无线充电有望解除电动汽车“里程焦虑”
  • 来源:科技日报
  • 作者:张佳欣
  • 2022-09-27 15:26

不需电桩 边走边充  

沃尔沃汽车在瑞典测试新的无线充电技术。图片来源:美国汽车世界媒体


实习记者 张佳欣

【科技创新世界潮】

  电动汽车推广的最大障碍之一是充电,或者说是缺乏充电基础设施。车主们普遍存在着“里程焦虑”,他们担心电量耗尽并被困在远离电动汽车充电站的地方。但是,假如汽车充电根本就不需要充电桩呢?

  据《日经亚洲》近日发布的一份报告,采用内置无线充电技术的道路已经在日本进行测试,到2025年,可能变成一种实用化设施。

  在日本东京建筑公司大林组研究中心,电动汽车能够在这种道路上以每小时15公里的速度行驶。道路表面下埋入不间断的电子线圈,电动汽车内部也安装有单独的线圈,利用磁场感应,能够在汽车的线圈中产生电流。路面使用的混凝土用纤维加固,以增加耐用性。24/7全天候运行的无人驾驶巴士将成为这一突破性技术的主要受益者之一。

  然而,该报告补充说,这项技术仍远非完美。它指出,由于传输损耗,无线充电不像使用传统电缆那样有效。

  目前,不只在日本,很多国家和地区的企业和机构已经开展了对电动汽车无线充电的研究,试图从根本上解决“里程焦虑”问题。


  想法并不新鲜


  事实上,人们早已习惯了为智能手机无线充电。美国知名科技博客Gizmodo网站9月20日发文称,全球推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟在2008年推出了首个“无线充电”标准QI。第一款广泛使用的采用QI标准的手机是2012年的诺基亚Lumia 920。

  这项技术可以追溯到1894年,当时科学大咖尼古拉·特斯拉在纽约市使用谐振感应耦合实现了白炽灯泡的无线点亮,因此,无线传输电力的想法其实并不新鲜。世界许多地方已经安装或正在筹建示范设施。

  2017年,法国一段100米长的路段安装了无线充电,当汽车在这条“无线公路”上以40公里每小时的速度行驶时,每行驶一公里就可以额外充电约可行驶2公里的电量。车辆在该道路上时速最高可达100公里。

  2018年,瑞典一段2公里长的公路安装了电轨,中心轴上有充电设施。将一种特殊的装置安装在电动汽车上,它会掉进电轨凹槽里,在行驶时给汽车充电。这就像我们小时候玩的轨道赛车一样,只不过是把玩具车换成了真正的汽车。

  2020年,以色列在一段600米长的道路上安装了无线充电电缆。该技术正在进行测试,如果所有测试都成功,将建造成一条18公里长的城市和机场之间的公交车专用道。

  今年6月,意大利建造了一条1.05公里的专用无线充电公路,以演示动态无线电力传输。这条公路在柏油路面内装了电线,车辆可以通过特殊的接收器收集电力。当汽车以每小时40公里的速度行驶时,以每行驶1公里即可充电1.5公里路程的速度充电。

  2023年,美国底特律将投入使用一段1.6公里长的无线充电道路,这段道路将进行改造,届时车底安装了特殊接收器的汽车将能在道路上边行驶边充电。


  未来还有多远


  与许多其他逐渐进入主流市场的新兴技术一样,车载无线充电目前尚未成熟,仍面临着许多需要克服的技术问题。

  eetasia.com网站报道称,无线充电的定位并不是要完全取代有线充电,而是要提供便捷的体验。这指的是,电动车能在公共场所或户外情况下使用无线充电模式,停车后无需接线即可直接充电,驶离时也无需拔掉充电线;而在户外使用时,即使在雪、水、粉尘污染等条件下充电也很安全。

  文章称,从电动汽车无线充电的技术角度来看,最大的研发挑战是安全和大规模生产。

  无线充电是以无线方式传输电力。就连手机上的低功率5W无线充电也面临很多安全问题,包括电磁干扰、发热、金属异物等。最大的安全威胁是金属异物,它会吸收电磁能量并剧烈发热,从而导致灾难性后果。电动汽车的充电功率超过手机的一千倍,金属异物的威胁将更加严重。在系统设计中,有必要监测电池两端之间是否存在有威胁的金属异物。

  大规模生产的问题包括验证、可靠性和成本。商业化大规模生产中遇到的第一个问题是相关的监管认证。无线充电产品本身就是强大的电磁能量发射器,很难通过相关的电磁干扰法规;系统中的线圈是非常不稳定的部件,其特性会因为生产偏差和温度等各种因素的干扰而发生变化。系统需要通过调整机制克服线圈因素,以保持其功能运行。大规模生产中最大的问题是成本。目前,电动汽车无线充电系统的成本非常高。

  美国媒体汽车世界网站报道称,包括日产、宝马和雷诺等汽车制造商在内的众多参与者,多年来一直在探索无线技术。事实上,宝马530e感应式充电试点项目被《绿色汽车杂志》评为2020年度绿色汽车技术。然而,它还没有以任何有意义的方式“起飞”。成本高昂和缺乏标准是阻碍汽车无线充电发展的绊脚石。

  总体而言,鉴于节能和发展绿色能源的趋势大热,电动汽车无线充电解决方案有望在未来几年以可观的速度增长。随着未来的交通运输通过颠覆性技术不断创新,担心在哪里为电动汽车充电可能很快会成为过去。



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