電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)哪家強？多數在路上

　　現在大家手里的電子小玩意很多，時(shí)不時(shí)就有同事跑一圈借各種充電器的情況。對于電動(dòng)車(chē)這樣的大家伙，目前由于各家廠(chǎng)商標準不一，實(shí)際上也是各種接口并存，那么有沒(méi)有比同一接口標準更方便的方法來(lái)給多種電動(dòng)車(chē)充電呢?這就是我們今天說(shuō)到的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)。

　　Q1：無(wú)線(xiàn)充電有哪些方式?原理是什么?

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

　　實(shí)際上現在劃分的無(wú)線(xiàn)充電類(lèi)型有好些種，比如感應式、共振式、微波傳輸式等等，不過(guò)總體來(lái)說(shuō)，它們的基本原理都是一樣的，就是利用交變電磁場(chǎng)的電磁感應，來(lái)實(shí)現能量的無(wú)線(xiàn)傳輸。

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

　　共振式則是著(zhù)名的麻省理工目前在開(kāi)發(fā)的一類(lèi)充電技術(shù)，說(shuō)起來(lái)也不復雜，他們利用電磁感應現象，加上共振的原理，能夠提升無(wú)線(xiàn)充電的效率，共振傳輸的距離比普通感應式更遠一些，而麻省理工目前正在進(jìn)行小型化的研究——對于車(chē)長(cháng)好幾米的電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，這方面的技術(shù)壓力倒不是太大。

　　微波傳輸此前更多出現在科幻電影或者小說(shuō)里面，實(shí)際上它也是無(wú)線(xiàn)電力傳輸的一個(gè)很好的方式，只不過(guò)受到發(fā)送功率等方面的限制，并未大規模實(shí)用化。微波傳輸的最大好處就是傳輸距離遠，甚至可以實(shí)現航天器與地面之間的能量傳輸，同時(shí)還可以實(shí)現定向傳輸(發(fā)射天線(xiàn)有方向性)，未來(lái)前景值得期待。

　　Q2：無(wú)線(xiàn)充電的好處有哪些?

　　A：不需要攜帶電纜，利于多種接口標準的統一

　　無(wú)線(xiàn)充電的第一個(gè)好處就是，沒(méi)有線(xiàn)了，看起來(lái)像是廢話(huà)，但是想想那些到處找充電器或者數據線(xiàn)的同學(xué)們，這樣實(shí)實(shí)在在的好處一點(diǎn)都不是廢話(huà)。另外，無(wú)線(xiàn)充電在硬件方面的標準更容易統一，畢竟說(shuō)服各家廠(chǎng)商把有線(xiàn)充電的接口都統一并不容易——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(wú)線(xiàn)制式卻只有那么幾種。

　　Q3：有待解決的問(wèn)題有哪些?

　　A：傳輸效率，電磁兼容都是實(shí)現工程化需要解決的問(wèn)題

　　傳輸效率是所有無(wú)線(xiàn)充電都面臨的問(wèn)題，對于電動(dòng)車(chē)這樣充電功率更大的“電器”來(lái)說(shuō)更是如此——電能首先轉換為無(wú)線(xiàn)電波，再由無(wú)線(xiàn)電波轉換成電能，這兩次轉換都會(huì )損失不少的能量——這與本身就是綠色、環(huán)保的電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，似乎顯得有些格格不入。

　　電磁兼容也是無(wú)線(xiàn)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，當大功率的車(chē)用無(wú)線(xiàn)充電設備運行時(shí)，也會(huì )對周?chē)纳锖碗娮釉O備產(chǎn)生影響，甚至會(huì )危害人體健康，在大家談輻射色變的今天是很敏感的話(huà)題，所以這方面如何處理也是電動(dòng)車(chē)無(wú)線(xiàn)充電實(shí)現工程化需要解決的問(wèn)題。汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，往往也會(huì )進(jìn)行電磁兼容方面的的測試，而無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)顯然提出了更高的要求。利用封閉的自動(dòng)智能化車(chē)庫安裝無(wú)線(xiàn)充電設備是解決電磁兼容比較好的途徑，不過(guò)成本也確實(shí)不菲。

