淺析電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)種類及發(fā)展趨勢(shì)

無線充電的歷史要追溯到1901年，尼古拉·特斯拉在紐約長島建立了無線充電塔——沃登克里弗塔進(jìn)行無線輸電試驗(yàn)，雖然項(xiàng)目最后以失敗告終。一個(gè)世紀(jì)之后，無線充電的研究迎來了新的源動(dòng)力，應(yīng)用范圍也非常廣泛——小到電動(dòng)牙刷、遙控器、智能手機(jī)，大到電動(dòng)汽車、石油鉆塔。各行各業(yè)的巨頭們都紛紛加入到了研發(fā)行列。無線充電的原理無線充電可以分為四種方式：1.電磁感應(yīng)式;2.磁場(chǎng)共振式;3.電場(chǎng)耦合式;4.無線電波式。由于電場(chǎng)耦合和無線電波這兩種方式的傳輸功率較小，目前電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)主要采用電磁感應(yīng)式和磁場(chǎng)共振式。

電磁感應(yīng)式算是目前比較成熟的技術(shù)，很多手機(jī)無線充電、甚至我們常見的電磁爐就是利用的這種原理。初級(jí)線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級(jí)線圈鐘產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。使用時(shí)要求兩個(gè)設(shè)備的距離必須很近，供電距離控制在0mm～10cm左右，而且充電只能對(duì)準(zhǔn)線圈一對(duì)一進(jìn)行。電磁感應(yīng)式無線充電的能量轉(zhuǎn)換率高，傳輸功率范圍較大，能從幾瓦到幾千瓦。

磁場(chǎng)共振式原理與聲波共振類似，只要兩個(gè)介質(zhì)具有相同的共振頻率，就能夠傳遞能量。這種方式的充電距離在電磁感應(yīng)式與無線電波式之間，優(yōu)點(diǎn)是傳輸功率較大，能夠達(dá)到幾千瓦，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行充電，不要求兩個(gè)設(shè)備之間線圈對(duì)應(yīng);缺點(diǎn)就是損耗很高，距離越遠(yuǎn)，傳輸功率越大，損耗也就越大，最麻煩的是必須對(duì)使用的頻段進(jìn)行保護(hù)。

電動(dòng)汽車采用電磁感應(yīng)式或磁場(chǎng)共振式其構(gòu)型基本一致，將充電電纜和反射線圈埋設(shè)在停車位組成供電機(jī)構(gòu)，當(dāng)車輛駛?cè)胪＼囄?，安裝在車輛底部的接收線圈與發(fā)射線圈重合，車輛與充電服務(wù)器建立通訊開始充電，發(fā)射線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，接收線圈產(chǎn)生電流通過逆變器將電能傳遞到電池。

廠商大顯身手

目前無線充電的方式采用電磁感應(yīng)式的居多，以寶馬奔馳為代表，目前在部分車型上進(jìn)行驗(yàn)證，電磁感應(yīng)式的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，傳輸功率較大。但接收線圈和發(fā)射線圈需要對(duì)齊，為了保證對(duì)齊準(zhǔn)確，一般與自動(dòng)泊車相結(jié)合來保證正常充電。相比歐洲廠家，日系車輛更傾向于磁共振式無線充電，磁共振方式傳遞的效率更高，傳遞距離遠(yuǎn)且感應(yīng)線圈可以不需要對(duì)齊，但技術(shù)復(fù)雜，且容易造成輻射可能帶來電磁傷害。

BMW的無線充電技術(shù)

奧迪可升降無線充電技術(shù)

日系方面，豐田公司2014年也加入無線充電的行列，由于無線充電技術(shù)對(duì)位置要求高，豐田專門開發(fā)了一套泊車輔助功能，可在中控顯示屏上顯示發(fā)射線圈的位置，供司機(jī)停車時(shí)瞄準(zhǔn)。

豐田無線充電技術(shù)

本田的無線充電技術(shù)采用磁場(chǎng)共振式，當(dāng)發(fā)射端和接收端有著相同的共振頻率，就能傳遞能量。據(jù)本田宣稱，只要有80%的面積重合，就可以為車輛充電。因此對(duì)于位置要求相對(duì)低，且支持一對(duì)多充電。日產(chǎn)魔方電動(dòng)車采用了可在供電線圈和受電線圈之間提供電力的電磁感應(yīng)方式。即將一個(gè)受電線圈裝置安裝在汽車的底盤上，將另一個(gè)供電線圈裝置安裝在地面，當(dāng)電動(dòng)汽車駛到供電線圈裝置上，受電線圈即可接受到供電線圈的電流，從而對(duì)電池進(jìn)行充電。目前，這套裝置的額定輸出功率為10kW，一般的電動(dòng)汽車可在7-8小時(shí)內(nèi)完成充電。

爭(zhēng)議中發(fā)展，前景無限

從無線電能傳輸被發(fā)明以來，一直就爭(zhēng)議不斷，通古斯大爆炸很多人都懷疑是特斯拉進(jìn)行無線輸電試驗(yàn)導(dǎo)致的。同樣，無線充電技術(shù)在電動(dòng)車上的推廣也存在爭(zhēng)議，傳統(tǒng)汽車廠對(duì)無線充電大多充滿熱情，但Tesla Motor s卻似乎對(duì)無線充電技術(shù)并不感冒，特別是CEO伊隆·馬斯克認(rèn)為無線充電技術(shù)和超級(jí)充電站相比，無線充電屬于一種“低效且低能”的充電方式。

總結(jié)反對(duì)的原因主要出于3個(gè)方面：充電效率不高，峰值效率為90%左右，而傳統(tǒng)充電的效率在95%左右;傳遞功率不夠大，以目前的技術(shù)大多數(shù)傳遞功率一般在10kw以下，在電動(dòng)車輛上無線充電一般為慢充，這個(gè)功率是滿足需求的，另外隨著技術(shù)發(fā)展這個(gè)功率也會(huì)不斷提升;安全性問題，車輛無線充電主要采用電磁方式，存在輻射泄漏的問題。

同樣，無線充電的優(yōu)勢(shì)也十分明顯，尤其是在公共場(chǎng)所停車場(chǎng)：充電設(shè)備占地小、充電便利性高;充電設(shè)施可無人值守、后期維護(hù)成本低;在相同的占地面積下，相比于傳統(tǒng)的充電樁充電，使用無線充電可以充電的電動(dòng)車數(shù)量有所提升，增大了空間利用率?？萍几淖兩?，無線充電技術(shù)作為一種炫酷、便捷的充電方式會(huì)逐漸在電動(dòng)汽車搭載應(yīng)用，而電動(dòng)汽車的走俏也為無線充電技術(shù)開辟了新的市場(chǎng)商機(jī)，我們期待著無線充電技術(shù)在將來能夠大放異彩。