淺析電動汽車無線充電技術種類及發展趨勢

掃IC網小龍

無線充電的歷史要追溯到1901年，尼古拉·特斯拉在紐約長島建立了無線充電塔——沃登克里弗塔進行無線輸電試驗，雖然項目最后以失敗告終。一個世紀之后，無線充電的研究迎來了新的源動力，應用范圍也非常廣泛——小到電動牙刷、遙控器、智能手機，大到電動汽車、石油鉆塔。各行各業的巨頭們都紛紛加入到了研發行列。無線充電的原理無線充電可以分為四種方式：1.電磁感應式；2.磁場共振式；3.電場耦合式；4.無線電波式。由于電場耦合和無線電波這兩種方式的傳輸功率較小，目前電動汽車無線充電技術主要采用電磁感應式和磁場共振式。
電磁感應式算是目前比較成熟的技術，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。初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應在次級線圈鐘產生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉移到接收端。使用時要求兩個設備的距離必須很近，供電距離控制在0mm～10cm左右，而且充電只能對準線圈一對一進行。電磁感應式無線充電的能量轉換率高，傳輸功率范圍較大，能從幾瓦到幾千瓦。
　　磁場共振式原理與聲波共振類似，只要兩個介質具有相同的共振頻率，就能夠傳遞能量。這種方式的充電距離在電磁感應式與無線電波式之間，優點是傳輸功率較大，能夠達到幾千瓦，可以同時對多個設備進行充電，不要求兩個設備之間線圈對應；缺點就是損耗很高，距離越遠，傳輸功率越大，損耗也就越大，最麻煩的是必須對使用的頻段進行保護。
電動汽車采用電磁感應式或磁場共振式其構型基本一致，將充電電纜和反射線圈埋設在停車位組成供電機構，當車輛駛入停車位，安裝在車輛底部的接收線圈與發射線圈重合，車輛與充電服務器建立通訊開始充電，發射線圈產生交變磁場，接收線圈產生電流通過逆變器將電能傳遞到電池。
　　廠商大顯身手
　　目前無線充電的方式采用電磁感應式的居多，以寶馬奔馳為代表，目前在部分車型上進行驗證，電磁感應式的結構相對簡單，傳輸功率較大。但接收線圈和發射線圈需要對齊，為了保證對齊準確，一般與自動泊車相結合來保證正常充電。相比歐洲廠家，日系車輛更傾向于磁共振式無線充電，磁共振方式傳遞的效率更高，傳遞距離遠且感應線圈可以不需要對齊，但技術復雜，且容易造成輻射可能帶來電磁傷害。
日系方面，豐田公司2014年也加入無線充電的行列，由于無線充電技術對位置要求高，豐田專門開發了一套泊車輔助功能，可在中控顯示屏上顯示發射線圈的位置，供司機停車時瞄準。
本田的無線充電技術采用磁場共振式，當發射端和接收端有著相同的共振頻率，就能傳遞能量。據本田宣稱，只要有80%的面積重合，就可以為車輛充電。因此對于位置要求相對低，且支持一對多充電。日產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小時內完成充電。
　　爭議中發展，前景無限
　　從無線電能傳輸被發明以來，一直就爭議不斷，通古斯大爆炸很多人都懷疑是特斯拉進行無線輸電試驗導致的。同樣，無線充電技術在電動車上的推廣也存在爭議，傳統汽車廠對無線充電大多充滿熱情，但Tesla Motor s卻似乎對無線充電技術并不感冒，特別是CEO伊隆·馬斯克認為無線充電技術和超級充電站相比，無線充電屬于一種“低效且低能”的充電方式。
　　總結反對的原因主要出于3個方面：充電效率不高，峰值效率為90%左右，而傳統充電的效率在95%左右；傳遞功率不夠大，以目前的技術大多數傳遞功率一般在10kw以下，在電動車輛上無線充電一般為慢充，這個功率是滿足需求的，另外隨著技術發展這個功率也會不斷提升；安全性問題，車輛無線充電主要采用電磁方式，存在輻射泄漏的問題。
　　同樣，無線充電的優勢也十分明顯，尤其是在公共場所停車場：充電設備占地小、充電便利性高；充電設施可無人值守、后期維護成本低；在相同的占地面積下，相比于傳統的充電樁充電，使用無線充電可以充電的電動車數量有所提升，增大了空間利用率�？萍几淖兩�活，無線充電技術作為一種炫酷、便捷的充電方式會逐漸在電動汽車搭載應用，而電動汽車的走俏也為無線充電技術開辟了新的市場商機，我們期待著無線充電技術在將來能夠大放異彩。