　　此外無(wú)線(xiàn)充電還是會(huì )面臨電氣標準等方面的問(wèn)題，也是需要工程師和汽車(chē)廠(chǎng)商需要去解決的，不過(guò)相信關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題解決之后，這些問(wèn)題在大趨勢下也會(huì )迎刃而解。

　　小結：盡管現在電動(dòng)車(chē)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(shí)間，不過(guò)各國工程師對于相關(guān)的基礎技術(shù)也沒(méi)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，繼續推動(dòng)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的研發(fā)，我們也會(huì )對于新能源技術(shù)的最新進(jìn)展繼續關(guān)注。

　　在設備智能化的今天，電力能源是首要選擇，但伴隨的問(wèn)題是續航會(huì )受到影響。手機和電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)都在絞盡腦汁解決這個(gè)問(wèn)題，有創(chuàng )業(yè)公司利用手機面板吸收太陽(yáng)能來(lái)增加續航，而對于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，除了在充電站插上充電線(xiàn)外，還有什么選擇?從國外車(chē)企來(lái)看，特斯拉、沃爾沃、奧迪、寶馬、奔馳等傳統汽車(chē)都已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)或測試旗下電動(dòng)車(chē)的無(wú)線(xiàn)充電系統。全球通訊以及IT界的新貴們也將“觸角”伸向了電動(dòng)車(chē)無(wú)線(xiàn)充電的新領(lǐng)域。在無(wú)線(xiàn)充電的規劃和靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)充電的選擇上，國內外車(chē)企則各有不同。

　　一、沃爾沃

　　沃爾沃的答案是利用道路進(jìn)行無(wú)線(xiàn)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利用公路給電動(dòng)汽車(chē)充電，通過(guò)將兩個(gè)電源線(xiàn)鋪設在公路上，電動(dòng)車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)便可獲得電力供應。這項技術(shù)的核心在于汽車(chē)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(chē)不必走在電纜的中央，但必須時(shí)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(cháng)的軌道，用一輛卡車(chē)進(jìn)行測試。未來(lái)，當電動(dòng)汽車(chē)需要充電時(shí)，必須安裝無(wú)線(xiàn)發(fā)射器讓道路感知，然后經(jīng)過(guò)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適合在高速路上實(shí)行，如果未來(lái)成真，人們出遠門(mén)的時(shí)候就不用擔心電力問(wèn)題。

　　利用公路地表進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電很可能是未來(lái)的發(fā)展方向，相比地面上的設施，它的好處是不需要占用地面空間，可減少建設、維護成本。汽車(chē)不需要停下來(lái)進(jìn)行充電，可持續駕駛。和 Tesla 大力推動(dòng)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(dòng)汽車(chē)打造一個(gè)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(chǎng)商建立自己的充電設施，有利于推動(dòng)自家電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)售。不過(guò)它需要面對很多普及的問(wèn)題，比如公路建設、設計問(wèn)題、集電器、電動(dòng)汽車(chē)的支持等。就像無(wú)人駕駛一樣，這是一個(gè)浩大的工程，短期內還難以實(shí)現。

　　據瑞典日報5月6日報道，瑞典成為歐洲首個(gè)大規模試驗電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的國家。參與測試的電動(dòng)汽車(chē)將達20輛，并主要用于市政活動(dòng)。所測試的電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)為電磁感應式技術(shù)。目前關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)無(wú)統一標準。該測試項目受瑞典能源署資助，以期早日制定統一的歐洲標準。想必這也會(huì )給電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)帶來(lái)一定的推動(dòng)作用。

