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無線充電有望解除電動汽車“里程焦慮”
來源:科技日報 時間:2022/10/31 12:50:52 用手機瀏覽

沃爾沃汽車在瑞典測試新的無線充電技術。圖片來源:美國汽車世界媒體

◎實習記者 張佳欣

【科技創新世界潮】

電動汽車推廣的最大障礙之一是充電,或者說是缺乏充電基礎設施。車主們普遍存在著“里程焦慮”,他們擔心電量耗盡并被困在遠離電動汽車充電站的地方。但是,假如汽車充電根本就不需要充電樁呢?

據《日經亞洲》近日發布的一份報告,采用內置無線充電技術的道路已經在日本進行測試,到2025年,可能變成一種實用化設施。

在日本東京建筑公司大林組研究中心,電動汽車能夠在這種道路上以每小時15公里的速度行駛。道路表面下埋入不間斷的電子線圈,電動汽車內部也安裝有單獨的線圈,利用磁場感應,能夠在汽車的線圈中產生電流。路面使用的混凝土用纖維加固,以增加耐用性。24/7全天候運行的無人駕駛巴士將成為這一突破性技術的主要受益者之一。

然而,該報告補充說,這項技術仍遠非完美。它指出,由于傳輸損耗,無線充電不像使用傳統電纜那樣有效。

目前,不只在日本,很多國家和地區的企業和機構已經開展了對電動汽車無線充電的研究,試圖從根本上解決“里程焦慮”問題。

想法并不新鮮

事實上,人們早已習慣了為智能手機無線充電。美國知名科技博客Gizmodo網站9月20日發文稱,全球推動無線充電技術的標準化組織——無線充電聯盟在2008年推出了首個“無線充電”標準QI。第一款廣泛使用的采用QI標準的手機是2012年的諾基亞Lumia 920。

這項技術可以追溯到1894年,當時科學大咖尼古拉·特斯拉在紐約市使用諧振感應耦合實現了白熾燈泡的無線點亮,因此,無線傳輸電力的想法其實并不新鮮。世界許多地方已經安裝或正在籌建示范設施。

2017年,法國一段100米長的路段安裝了無線充電,當汽車在這條“無線公路”上以40公里每小時的速度行駛時,每行駛一公里就可以額外充電約可行駛2公里的電量。車輛在該道路上時速最高可達100公里。

2018年,瑞典一段2公里長的公路安裝了電軌,中心軸上有充電設施。將一種特殊的裝置安裝在電動汽車上,它會掉進電軌凹槽里,在行駛時給汽車充電。這就像我們小時候玩的軌道賽車一樣,只不過是把玩具車換成了真正的汽車。

2020年,以色列在一段600米長的道路上安裝了無線充電電纜。該技術正在進行測試,如果所有測試都成功,將建造成一條18公里長的城市和機場之間的公交車專用道。

今年6月,意大利建造了一條1.05公里的專用無線充電公路,以演示動態無線電力傳輸。這條公路在柏油路面內裝了電線,車輛可以通過特殊的接收器收集電力。當汽車以每小時40公里的速度行駛時,以每行駛1公里即可充電1.5公里路程的速度充電。

2023年,美國底特律將投入使用一段1.6公里長的無線充電道路,這段道路將進行改造,屆時車底安裝了特殊接收器的汽車將能在道路上邊行駛邊充電。

未來還有多遠

與許多其他逐漸進入主流市場的新興技術一樣,車載無線充電目前尚未成熟,仍面臨著許多需要克服的技術問題。

eetasia.com網站報道稱,無線充電的定位并不是要完全取代有線充電,而是要提供便捷的體驗。這指的是,電動車能在公共場所或戶外情況下使用無線充電模式,停車后無需接線即可直接充電,駛離時也無需拔掉充電線;而在戶外使用時,即使在雪、水、粉塵污染等條件下充電也很安全。

文章稱,從電動汽車無線充電的技術角度來看,最大的研發挑戰是安全和大規模生產。

無線充電是以無線方式傳輸電力。就連手機上的低功率5W無線充電也面臨很多安全問題,包括電磁干擾、發熱、金屬異物等。最大的安全威脅是金屬異物,它會吸收電磁能量并劇烈發熱,從而導致災難性后果。電動汽車的充電功率超過手機的一千倍,金屬異物的威脅將更加嚴重。在系統設計中,有必要監測電池兩端之間是否存在有威脅的金屬異物。

大規模生產的問題包括驗證、可靠性和成本。商業化大規模生產中遇到的第一個問題是相關的監管認證。無線充電產品本身就是強大的電磁能量發射器,很難通過相關的電磁干擾法規;系統中的線圈是非常不穩定的部件,其特性會因為生產偏差和溫度等各種因素的干擾而發生變化。系統需要通過調整機制克服線圈因素,以保持其功能運行。大規模生產中最大的問題是成本。目前,電動汽車無線充電系統的成本非常高。

美國媒體汽車世界網站報道稱,包括日產、寶馬和雷諾等汽車制造商在內的眾多參與者,多年來一直在探索無線技術。事實上,寶馬530e感應式充電試點項目被《綠色汽車雜志》評為2020年度綠色汽車技術。然而,它還沒有以任何有意義的方式“起飛”。成本高昂和缺乏標準是阻礙汽車無線充電發展的絆腳石。

總體而言,鑒于節能和發展綠色能源的趨勢大熱,電動汽車無線充電解決方案有望在未來幾年以可觀的速度增長。隨著未來的交通運輸通過顛覆性技術不斷創新,擔心在哪里為電動汽車充電可能很快會成為過去。


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