比充電樁還快 詳解快速無線充電技術(shù)

想象一下如果你可以坐在車?yán)锊粍?，在不到一小時(shí)內(nèi)就能完成以前插入式充電4-7個(gè)小時(shí)的工作，那會是多美好。很遙遠(yuǎn)么?其實(shí)不是。Momentum Dynamics公司(以下簡稱MD公司)正在悄然把這種感應(yīng)式的充電技術(shù)帶到乘用車和商用車上。

Momentum Dynamics無線充電原型車

MD公司CEO AndyDaga透露幾乎所有乘用車、商用車車企都在積極推進(jìn)該技術(shù)。很顯然，能快充的電動車更實(shí)用，日產(chǎn)聆風(fēng)采用的峰值功率50千瓦的CHAdeMO快充可以在一小時(shí)內(nèi)充滿(半小時(shí)充80%)，而電池更大的特斯拉ModelS也能在其超級充電站(官方數(shù)據(jù)峰值功率可達(dá)130千瓦)里用不到兩小時(shí)充滿。

而MD公司的家用無線充電設(shè)備在原型機(jī)上能提供峰值功率10千瓦(50A/240V)。它完全不需要人來操作，安全可靠，而且電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場可以“穿過”冰甚至水泥。設(shè)在公共場所的原型機(jī)則已經(jīng)測得了高達(dá)50千瓦的峰值功率。不過經(jīng)過多次試驗(yàn)，公司認(rèn)為25千瓦是“最佳功率”，并將它設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這樣的數(shù)據(jù)，家用型無線充電器可以為續(xù)航里程小于160公里的電動車半小時(shí)充80%，和當(dāng)前主流的直流快充性能不相上下。

工作原理

MD公司的感應(yīng)無線充電技術(shù)其實(shí)很原始，最早可追溯至尼古拉·特斯拉還健在的年代。技術(shù)手段無非是在地上和車上分別裝一個(gè)感應(yīng)線圈，只不過外形上要設(shè)計(jì)得足夠?qū)嵱们易銐騼?yōu)雅。這些看起來如同大號甜甜圈的線圈在MD公司副總裁BruceLong的設(shè)計(jì)下不僅厚度很薄而且效率很高。

據(jù)Daga介紹，他的充電系統(tǒng)將電磁場牢牢控制在其應(yīng)用范圍以內(nèi)，不會影響到周圍金屬物體，比如車上的金屬部件，這大大提高了其高功率充電時(shí)的效率。 “25千瓦連續(xù)充電時(shí)整個(gè)系統(tǒng)效率可達(dá)91%，”Daga介紹稱，“我們未來還可繼續(xù)講效率提高至93%。這效率是充到電池的功率比上墻上插座的功率。”

布置在底盤的感應(yīng)線圈

經(jīng)過長達(dá)五年的開發(fā)、專利注冊、試制品測試等等，MD公司成功做到了充電時(shí)不對周圍金屬加熱、而且充電速度可以和插入式相媲美，同時(shí)成本也沒有太多增長。這項(xiàng)技術(shù)也已經(jīng)通過了國際電磁污染標(biāo)準(zhǔn)，對任何動物都沒有傷害。為了未來大規(guī)模商業(yè)普及，MD公司也開發(fā)了防止并排充電的兩臺車互相干擾的解決方案。

“這其實(shí)是一種近場通訊，”Daga說，“它采用了無線輸電中存在的電磁場送電的同時(shí)進(jìn)行信息交流。”這項(xiàng)技術(shù)主要解決的問題就是多車同時(shí)充電時(shí)所產(chǎn)生的信號互串干擾，這種漏洞極有可能為黑客攻擊提供渠道。MD公司也正在考慮把該技術(shù)注冊為專利。包括這項(xiàng)技術(shù)在內(nèi)的多項(xiàng)“幕后”技術(shù)是真正讓MD公司走在無線充電前沿的法寶，而不僅僅是充電速度快。

