電動汽車無線充電技術(shù)哪家強？多數(shù)在路上

　　現(xiàn)在大家手里的電子小玩意很多，時不時就有同事跑一圈借各種充電器的情況。對于電動車這樣的大家伙，目前由于各家廠商標(biāo)準(zhǔn)不一，實際上也是各種接口并存，那么有沒有比同一接口標(biāo)準(zhǔn)更方便的方法來給多種電動車充電呢?這就是我們今天說到的無線充電技術(shù)。

　　Q1：無線充電有哪些方式?原理是什么?

　　A：常見的有感應(yīng)式，共振式和微波傳輸式等形式，都利用電磁感應(yīng)原理

　　實際上現(xiàn)在劃分的無線充電類型有好些種，比如感應(yīng)式、共振式、微波傳輸式等等，不過總體來說，它們的基本原理都是一樣的，就是利用交變電磁場的電磁感應(yīng)，來實現(xiàn)能量的無線傳輸。

　　感應(yīng)式的無線電能傳輸算是目前比較成熟的技術(shù)，很多手機無線充電、甚至我們常見的電磁爐就是利用的這種原理。由于數(shù)碼設(shè)備空間小，接收線圈也小，加上充電設(shè)備功率小，所以通常充電的距離近(甚至需要與充電座接觸)，不過相對電磁輻射也小。

　　共振式則是著名的麻省理工目前在開發(fā)的一類充電技術(shù)，說起來也不復(fù)雜，他們利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，加上共振的原理，能夠提升無線充電的效率，共振傳輸?shù)木嚯x比普通感應(yīng)式更遠一些，而麻省理工目前正在進行小型化的研究——對于車長好幾米的電動車來說，這方面的技術(shù)壓力倒不是太大。

　　微波傳輸此前更多出現(xiàn)在科幻電影或者小說里面，實際上它也是無線電力傳輸?shù)囊粋€很好的方式，只不過受到發(fā)送功率等方面的限制，并未大規(guī)模實用化。微波傳輸?shù)淖畲蠛锰幘褪莻鬏斁嚯x遠，甚至可以實現(xiàn)航天器與地面之間的能量傳輸，同時還可以實現(xiàn)定向傳輸(發(fā)射天線有方向性)，未來前景值得期待。

　　Q2：無線充電的好處有哪些?

　　A：不需要攜帶電纜，利于多種接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一

　　無線充電的第一個好處就是，沒有線了，看起來像是廢話，但是想想那些到處找充電器或者數(shù)據(jù)線的同學(xué)們，這樣實實在在的好處一點都不是廢話。另外，無線充電在硬件方面的標(biāo)準(zhǔn)更容易統(tǒng)一，畢竟說服各家廠商把有線充電的接口都統(tǒng)一并不容易——在手機這方面就比較明顯，各家的充電器都不太一樣，但是無線制式卻只有那么幾種。

　　Q3：有待解決的問題有哪些?

　　A：傳輸效率，電磁兼容都是實現(xiàn)工程化需要解決的問題

　　傳輸效率是所有無線充電都面臨的問題，對于電動車這樣充電功率更大的“電器”來說更是如此——電能首先轉(zhuǎn)換為無線電波，再由無線電波轉(zhuǎn)換成電能，這兩次轉(zhuǎn)換都會損失不少的能量——這與本身就是綠色、環(huán)保的電動車來說，似乎顯得有些格格不入。

　　電磁兼容也是無線充電需要解決的技術(shù)瓶頸之一，眾所周知，電磁波很容易產(chǎn)生泄漏，當(dāng)大功率的車用無線充電設(shè)備運行時，也會對周圍的生物和電子設(shè)備產(chǎn)生影響，甚至?xí)：θ梭w健康，在大家談輻射色變的今天是很敏感的話題，所以這方面如何處理也是電動車無線充電實現(xiàn)工程化需要解決的問題。汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中，往往也會進行電磁兼容方面的的測試，而無線充電技術(shù)顯然提出了更高的要求。利用封閉的自動智能化車庫安裝無線充電設(shè)備是解決電磁兼容比較好的途徑，不過成本也確實不菲。

