tài)無(wú)線充電技術(shù)。

雖然無(wú)線充電技術(shù)還尚未大面積普及，業(yè)界對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)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(xué)目前研究的一個(gè)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(chē)道”，車(chē)輛根本無(wú)需停下，僅需在這條車(chē)道中行駛，便可將電池充滿。

目前沃爾沃瑞典測(cè)試場(chǎng)中的一條1/4英里長(zhǎng)的車(chē)道路面下就埋著動(dòng)態(tài)無(wú)線充電技術(shù)所需的相關(guān)感應(yīng)系統(tǒng)。

在韓國(guó)龜尾市（Gumi），韓國(guó)先進(jìn)科技學(xué)院（Korea Advanced Institute of Science and Technology）正在一條長(zhǎng)24公里的城市環(huán)路中測(cè)試動(dòng)態(tài)無(wú)線充電技術(shù)，試驗(yàn)車(chē)隊(duì)為12輛公交車(chē)。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(chē)輛。

這項(xiàng)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(chǎng)強(qiáng)度并不是很精確，甚至有時(shí)候會(huì)影響到汽車(chē)車(chē)身中其他的金屬架構(gòu)。該系統(tǒng)在為電動(dòng)車(chē)提供便利的同時(shí)，也引發(fā)了安全問(wèn)題。

而奧克蘭大學(xué)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(guò)，要有效地為電動(dòng)車(chē)進(jìn)行動(dòng)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(huì)大幅增加建設(shè)成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。

更智能的動(dòng)態(tài)無(wú)線感應(yīng)充電

以上的兩種方案均有其優(yōu)劣勢(shì)，而美國(guó)Lukic大學(xué)和北卡州立大學(xué)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(gè)分段線圈，每段線圈均具有一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)。將這些分段線圈串聯(lián)后，則能產(chǎn)生相同強(qiáng)度的電流。

車(chē)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(shí)現(xiàn)共振效應(yīng)，從而讓傳輸功率提升了400%。

不過(guò)，研究者解釋道，只有在兩端的線圈完全對(duì)齊時(shí)才能達(dá)到最大傳輸效率，也就是說(shuō)，大部分情況下該系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)車(chē)的充電效率會(huì)小打折扣。

Lukic和他的團(tuán)隊(duì)目前制造了一個(gè)功率為0.5千瓦的原型動(dòng)態(tài)無(wú)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。