至少目前有一家神秘車企正在評估MD的技術(shù)，并有可能讓其成為供應(yīng)商。電動車會在開發(fā)階段就根據(jù)MD的無線充電技術(shù)預(yù)先做好配置，在經(jīng)銷商那里隨時(shí)可以讓客戶選裝。MD目前正在測試的零售產(chǎn)品將在一年內(nèi)成型，今后車主只需要買一個(gè)接收端放在車上就可以隨時(shí)使用，像目前的2級充電器一樣。

可能MD不一定是未來的第一家無線充電公司，但5-10千瓦的功率(根據(jù)家庭用電線路調(diào)整)在目前尚屬最快。Daga預(yù)計(jì)，今后MD公司的產(chǎn)品將有四分之三供給商用車，四分之一供給家用車，但后者會逐漸增長。針對目前的形勢，Daga認(rèn)為每個(gè)車企都同時(shí)在多種技術(shù)上下注，但最終無線充電勝出只是個(gè)時(shí)間問題。到目前為止，特斯拉還并沒發(fā)布任何關(guān)于該技術(shù)的研究，但其他車企，比如豐田，就在和MD的一個(gè)重要競爭對手，發(fā)跡于美國麻省理工大學(xué)的 WiTricity合作做相關(guān)開發(fā)。事實(shí)上WiTricity的客戶還包括日產(chǎn)、寶馬和本田。與MD公司不同的是，WiTricity公司的技術(shù)更加高端，采用了磁場共振方式送電。能量發(fā)送裝置和能量接收裝置在一個(gè)特定的頻率上共振就可以進(jìn)行彼此的能量交換。它一個(gè)重要的優(yōu)勢就是不需要像MD公司那種電磁感應(yīng)式充電必須“對接到位”，同時(shí)它還允許發(fā)送和接受裝置采用不同的尺寸，增加了產(chǎn)品的通用性和延伸性。特別是對車載接收器來說，如果能縮小尺寸，那車企就不用擔(dān)心車輛配重所引起的各類麻煩。

電動車發(fā)展勢不可擋

自動充電絕對是個(gè)新的增長點(diǎn)。就比如近日大眾公司推出的精致而復(fù)雜的自動充電機(jī)械手。這或許是日耳曼式的工程驕傲，但他們過于復(fù)雜，價(jià)格也過高。與此同時(shí)，車企其實(shí)一直努力從根本上甩掉充電線和充電插頭，毫無疑問自動充電機(jī)械手并不符合這種訴求。汽車界目前對這項(xiàng)技術(shù)面臨著一個(gè)兩難的境地：一方面，一向保守的車企們往往不愿意走得太快;但另一方面，他們也怕某些公司提前把它商業(yè)化后，車企將無路可走。

雖然很多人都仍對電動車的發(fā)展持觀望態(tài)度，但近期高盛公司做出的題為《汽車時(shí)代的顛覆性新紀(jì)元》的研究報(bào)告預(yù)言到2025年，全球四分之一的車型將會是插電混動或純電動車。換句話說，在總量達(dá)1.2億臺車中，插電混動或純電動的體量將達(dá)到三千萬臺。同時(shí)由于目前該領(lǐng)域的主推力量來自政策和法規(guī)，高盛公司也預(yù)測未來十年中會有一個(gè)業(yè)態(tài)模式的轉(zhuǎn)變，充電方式必然會有新的解決方案出現(xiàn)。“汽車業(yè)必須張開雙臂接納技術(shù)變革，迫切程度遠(yuǎn)超以往。”高盛公司在報(bào)告中如是說。

另一個(gè)來自摩根士丹利的報(bào)告則對未來更為看好，同樣也是依據(jù)對政策的預(yù)測進(jìn)行的未來展望。該報(bào)告預(yù)計(jì)十年后，美國車市上將有四分之一的新車銷售屬于電驅(qū)動產(chǎn)品，相比如今的1%，這個(gè)數(shù)字的確十分樂觀。Daga說，哪怕現(xiàn)實(shí)只有這個(gè)數(shù)字的一小部分，至少也會有越來越多的電動車需要充電。