　　此外無線充電還是會面臨電氣標(biāo)準(zhǔn)等方面的問題，也是需要工程師和汽車廠商需要去解決的，不過相信關(guān)鍵技術(shù)問題解決之后，這些問題在大趨勢下也會迎刃而解。

　　小結(jié)：盡管現(xiàn)在電動車由于電池等關(guān)鍵部件的技術(shù)障礙距離普及還有一段時間，不過各國工程師對于相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)也沒有放棄研究。前不久TDK剛和麻省理工(MIT)下屬的公司簽署合作協(xié)議，繼續(xù)推動無線充電技術(shù)的研發(fā)，我們也會對于新能源技術(shù)的最新進展繼續(xù)關(guān)注。

　　在設(shè)備智能化的今天，電力能源是首要選擇，但伴隨的問題是續(xù)航會受到影響。手機和電動汽車行業(yè)都在絞盡腦汁解決這個問題，有創(chuàng)業(yè)公司利用手機面板吸收太陽能來增加續(xù)航，而對于電動汽車來說，除了在充電站插上充電線外，還有什么選擇?從國外車企來看，特斯拉、沃爾沃、奧迪、寶馬、奔馳等傳統(tǒng)汽車都已經(jīng)開始研發(fā)或測試旗下電動車的無線充電系統(tǒng)。全球通訊以及IT界的新貴們也將“觸角”伸向了電動車無線充電的新領(lǐng)域。在無線充電的規(guī)劃和靜態(tài)還是動態(tài)充電的選擇上，國內(nèi)外車企則各有不同。

　　一、沃爾沃

　　沃爾沃的答案是利用道路進行無線充電。在瑞典，沃爾沃集團、瑞典電力公司 Alstom、瑞典能源局正在共同合作測試?yán)霉方o電動汽車充電，通過將兩個電源線鋪設(shè)在公路上，電動車經(jīng)過時便可獲得電力供應(yīng)。這項技術(shù)的核心在于汽車得搭載集電器，集電器與公路上的電纜連接，利用直流電充電。汽車不必走在電纜的中央，但必須時速大于 60 公里。

　　沃爾沃已經(jīng)在瑞典的 H llered 測試中心建立了一條 1/4 英里長的軌道，用一輛卡車進行測試。未來，當(dāng)電動汽車需要充電時，必須安裝無線發(fā)射器讓道路感知，然后經(jīng)過加密信號激活充電功能。由于對速度有要求，沃爾沃的這一充電系統(tǒng)適合在高速路上實行，如果未來成真，人們出遠門的時候就不用擔(dān)心電力問題。

　　利用公路地表進行無線充電很可能是未來的發(fā)展方向，相比地面上的設(shè)施，它的好處是不需要占用地面空間，可減少建設(shè)、維護成本。汽車不需要停下來進行充電，可持續(xù)駕駛。和 Tesla 大力推動超級充電網(wǎng)絡(luò)一樣，沃爾沃的這一舉措同樣是為了給電動汽車打造一個良好的充電網(wǎng)絡(luò)。目前的公用充電站還做不到高效、便利，廠商建立自己的充電設(shè)施，有利于推動自家電動汽車的銷售。不過它需要面對很多普及的問題，比如公路建設(shè)、設(shè)計問題、集電器、電動汽車的支持等。就像無人駕駛一樣，這是一個浩大的工程，短期內(nèi)還難以實現(xiàn)。

　　據(jù)瑞典日報5月6日報道，瑞典成為歐洲首個大規(guī)模試驗電動汽車無線充電技術(shù)的國家。參與測試的電動汽車將達20輛，并主要用于市政活動。所測試的電動汽車無線充電技術(shù)為電磁感應(yīng)式技術(shù)。目前關(guān)于電動汽車無線充電技術(shù)無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。該測試項目受瑞典能源署資助，以期早日制定統(tǒng)一的歐洲標(biāo)準(zhǔn)。想必這也會給電動汽車無線充電技術(shù)帶來一定的推動作用。

