电动公路新进展:能量转化达到95%,可满足大巴充电

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早在 1890 年,34 岁的尼古拉·特斯拉(NikolaTesla)就已经进行了无线传播电力的研究。可为什么直到今天,特斯拉的 Elon Musk 仍然选择在插入式的充电方式“超级充电站”上投资超过 1 亿美元呢?

长相撩人的尼古拉·特斯拉

答案很简单,尼古拉的无线充电技术还没能发展到可以为汽车充电的地步。尼古拉的研究利用了两条原理,其中之一是感应耦合——给初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应可在次级线圈中产生一定的电流,两个线圈之间没有任何物理接触。这项技术在变压器、交流电动机和小型家电上(比如笔记本电脑和电动牙刷)应用的非常好。

问题在于尼古拉所利用的第二条原理——磁共振,这项技术能将感应耦合放大到更高的功率水平,其关键就是将两个线圈的磁场调整到相同的频率,或者说在一个特定的频率上共振。这才是无线充电技术能否用于电动汽车的关键。

在意大利的热那亚和都灵,依照这个原理建设的充电系统已经为 30 多辆电动公交车供电超过十年。这些电动公交车每次在公交站点停留时,埋藏在路底的线圈可以为公交车的电池充 10% 到 15% 的电力。该系统的德国制造商 Conductix-Wampfler 声称,该系统的能量转换率达 95% 且不会受到天气的影响,电池寿命也因充电周期频繁而更长久,并且公交车的地板是绝缘材质,防止磁场干扰起搏器或其他电子设备。犹他州立大学也在开发一个类似的系统,由联邦运输管理局提供种子基金。

韩国科学技术研究院(KAIST)研发了一种电动公交车,在低于 50 英里的时速行驶时不需要停下充电。以下是它的工作原理图:

这个无线充电系统标志着无线充电技术朝着终极目标又近了一步:在电动车行驶的同时为它们充电。2013 年 8 月,KAIST 在韩国龟尾市推出了第一条真正的电动公路,两辆电动公交车在这条 15 英里长的电动公路上行驶,其中 5%到 15%的路段下埋藏着充电带,用来给行驶中的电动公交车充电。这种做法能有效降低能量损耗,KAIST 希望下一步将这项技术推广到更多的公交车上。

如今越来越多的电动车出现在汽车市场上,如何为这些电动汽车高效、方便地供电已经成为不容忽视的问题,无数电动汽车制造商和能源供应商都把建设电动汽车充电站提上了议事日程。但是想象一下,如果有这样一条电动公路,能为所有以 70 英里时速行驶的电动汽车自动充电,这将会是怎样一副情景?电动汽车的电池将更小、更轻、更便宜。当然,所消耗的电力成本和基础设施建设的费用将以公路收费的方式向车主收取。

这个听起来无限美好的未来需要多久才能实现呢?无线充电领导者 WiTricity 公司的 CTO Katie Hall 预计,这项技术将在 2020 年之前落地,并可能先应用于公交专线,例如校园公交或机场线。

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