無線技術(shù)：電動車發(fā)展的關(guān)鍵之匙

據(jù)車云網(wǎng)報道，全球目前共擁有大約64,000座電動車充電站，根據(jù)美國的一所研究機(jī)構(gòu)Navigant Research預(yù)計，到2020年，電動車充電站的數(shù)量將增長到200,000座。其還預(yù)計，在未來10年中，充電站設(shè)備的銷售額將增長10倍。

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

　　早在一個世紀(jì)之前，尼古拉·特斯拉就進(jìn)行了無線電力傳輸?shù)脑囼?yàn)。目前無線充電在智能手機(jī)和電動牙刷等小型電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。對于電動車來說，無線充電系統(tǒng)的構(gòu)成包括埋在路面下的能夠產(chǎn)生交變電磁場的感應(yīng)線圈，車底部也需要一個與之對應(yīng)的感應(yīng)線圈，將磁場中的能量傳遞至電池中。

無線充電大門開啟

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

　　近期在巴塞羅那舉辦國際電動汽車報道研討會上有報告指出非常看好無線充電的前景。高通公司位于英國的Halo（光環(huán)）業(yè)務(wù)部近兩年基于85kHz無線充電頻率標(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制造商供應(yīng)這項(xiàng)技術(shù)。

　　據(jù)高通公司業(yè)務(wù)開發(fā)和市場部副總裁Anthony Thomson描述，明年，國際汽聯(lián)舉辦的電動方程式系列賽事中的賽車都將采用該公司研發(fā)的20千瓦無線充電技術(shù)。

　　據(jù)稱，英菲尼迪LE電動車明年也將配備無線充電技術(shù)，其感應(yīng)極板系統(tǒng)將由WiTricity公司提供。

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

　　隨著無線充電技術(shù)時代即將到來，各大零部件廠商與車企紛紛展開合作。例如WiTricity與德爾福及豐田的合作、Evatran與博世的合作、西門子與寶馬合作。通用電氣與電裝也有相關(guān)技術(shù)合作。

“充電車道”成為可能

　　而在無線充電之上，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)，也稱動態(tài)無線充電技術(shù)。

　　雖然無線充電技術(shù)還尚未大面積普及，業(yè)界對動態(tài)無線充電的技術(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“充電車道”，車輛根本無需停下，僅需在這條車道中行駛，便可將電池充滿。

　　目前沃爾沃瑞典測試場中的一條1/4英里長的車道路面下就埋著動態(tài)無線充電技術(shù)所需的相關(guān)感應(yīng)系統(tǒng)。

　　在韓國龜尾市，韓國先進(jìn)科技學(xué)院正在一條長24公里的城市環(huán)路中測試動態(tài)無線充電技術(shù)，試驗(yàn)車隊(duì)為12輛公交車。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)生的磁場強(qiáng)度并不是很精確，甚至有時候會影響到汽車車身中其他的金屬架構(gòu)。該系統(tǒng)在為電動車提供便利的同時，也引發(fā)了安全問題。

　　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，要有效地為電動車進(jìn)行動態(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。這顯然會大幅增加建設(shè)成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。

新系統(tǒng)，動態(tài)無線感應(yīng)充電

　　以上的兩種方案均有其優(yōu)劣勢，而美國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)中采用多個分段線圈，每段線圈均具有一定強(qiáng)度的磁場。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，研究者解釋道，只有在兩端的線圈完全對齊時才能達(dá)到最大傳輸效率，也就是說，大部分情況下該系統(tǒng)對電動車的充電效率會小打折扣。

　　Lukic和他的團(tuán)隊(duì)目前制造了一個功率為0.5千瓦的原型動態(tài)無線感應(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。

動態(tài)無線感應(yīng)充電示意圖