　　二、高通

　　在2015年4月22日的Formula E電動方程式錦標(biāo)賽上，高通就展示了自己研發(fā)的Halo無線汽車充電技術(shù)。以下是科技網(wǎng)站ArsTechnica所進行的體驗。高通用作技術(shù)展示的車型是一對略有改裝的寶馬i8混合動力汽車。i8是Formula E錦標(biāo)賽的安全車(當(dāng)賽道出現(xiàn)事故或異常時用以引導(dǎo)賽車和限制車速)，在3月份的邁阿密站上首次亮相。

　　高通Halo部門高級副總裁Graeme Davison表示，公司對于感應(yīng)式充電的興趣原本集中在個人電子應(yīng)用上。他們位于瑞士的研究部門開發(fā)了一種高功率的感應(yīng)充電技術(shù)，但研究人員卻找不到它的用武之地。而如今被電動汽車所采用之后，Halo所面臨的問題是這種原本為智能手機所構(gòu)想的技術(shù)能否在提高強度之后為汽車服務(wù)。

　　高通Halo的感應(yīng)充電系統(tǒng)實際上是個相對直接明了的構(gòu)想。想要了解它的工作方式，你首先可以想象出一個變壓器：它由兩個鐵氧體組成，兩者的旁邊還各有一個電線線圈。一般來講，這兩個部分是連接在一起的。交流電會在第一個線圈中被轉(zhuǎn)換成磁場，隨后再被第二個線圈轉(zhuǎn)換成直流電。而高通Halo卻將兩個鐵氧體分離開來，并讓系統(tǒng)跨越空氣間隔實現(xiàn)最大功率傳輸。

　　和智能手機一樣，汽車獲得無線充電的方式非常簡單。你只要將車開到充電墊的正上方，當(dāng)充電線圈對齊之后，電流便會開始輸送到汽車當(dāng)中。如果汽車和墊子之間存在外來物體，系統(tǒng)還可自動暫停充電。

　　我們都知道，手機無線充電的充電速度非常慢，那換到電池容量大得多的電動汽車身上，充電速度會不會更慢呢?讓人意外的是，情況并非如此。實際上，傳導(dǎo)充電的效率和有線充電差不多。“由于交流電到直流電的轉(zhuǎn)換和充電接口的低效率等因素，傳統(tǒng)充電的充電效率大約是95%，”Davison說，“而無線充電目前是 90%。”在使用這種技術(shù)時，充電速度的限制實際在于汽車能夠接受多少電能，而這套系統(tǒng)可兼容3.3kW(13A ，220V)和6.6kW(20A，220V)兩種電源供應(yīng)。

　　Halo的無線充電器被放置在了車尾的位置，它看上去是一個比機頂盒稍大一些的金屬盒子，并連接著幾條橙色的電線。至于另一半的充電器，自然就在汽車的下方。感應(yīng)充電其實是可以作用于移動中的車輛的，之前就有工廠使用這種技術(shù)來對機器人和貨車進行充電。Davison表示，Halo目前已經(jīng)具備了半動態(tài)充電的能力，可在最高30mph的速度下進行電能傳輸。他將出租車看作是這種技術(shù)的理想受眾，當(dāng)排隊等客時，這些車輛同時還能獲得充電。

　　三、日產(chǎn)無線充電汽車

　　日產(chǎn)魔方電動車：采用了可在供電線圈和受電線圈之間提供電力的電磁感應(yīng)方式。即將一個受電線圈裝置安裝在汽車的底盤上，將另一個供電線圈裝置安裝在地面，當(dāng)電動汽車駛到供電線圈裝置上，受電線圈即可接受到供電線圈的電流，從而對電池進行充電。目前，這套裝置的額定輸出功率為 10kW，一般的電動汽車可在7-8小時內(nèi)完成充電。

　　日本無線充電式混合動力巴士：電磁感應(yīng)式，供電線圈是埋入充電臺的混凝土中的。車開上充電臺后，當(dāng)車載線圈對準(zhǔn)供電線圈后(重合)，車內(nèi)的儀表板上有一個指示燈會亮，司機按一下充電按鈕，就開始充電。

