展望電動汽車的無線充電技術

電動汽車的充電技術又有了新的發展，不需通過電線的連接，可以將電力傳送給電動汽車給電池充電，這叫無線充電或非接觸式充電。試想一想，未來只要將電動汽車停在埋設有無線充電設備的停車場與路旁停車位上，打開車上充電開關，電動汽車就能自動完成充電，看不到一排排充電樁，也不需要從車上拉扯下粘著灰塵的充電電纜，該是什么情景～電動公交車還可以一邊行駛一邊進行無線充電，公交汽車的電動化真正到了理想極致的狀態。上面描述的無線充電情景不是科幻，其技術正在快速進展中。目前無線充電技術已經在手機、電腦等小功率設備應用。在電動汽車上的應用也只是時間問題。

無線充電從原理上可以分為電磁感應式、電磁共振式和微波傳輸式三種。

電磁感應式的工作原理類似一個分離的空心變壓器，就好像把變壓器的原繞組埋設在地面下，將副繞組安裝在電動汽車上，從而實現電力的傳輸。電磁感應式目前的優點是能實現較大的傳輸功率，能達到幾百千瓦，傳輸效率可以達到90%；它的缺點是供電端與受電端的距離有限，目前最大約為100mm。

電磁共振式的充電是利用電磁共振原理，電源發射端通過振蕩器產生某種頻率的高頻振蕩電流，在發射線圈周圍形成振蕩磁場。當電動汽車進入該磁場范圍，具有相同自振頻率的汽車接受端的線圈產生電磁共振，產生最強的振蕩電流，從而實現電能的傳輸。電磁共振式的能量傳輸只在系統內進行，對系統外的物體不會產生影響，具有很高的傳輸效率，傳輸距離可以達到數米。2012年美國斯坦福大學首次提出了“駕駛充電”概念，汽車在道路上一邊行駛一邊自動充電。該系統的原理是將一系列線圈埋入道路路面下，在汽車底盤裝上感應線圈，當電動汽車駛過道路時，地下線圈與車上線圈產生電磁共振，實現電力輸送。據報道，這種無線充電方式效率可以達到97%。電磁共振式更能應對發射端與接受端的位置偏差，這很適合給運動中汽車充電，因此具有極好的發展前景。美國Witricjt公司開發的電磁共振式系統輸出功率為3.3kW，傳輸距離為200mm下綜合效率達到90%。

微波傳輸式與礦石收音機原理相似，通過天線接收微波，再將微波轉換為電流，最有可能實現遠距離電力傳送。2009年三菱重工開發出微波充電系統，傳輸功率1kW，但傳輸效率僅為38%，離實際應用還有許多問題。相比之下，電磁感應式電磁共振式更具有商業化的可能性。電磁共振式在技術上更具優勢。

無線充電真正投入使用還有許多重要問題有待解決，例如所產生的電池輻射對人體與環境的影響需要深入研究與評估，需要開發更高效率、更低成本的實用化產品，開展實際應用試驗，這些都需投入力量開展研發工作。我國也已經開始了無線充電技術的研發，期待不久可以聽到進展的好消息。endprint