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电动汽车“隔空充电”不是梦

作者/来源:CNEV
2012-02-06 00:00:00

  在电动汽车行业,充电难始终是一个绕不过的“槛”,目前丰田、日产、通用这些产业巨头试图在两个方向上同步解决充电难题:对电池本身进行技术创新,让电池具备更强大的续航能力;与此同时,完善简化现有电动汽车充电技术--如果为一辆电动车充电的过程和普通燃油汽车一样,那么即使电池只有160公里的续航能力,又怎么样?

  这也就是为什么当一辆使用地下无线充电的日产凌风电动车出现在谷歌山景城总部的时候,会引起如此多关注的原因。多年来谷歌一直在进行“未来汽车”的各种尝试,从倍受关注的“无人驾驶汽车”,到电动汽车“无线充电”项目——在谷歌的设想中,理想的电动汽车在充电时,应该抛弃目前必不可少的充电桩、电源插座,甚至电线,取而代之的是隐藏在地下的电源和变压器,装有感应装置的充电汽车只需接近充电区域,就可以对车辆进行充电了。

  和谷歌英雄所见略同,2011年底,戴姆勒和德国康达科提-温弗勒公司也试验了一种类似的感应充电设备——充电设备隐藏在停车位之下,当汽车在停车位上停放时,即可触发充电装置。

  谷歌和戴姆勒公司将电磁感应充电设备埋在停车位之下的设计方案,来自一个名为“EffizienzhausPlusmitElektromobilitat”的计划,它的最大亮点就是“充电不要电线”——通过在私人住宅的停车位(或是公共停产场)下放置充电线圈,利用汽车内部的充电感应装置与其配合,达到为电动车充电的目的。在这样的技术手段下,充电效率达到了90%,将电力充满所需的时间也大为减少,只需要一至两个小时,与消费者的心理预期相去不远了。

  谷歌和戴姆勒的无线充电计划还同时解决了电动车充电站的布点问题——将设备埋藏在停车位之下,可以充分利用现有空间,用户只要把车停下就可以进行充电。除了私家车库,公用停车场也可以部署这种设备。即便是要考虑建设专用的地下感应式充电站,由于取消了充电桩、电源插座和电线等设施,需要的空间也会比有线充电站要小得多。无线充电使电动车的充电手段更为灵活,用户在很多时候都可以得到电力补充,从外部缓解了电动车电池本身效力的不足。

  在目前的技术条件下,“隔空充电”最大的问题是传输效率。电磁辐射本身的性质决定它只适合传递信息,并不适合进行能量的传输,因为辐射没有定向性,如果用来传输能量,大部分都将浪费在传输的空间中;而那些定向性的电磁辐射,比如激光,本身存在破坏性,只适合能量输出,并不适合传送。在谷歌和戴姆勒的工程师手里,隔空传输电力的技术终于得到了大力推进。这是一种被称为“磁性耦合”的技术:在近距离内,两个频率相同的谐振物体,可以产生很强的相互感应,并且有效地交换能量。这种磁共振现象是一种电力传输的潜在手段。它的本质是对电磁波进行感应。原理与变压器有些类似,在发送和接收端各有一个线圈,发送端的线圈连接有线电源产生电磁信号,而接收端线圈则负责感应发送端的信号,并将它转化为电流给汽车中的电池充电。

  不过,电动汽车无线充电技术虽然初露曙光,但离真正的商业化推广,仍有很长一段路要走。第一个障碍是感应技术的灵敏程度,以及由此引发的智能匹配问题。感应式线圈是目前看来最可行的无线充电手段,通过在接收线圈上配备一个电容、构成一个具有特殊功能的天线,在特定的频率下与发射线圈共振,之后便可以开始转化电能。道理并不复杂,但是如何能让不同公司、不同型号的汽车,都能方便地找到这个频率,却不是一件简单的事;此外,如果发射器附近放置的是不匹配的异物,就有可能引发麻烦甚至危险,所以无线充电设备需要有对受电目标的识别。只有识别准确了,才能够送电。

  如此看来,所有这些设备——无论是发射设备还是接收设备,都必须能针对共振频率进行自我调整、智能识别,这样才能走向真正的市场化。这意味着必须建立一种行业标准,使技术可以跨品牌使用。不仅要有一组通用的共振频率,还需要一套标准的识别码发送、解码和激活技术。这一切都是为了发射器能够在各种条件下正确感应到接收器,“一视同仁”地传送电力——如果大众品牌的电动车不“认”丰田的无线充电标准,那就太麻烦了。钟河

来源:CNEV

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