　　三、中興

　　中興通訊的無線供電系統(tǒng)是通過非接觸的電磁感應(yīng)方式進行電力傳輸。當(dāng)充電車輛在充電停車位停泊后，就能自動通過無線接入充電場的通信網(wǎng)絡(luò)，建立起地面系統(tǒng)和車載系統(tǒng)的通信鏈路，并完成車輛鑒權(quán)和其他相關(guān)信息交換。充電位也可以通過有線或者無線的方式和云服務(wù)中心進行互聯(lián)。一旦出現(xiàn)充電和受電的任何隱患，地面充電模塊將立即停止充電并報警，確保充電過程安全可靠。最重要的是，無線充電系統(tǒng)在車輛運行時完全不工作，即使車輛在上面駛過，或者在雷雨等惡劣天氣情況下，也能確保安全。

　　2015年2月12日消息，據(jù)路透社報道，中國智能手機制造商中興通訊的一名高管透露，公司計劃在今明兩年各投資15億元和20億元，共35億元研發(fā)汽車無線充 電技術(shù)。中興通訊企業(yè)戰(zhàn)略部門主管George Sun表示，公司已在國內(nèi)同20多個城市簽署協(xié)議，將為公共交通運輸提供無線充電技術(shù)。Sun稱：“到目前為止，我們獲得了非常積極的回應(yīng)。公司為當(dāng)?shù)卣?府解決了電動汽車最為頭疼的充電問題。”2015年，中興計劃在50-100個中國城市進行無線充電技術(shù)的預(yù)商用嘗試。并且，Sun表示，中興通訊正與幾 家中外汽車制造商就無線充電技術(shù)車輛洽談合作，但拒絕進行詳細說明。

　　四、比亞迪

　　比亞迪早在2005年12月就申請了非接觸感應(yīng)式充電器專利。在2014年7月賣給猶他大學(xué)一輛40英尺的純電動巴士，這款巴士就裝配著最新的WAVE無線充電墊。

　　五、奧迪

　　針對無線充電中存在的傳輸效率問題，奧迪提出了一個不同的解決方案，他們開發(fā)出了一種可升降的無線充電系統(tǒng)，其最大的特點就是可以讓供電線圈更靠近車輛底部的受電線圈，實現(xiàn)了超過90%的電力傳輸效率，這種方式能夠讓一些高底盤的SUV在充電時保證更好的充電效率。奧迪的無線充電技術(shù)僅需要用戶將停車位上安置一塊配置線圈和逆變器(AC/AC)充電板，并連接至電網(wǎng)，當(dāng)車輛停在電板上時，充電過程會自動開啟。

　　這種充電的原理是充電板內(nèi)的交變磁場將3.3千瓦的交變電流感應(yīng)至集成在車內(nèi)次級線圈的空氣層中，實現(xiàn)電網(wǎng)電流逆向并輸入到車輛的充電系統(tǒng)中。當(dāng)電池組充滿電時，充電將自動中止。感應(yīng)式無線充電所需的充電時間與電纜充電所需的充電時間大致相同，而且用戶可以隨時中斷充電并使用車輛。奧迪的無線充電技術(shù)效率超過90%，不受譬如雨雪或結(jié)冰等天氣因素的影響。同時，交變磁場只有當(dāng)車輛在充電板上方時才會產(chǎn)生，并且不對人體或動物構(gòu)成傷害。未來利用感應(yīng)線圈的充電原理，奧迪電動汽車不僅可以在駛?cè)胲囄缓笞詣娱_始充電，甚至可以在設(shè)有感應(yīng)線圈的公路上，一邊行駛一邊充電。

　　六、特斯拉

　　在19世紀(jì)90年代，尼古拉·特斯拉發(fā)明了“特斯拉線圈”，能夠通過空氣傳播電力，開啟了無線式電力傳播的時代。在“2011年國際消費電子展”上，美國安利公司旗下子公司富爾頓創(chuàng)新公司展示了無線充電技術(shù)，并推出了世界上第一輛無線充電的特斯拉汽車。目前，特斯拉希望能在各個大城市中建立起一張張相互連接的充電網(wǎng)，以解決電動車很容易出現(xiàn)的電力不足問題。