汽车无线充电规格趋于统一 高通和东芝开发出供电线圈

日经BP社 综合报道

“无线充电是提高纯电动汽车价值的关键技术之一,其探讨的重点正(从标准)转向如何在市场导入”,日本经济产业省制造产业局汽车课电池与新技术室长ITS推进室长吉田健一郎在2014年5月24日召开的纯电动汽车国际学会“EVTeC & APE Japan 2014”上这样说道。

事实上,将无线充电系统推向市场必不可少的标准制定工作已接近尾声。在日本负责纯电动汽车无线充电系统标准化工作的业界团体“宽带无线论坛(BWF)”的WPT标准开发分会副主任佐佐木邦彦介绍说,“2015~2016年,各汽车厂商将开始推出无线充电功能。因此我们正加紧工作,争取在2014年内制定出标准”。

庆幸的是,过去存在争论的无线电力传输频率方面,业内达成了一致,决定采用85kHz。推进“SAE J2954”标准制定的美国汽车工程师协会(SAE)于2013年11月宣布采用85kHz,日本企业也“将85kHz列为第一候选”(佐佐木)。

高通开发出通过组合2个圆形线圈

随着纯电动汽车无线充电系统标准的确定,各企业开始积极公布以实用化为前提开发的技术。

美国高通公司开发出了通用性强的供电线圈。该公司主导无线充电业务的AnthonyThomson(高通欧洲公司业务开发兼营销副总)指出:“无线充电最重要的是确保通用性,这也是我们的开发重点。”

估计各汽车厂商会在纯电动汽车上配备各种受电线圈。因此就必须要有能够吸收差异、互相通用的供电线圈。Thomson指出:“在家里充电的话,使用汽车厂商自主设计的供电线圈没什么问题。但设在便利店及公共设施等的停车场的供电线圈必须具备通用性。”

高通开发出了通过组合2个圆形线圈来确保通用性的技术(图1)。其特点是将2个线圈部分重叠。Thomson介绍说,“采用这种形状的理由是,能够应对受电线圈的不同形状以及供受电线圈的各种位置关系等很多情况”。

图1:使用1种供电线圈以确保通用性。高通开发出了将2个线圈部分重叠配置的供电线圈(a)。通过使2个线圈的电流相位错开,可以控制耦合强度。(图为本站根据高通的资料绘制而成)

具体来说,就是通过控制2个线圈的电流的相位差来改变耦合强度。比如,如果供电线圈与受电线圈之间的距离较远,就通过提高耦合强度来锐化峰值。这样虽然电力传输范围缩小,但能够延长电力传输距离。反之,如果线圈间的距离短,则能容许较大的横向错位。

Thomson表示,“高通会向SAE等机构推荐新开发的供电线圈,促使他们将其写入标准”。高通的电力传输技术采用磁共振方式,最大输出功率为20kW。

东芝开发出螺线管线圈

东芝则在大力开发85kHz无线充电的受电线圈。该公司通过改进线圈形状,在供电线圈与受电线圈相距17cm的情况下,也能以约89%的效率进行无线充电。当水平方向的错位达到25cm时,也能实现85.2%的电力传输效率。东芝采用的电力传输技术与高通一样,是磁共振方式。不过,目前还不确定东芝与高通的方式是否具有通用性。

东芝开发的受电板由螺线管线圈、2个铁氧体芯、共振用电容器等组成(图2)。受电板的尺寸为40cm×60cm,铁氧体芯采用厚度为5mm的产品。还同时开发出了将线圈收到的电波转变成电力的电路。体积为5.3L,重量为6.5kg。

图2:利用螺线管线圈,延长电力传输距离。东芝通过调整螺线管线圈的形状,开发出了供电线圈与受电线圈相距17cm时、能够以约89%的传输效率无线充电的技术(a、b)。(图为本站根据东芝的资料绘制而成)

该受电板的输出功率为7kW,是有线充电系统的2倍以上,因此可使充电时间减半。该项目的开发负责人尾林秀一(东芝研发中心无线系统研究室)指出:“要想普及无线充电,必须使其相对于有线充电有明显优势。使用无线充电的话,普通充电也应该达到7kW的输出功率。”

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