　　二、高通

　　在2015年4月22日的Formula E電動(dòng)方程式錦標賽上，高通就展示了自己研發(fā)的Halo無(wú)線(xiàn)汽車(chē)充電技術(shù)。以下是科技網(wǎng)站ArsTechnica所進(jìn)行的體驗。高通用作技術(shù)展示的車(chē)型是一對略有改裝的寶馬i8混合動(dòng)力汽車(chē)。i8是Formula E錦標賽的安全車(chē)(當賽道出現事故或異常時(shí)用以引導賽車(chē)和限制車(chē)速)，在3月份的邁阿密站上首次亮相。

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

　　高通Halo的感應充電系統實(shí)際上是個(gè)相對直接明了的構想。想要了解它的工作方式，你首先可以想象出一個(gè)變壓器：它由兩個(gè)鐵氧體組成，兩者的旁邊還各有一個(gè)電線(xiàn)線(xiàn)圈。一般來(lái)講，這兩個(gè)部分是連接在一起的。交流電會(huì )在第一個(gè)線(xiàn)圈中被轉換成磁場(chǎng)，隨后再被第二個(gè)線(xiàn)圈轉換成直流電。而高通Halo卻將兩個(gè)鐵氧體分離開(kāi)來(lái)，并讓系統跨越空氣間隔實(shí)現最大功率傳輸。

　　和智能手機一樣，汽車(chē)獲得無(wú)線(xiàn)充電的方式非常簡(jiǎn)單。你只要將車(chē)開(kāi)到充電墊的正上方，當充電線(xiàn)圈對齊之后，電流便會(huì )開(kāi)始輸送到汽車(chē)當中。如果汽車(chē)和墊子之間存在外來(lái)物體，系統還可自動(dòng)暫停充電。

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

　　Halo的無(wú)線(xiàn)充電器被放置在了車(chē)尾的位置，它看上去是一個(gè)比機頂盒稍大一些的金屬盒子，并連接著(zhù)幾條橙色的電線(xiàn)。至于另一半的充電器，自然就在汽車(chē)的下方。感應充電其實(shí)是可以作用于移動(dòng)中的車(chē)輛的，之前就有工廠(chǎng)使用這種技術(shù)來(lái)對機器人和貨車(chē)進(jìn)行充電。Davison表示，Halo目前已經(jīng)具備了半動(dòng)態(tài)充電的能力，可在最高30mph的速度下進(jìn)行電能傳輸。他將出租車(chē)看作是這種技術(shù)的理想受眾，當排隊等客時(shí)，這些車(chē)輛同時(shí)還能獲得充電。

　　三、日產(chǎn)無(wú)線(xiàn)充電汽車(chē)

　　日產(chǎn)魔方電動(dòng)車(chē)：采用了可在供電線(xiàn)圈和受電線(xiàn)圈之間提供電力的電磁感應方式。即將一個(gè)受電線(xiàn)圈裝置安裝在汽車(chē)的底盤(pán)上，將另一個(gè)供電線(xiàn)圈裝置安裝在地面，當電動(dòng)汽車(chē)駛到供電線(xiàn)圈裝置上，受電線(xiàn)圈即可接受到供電線(xiàn)圈的電流，從而對電池進(jìn)行充電。目前，這套裝置的額定輸出功率為 10kW，一般的電動(dòng)汽車(chē)可在7-8小時(shí)內完成充電。

　　日本無(wú)線(xiàn)充電式混合動(dòng)力巴士：電磁感應式，供電線(xiàn)圈是埋入充電臺的混凝土中的。車(chē)開(kāi)上充電臺后，當車(chē)載線(xiàn)圈對準供電線(xiàn)圈后(重合)，車(chē)內的儀表板上有一個(gè)指示燈會(huì )亮，司機按一下充電按鈕，就開(kāi)始充電。

