德国科学家开发出新型电动汽车感应充电装置

科技部 综合报道

电线正逐渐淡出人们的日常生活。无绳电话、无线鼠标、无线耳机已不鲜见,无线充电的电动牙刷、智能手机正成为新宠。信息可通过无线电传输,而电能也可以通过电磁感应来传递。近年来,电动汽车专家们正研究电动汽车的无线充电装置。传统的接触式充电当遭遇雨雪、泥泞等天气条件或路况时,有触电风险,相比之下非接触式充电更为舒适和安全。弗劳恩霍夫集成系统和元器件研究所(IISB)的专家们将电磁感应式充电视为未来充电装置的发展方向之一。

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电磁感应式充电的原理如同平衡变压器,每一条输送电流的导线都产生磁场,而磁场本身可发电,如果两根导线的磁场方向一致,就可将电能进行无线传输,目前已应用于电动牙刷和智能手机充电器、感应电炉等。

工业界与科技界在电动车感应充电研究方面已合作多年。现有的做法是在车身底部安装感应线圈,把充电装置埋在地下。但由于车距地面达15厘米,要求线圈的功率和体积都要很大,会推高成本。此外,动物或其他物体都可能干扰电力传输,如猫会被充电时微热的地板所吸引,更危险的是口香糖、香烟包装纸等含金属成分的纸张,在车下或被风吹到车下的感应充电表面会立刻升温以致自燃。

为此,弗劳恩霍夫的专家们开发出一种前置充电装置,将感应源安装在充电桩上,车辆驶入时可微微触碰感应源,这样所需线圈的直径就由80厘米显著减小到10厘米。该系统的能效更高、成本更低,充电过程也少受其他因素干扰。由塑料制成的充电桩约齐腰高,接触到车体后自动向后移动,若触力过大,则向下折叠落回地面,车身不会因此受损,汽车几乎可无障碍驶过。若车未能准确停在中轴正对充电桩的位置,桩内纵向重叠的感应线圈与车牌后部的横向叠合线圈之间也可实现电力传输,且不受车的体积和高度影响。

IISB的专家们从事电动车研究已有12年,并于2年前开始研究感应充电。期间,专家团队建立了覆盖电力电子、电磁场仿真、电磁感应电流分布等领域的全面知识体系。线圈的设计十分重要,决定着磁场的方向和强度。为将交流电阻降到最低,他们设计了一种由多个薄而彼此绝缘的小线圈构成的线圈组。目前,他们开发的原型机传输能力达3千瓦,能效高达95%,现有电动汽车车型一夜间即可充满电。他们未来的研究目标一是继续提高充电功率,以配合电池技术的发展,二是继续降低充电站成本,当前充电桩与电动汽车是捆绑销售,只有当成本降到合适程度,这一充电技术才能成为大众产品。

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