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        無線充電有望解除電動汽車“里程焦慮”

        2022-05-30 05:54:44張佳欣
        科學(xué)導(dǎo)報 2022年63期
        關(guān)鍵詞:汽車

        張佳欣

        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(chǔ)設(shè)施。車主們普遍存在著“里程焦慮”,他們擔(dān)心電量耗盡并被困在遠(yuǎn)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(jù)《日經(jīng)亞洲》近日發(fā)布的一份報告,采用內(nèi)置無線充電技術(shù)的道路已經(jīng)在日本進(jìn)行測試,到2025年,可能變成一種實用化設(shè)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(nèi)部也安裝有單獨的線圈,利用磁場感應(yīng),能夠在汽車的線圈中產(chǎn)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(shù)的主要受益者之一。

        然而,該報告補(bǔ)充說,這項技術(shù)仍遠(yuǎn)非完美。它指出,由于傳輸損耗,無線充電不像使用傳統(tǒng)電纜那樣有效。

        目前,不只在日本,很多國家和地區(qū)的企業(yè)和機(jī)構(gòu)已經(jīng)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(xí)慣了為智能手機(jī)無線充電。美國知名科技博客Gizmodo網(wǎng)站9月20日發(fā)文稱,全球推動無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織——無線充電聯(lián)盟在2008年推出了首個“無線充電”標(biāo)準(zhǔn)QI。第一款廣泛使用的采用QI標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)是2012年的諾基亞Lumia 920。

        這項技術(shù)可以追溯到1894年,當(dāng)時科學(xué)大咖尼古拉·特斯拉在紐約市使用諧振感應(yīng)耦合實現(xiàn)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(jīng)安裝或正在籌建示范設(shè)施。

        2017年,法國一段100米長的路段安裝了無線充電,當(dāng)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(dá)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(shè)施。將一種特殊的裝置安裝在電動汽車上,它會掉進(jìn)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(shù)正在進(jìn)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(jī)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(tài)無線電力傳輸。這條公路在柏油路面內(nèi)裝了電線,車輛可以通過特殊的接收器收集電力。當(dāng)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(jìn)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(yuǎn)

        與許多其他逐漸進(jìn)入主流市場的新興技術(shù)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(shù)問題。

        eetasia.com網(wǎng)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(shù)角度來看,最大的研發(fā)挑戰(zhàn)是安全和大規(guī)模生產(chǎn)。

        無線充電是以無線方式傳輸電力。就連手機(jī)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(fā)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(fā)熱,從而導(dǎo)致災(zāi)難性后果。電動汽車的充電功率超過手機(jī)的一千倍,金屬異物的威脅將更加嚴(yán)重。在系統(tǒng)設(shè)計中,有必要監(jiān)測電池兩端之間是否存在有威脅的金屬異物。

        大規(guī)模生產(chǎn)的問題包括驗證、可靠性和成本。商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中遇到的第一個問題是相關(guān)的監(jiān)管認(rèn)證。無線充電產(chǎn)品本身就是強(qiáng)大的電磁能量發(fā)射器,很難通過相關(guān)的電磁干擾法規(guī);系統(tǒng)中的線圈是非常不穩(wěn)定的部件,其特性會因為生產(chǎn)偏差和溫度等各種因素的干擾而發(fā)生變化。系統(tǒng)需要通過調(diào)整機(jī)制克服線圈因素,以保持其功能運行。大規(guī)模生產(chǎn)中最大的問題是成本。目前,電動汽車無線充電系統(tǒng)的成本非常高。

        美國媒體汽車世界網(wǎng)站報道稱,包括日產(chǎn)、寶馬和雷諾等汽車制造商在內(nèi)的眾多參與者,多年來一直在探索無線技術(shù)。事實上,寶馬530e感應(yīng)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(shù)。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(biāo)準(zhǔn)是阻礙汽車無線充電發(fā)展的絆腳石。

        總體而言,鑒于節(jié)能和發(fā)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(shù)不斷創(chuàng)新,擔(dān)心在哪里為電動汽車充電可能很快會成為過去。

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