巨头们大力研发 无线充电能否给电动汽车带来春天?

飞天众智 综合报道

无线充电的历史要追溯到1901年,尼古拉·特斯拉在纽约长岛建立了无线充电塔——沃登克里弗塔进行无线输电试验,虽然项目最后以失败告终。一个世纪之后,无线充电的研究迎来了新的源动力,应用范围也非常广泛——小到电动牙刷、遥控器、智能手机,大到电动汽车、石油钻塔。各行各业的巨头们都纷纷加入到了研发行列。 无线充电的原理无线充电可以分为四种方式:1.电磁感应式;2.磁场共振式;3.电场耦合式;4.无线电波式。 由于电场耦合和无线电波这两种方式的传输功率较小,目前电动汽车无线充电技术主要采用电磁感应式和磁场共振式。

电磁感应式算是目前比较成熟的技术,很多手机无线充电、甚至我们常见的电磁炉就是利用的这种原理。初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈钟产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。使用时要求两个设备的距离必须很近,供电距离控制在0mm~10cm左右,而且充电只能对准线圈一对一进行。电磁感应式无线充电的能量转换率高,传输功率范围较大,能从几瓦到几千瓦。

电磁感应式算是目前比较成熟的技术,很多手机无线充电、甚至我们常见的电磁炉就是利用的这种原理。初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈钟产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。使用时要求两个设备的距离必须很近,供电距离控制在0mm~10cm左右,而且充电只能对准线圈一对一进行。电磁感应式无线充电的能量转换率高,传输功率范围较大,能从几瓦到几千瓦。 磁场共振式原理与声波共振类似,只要两个介质具有相同的共振频率,就能够传递能量。这种方式的充电距离在电磁感应式与无线电波式之间,优点是传输功率较大,能够达到几千瓦,可以同时对多个设备进行充电,不要求两个设备之间线圈对应;缺点就是损耗很高,距离越远,传输功率越大,损耗也就越大,最麻烦的是必须对使用的频段进行保护。

电动汽车采用电磁感应式或磁场共振式其构型基本一致,将充电电缆和反射线圈埋设在停车位组成供电机构,当车辆驶入停车位,安装在车辆底部的接收线圈与发射线圈重合,车辆与充电服务器建立通讯开始充电,发射线圈产生交变磁场,接收线圈产生电流通过逆变器将电能传递到电池。

电动汽车采用电磁感应式或磁场共振式其构型基本一致,将充电电缆和反射线圈埋设在停车位组成供电机构,当车辆驶入停车位,安装在车辆底部的接收线圈与发射线圈重合,车辆与充电服务器建立通讯开始充电,发射线圈产生交变磁场,接收线圈产生电流通过逆变器将电能传递到电池。 

厂商大显身手 

目前无线充电的方式采用电磁感应式的居多,以宝马奔驰为代表,目前在部分车型上进行验证,电磁感应式的结构相对简单,传输功率较大。但接收线圈和发射线圈需要对齐,为了保证对齐准确,一般与自动泊车相结合来保证正常充电。相比欧洲厂家,日系车辆更倾向于磁共振式无线充电,磁共振方式传递的效率更高,传递距离远且感应线圈可以不需要对齐,但技术复杂,且容易造成辐射可能带来电磁伤害。

BMW的无线充电技术

BMW的无线充电技术

奥迪可升降无线充电技术

奥迪可升降无线充电技术

日系方面, 丰田公司2014年也加入无线充电的行列,由于无线充电技术对位置要求高,丰田专门开发了一套泊车辅助功能,可在中控显示屏上显示发射线圈的位置,供司机停车时瞄准。

丰田无线充电技术

丰田无线充电技术

本田的无线充电技术采用磁场共振式,当发射端和接收端有着相同的共振频率,就能传递能量。据本田宣称,只要有80%的面积重合,就可以为车辆充电。因此对于位置要求相对低,且支持一对多充电。 日产魔方电动车采用了可在供电线圈和受电线圈之间提供电力的电磁感应方式。即将一个受电线圈装置安装在汽车的底盘上,将另一个供电线圈装置安装在地面,当电动汽车驶到供电线圈装置上,受电线圈即可接受到供电线圈的电流,从而对电池进行充电。目前,这套装置的额定输出功率为10kW,一般的电动汽车可在7-8小时内完成充电。 

争议中发展,前景无限

从无线电能传输被发明以来,一直就争议不断,通古斯大爆炸很多人都怀疑是特斯拉进行无线输电试验导致的。同样,无线充电技术在电动车上的推广也存在争议,传统汽车厂对无线充电大多充满热情,但Tesla Motors却似乎对无线充电技术并不感冒,特别是CEO伊隆·马斯克认为无线充电技术和超级充电站相比,无线充电属于一种“低效且低能”的充电方式。 

总结反对的原因主要出于3个方面:充电效率不高,峰值效率为90%左右,而传统充电的效率在95%左右;传递功率不够大,以目前的技术大多数传递功率一般在10kw以下,在电动车辆上无线充电一般为慢充,这个功率是满足需求的,另外随着技术发展这个功率也会不断提升;安全性问题,车辆无线充电主要采用电磁方式,存在辐射泄漏的问题。 

同样,无线充电的优势也十分明显,尤其是在公共场所停车场:充电设备占地小、充电便利性高;充电设施可无人值守、后期维护成本低;在相同的占地面积下,相比于传统的充电桩充电,使用无线充电可以充电的电动车数量有所提升,增大了空间利用率。 科技改变生活,无线充电技术作为一种炫酷、便捷的充电方式会逐渐在电动汽车搭载应用,而电动汽车的走俏也为无线充电技术开辟了新的市场商机,我们期待着无线充电技术在将来能够大放异彩。

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