无线充电技术的诞生,让电动车看到了突破瓶颈的希望。
如果你还认为无线充电仅存在于理论上,那就OUT了,如今特斯拉、VOLVO、奥迪和宝马等传统汽车企业都已经开始研发或测试旗下电动车的无线充电系统。
而全球通讯以及IT界的新贵们也发现了这个可以分食新能源车产业的机会,大张旗鼓地将触手伸向了为电动车进行无线充电的新领域。
头孢先来说说特斯拉。其实,作为世界领先的电动汽车生产商,特斯拉自己并没搞定无线充电,不过Evatran公司在今年帮它们拿出了解决方案。
这款名为Plugless Power的感应式无线充电板专为特斯拉Model S设计,而且它可兼容特斯拉的充电系统。
不只是少了一条线
从有线到无线充电,Plugless Power减少的并不仅仅是几根连接线而已。这套系统一共包括两部分,一块充电板和一个适配器。充电板置于地上或停车位处,通过线缆与电源相连;而适配器则需要专业人士安装在电动车底部。简单来说就是通过适配器接受充电板的电力,实现无线充电。
▲Plugless Power系统示意图
安装完成后,用户只需将车停到充电板上就可充电,每小时充电量可供行驶20英里,充满Model S约要10到12小时,取决于电池容量。如果没有车库,系统还能安装到户外,因为它防雨水,能经受的温度范围约-18度到50度。另外,无线充电系统不会影响正常充电,所以可以同时用两种方式充电。
▲灰色部分为安装在车身的适配器
无线充电如何实现?
目前,无线充电大概有三种传输方式:电磁感应式、无线电波式和磁场共振式。Plugless Power用的就是电磁感应式。不过,总体来说它们的基本原理都是一样的,就是利用交变电磁场的电磁感应,来实现能量的无线传输。
三种方式各有所长,但无线电波式由于功率低、能耗高、可行性差。所以,在电动汽车界,电磁感应式和磁场共振式是目前最为合适的技术。
▲上面这幅图中的①即为充电墙盒,它主要负责将高频电转换为交流电。随后交流电传输至嵌入地面的充电板②,产生感应磁场,使车内的充电板④中出现感应电流。
其中,电磁感应无线充电技术可以算是目前比较成熟的技术了,像很多手机的无线充电、甚至我们常见的电磁炉就是利用这种技术。而它的原理也很简单,就是我们初中物理学的电磁感应(通过磁通量的变化来产生电动势)。
▲手机的无线充电
但是,它可能只是一种过渡的解决方案,因为该技术要求电源发射设备和接受设备近距离接触,目前一个充电点只能充一个设备,也无法做到透过一定厚度的障碍物进行充电。
▲电磁共振式无线充电示意图
而可实现远距离、一对多充电的磁场共振式则被认为代表了未来的趋势。它的原理是利用电磁感应现象,加上共振的原理,来提升无线充电的效率。简单的说,就是接受线圈和发射线圈处于一个相同的共振频率来传输能量。
待解决的问题有哪些?
首先,传输效率是所有无线充电都面临的问题。因为,对于电动车这样充电功率更大的“电器”来说,电能转换为无线电波,再由无线电波转换成电能,这两次转换都会损失不少的能量。
其次,电磁相容也是无线充电需要解决的技术瓶颈之一。因为电磁波很容易产生洩漏,当大功率的车用无线充电设备运行时,也会对周围的生物和电子设备产生影响,甚至会危害人体健康。而利用封闭的自动智慧化车库安装无线充电设备是解决电磁相容比较好的途径,不过成本也确实不菲。
还有哪些典型案例?
其实,在无线充电的规划和静态还是动态充电的选择上,国内外车企则各有不同。
沃尔沃:利用道路进行无线充电
事实上,沃尔沃早在2012年就开始启动一个名叫“电网道路系统”的项目,并在瑞典Hällered的测试中心建设了一条长约400米的测试道路,该道路内部铺设了电缆。
▲沃尔沃研制道路无线充电系统
当测试卡车经过这段道路时,车辆会同电缆自动展开连接,750V的直流电将对车辆进行充电。
高通:Halo的感应充电系统
在2015年4月22日的FormulaE电动方程式锦标赛上,高通就展示了自己研发的Halo无线汽车充电技术。
▲只需要将车停放在Halo的充电板上即可充电,不过不是为方程式赛车充电(它们比赛中连换电车都不用,直接换车),展示车仅为宝马i8安全车
只要将车开到充电垫的正上方,当充电线圈对齐之后,电流便会开始输送到汽车当中。如果汽车和垫子之间存在外来物体,系统还可自动暂停充电。
比亚迪:WAVE无线充电垫
比亚迪早在2005年12月就申请了非接触感应式充电器专利。在2014年7月卖给犹他大学一辆40英尺的纯电动巴士,这款巴士就装配着最新的WAVE无线充电垫。
▲比亚迪K7(可无线充电)