　　三、中興

　　中興通訊的無(wú)線(xiàn)供電系統是通過(guò)非接觸的電磁感應方式進(jìn)行電力傳輸。當充電車(chē)輛在充電停車(chē)位停泊后，就能自動(dòng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入充電場(chǎng)的通信網(wǎng)絡(luò )，建立起地面系統和車(chē)載系統的通信鏈路，并完成車(chē)輛鑒權和其他相關(guān)信息交換。充電位也可以通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)的方式和云服務(wù)中心進(jìn)行互聯(lián)。一旦出現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(guò)程安全可靠。最重要的是，無(wú)線(xiàn)充電系統在車(chē)輛運行時(shí)完全不工作，即使車(chē)輛在上面駛過(guò)，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(chē)無(wú)線(xiàn)充 電技術(shù)。中興通訊企業(yè)戰略部門(mén)主管George Sun表示，公司已在國內同20多個(gè)城市簽署協(xié)議，將為公共交通運輸提供無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)。Sun稱(chēng)：“到目前為止，我們獲得了非常積極的回應。公司為當地政 府解決了電動(dòng)汽車(chē)最為頭疼的充電問(wèn)題。”2015年，中興計劃在50-100個(gè)中國城市進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的預商用嘗試。并且，Sun表示，中興通訊正與幾 家中外汽車(chē)制造商就無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)車(chē)輛洽談合作，但拒絕進(jìn)行詳細說(shuō)明。

　　四、比亞迪

　　比亞迪早在2005年12月就申請了非接觸感應式充電器專(zhuān)利。在2014年7月賣(mài)給猶他大學(xué)一輛40英尺的純電動(dòng)巴士，這款巴士就裝配著(zhù)最新的WAVE無(wú)線(xiàn)充電墊。

　　五、奧迪

　　針對無(wú)線(xiàn)充電中存在的傳輸效率問(wèn)題，奧迪提出了一個(gè)不同的解決方案，他們開(kāi)發(fā)出了一種可升降的無(wú)線(xiàn)充電系統，其最大的特點(diǎn)就是可以讓供電線(xiàn)圈更靠近車(chē)輛底部的受電線(xiàn)圈，實(shí)現了超過(guò)90%的電力傳輸效率，這種方式能夠讓一些高底盤(pán)的SUV在充電時(shí)保證更好的充電效率。奧迪的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)僅需要用戶(hù)將停車(chē)位上安置一塊配置線(xiàn)圈和逆變器(AC/AC)充電板，并連接至電網(wǎng)，當車(chē)輛停在電板上時(shí)，充電過(guò)程會(huì )自動(dòng)開(kāi)啟。

　　這種充電的原理是充電板內的交變磁場(chǎng)將3.3千瓦的交變電流感應至集成在車(chē)內次級線(xiàn)圈的空氣層中，實(shí)現電網(wǎng)電流逆向并輸入到車(chē)輛的充電系統中。當電池組充滿(mǎn)電時(shí)，充電將自動(dòng)中止。感應式無(wú)線(xiàn)充電所需的充電時(shí)間與電纜充電所需的充電時(shí)間大致相同，而且用戶(hù)可以隨時(shí)中斷充電并使用車(chē)輛。奧迪的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)效率超過(guò)90%，不受譬如雨雪或結冰等天氣因素的影響。同時(shí)，交變磁場(chǎng)只有當車(chē)輛在充電板上方時(shí)才會(huì )產(chǎn)生，并且不對人體或動(dòng)物構成傷害。未來(lái)利用感應線(xiàn)圈的充電原理，奧迪電動(dòng)汽車(chē)不僅可以在駛入車(chē)位后自動(dòng)開(kāi)始充電，甚至可以在設有感應線(xiàn)圈的公路上，一邊行駛一邊充電。

　　六、特斯拉

　　在19世紀90年代，尼古拉·特斯拉發(fā)明了“特斯拉線(xiàn)圈”，能夠通過(guò)空氣傳播電力，開(kāi)啟了無(wú)線(xiàn)式電力傳播的時(shí)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(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，并推出了世界上第一輛無(wú)線(xiàn)充電的特斯拉汽車(chē)。目前，特斯拉希望能在各個(gè)大城市中建立起一張張相互連接的充電網(wǎng)，以解決電動(dòng)車(chē)很容易出現的電力不足問(wèn)題。