不需電樁 邊走邊充
無線充電有望解除電動(dòng)汽車“里程焦慮”
◎?qū)嵙?xí)記者 張佳欣
【科技創(chuàng)新世界潮】
電動(dòng)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(dòng)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(bào)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(cè)試，到2025年，可能變成一種實(shí)用化設(shè)施。
在日本東京建筑公司大林組研究中心，電動(dòng)汽車能夠在這種道路上以每小時(shí)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(dòng)汽車內(nèi)部也安裝有單獨(dú)的線圈，利用磁場(chǎng)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(yùn)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(bào)告補(bǔ)充說，這項(xiàng)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(guó)家和地區(qū)的企業(yè)和機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展了對(duì)電動(dòng)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(shí)上，人們?cè)缫蚜?xí)慣了為智能手機(jī)無線充電。美國(guó)知名科技博客Gizmodo網(wǎng)站9月20日發(fā)文稱，全球推動(dòng)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(gè)“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(xiàng)技術(shù)可以追溯到1894年，當(dāng)時(shí)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(shí)現(xiàn)了白熾燈泡的無線點(diǎn)亮，因此，無線傳輸電力的想法其實(shí)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(guó)一段100米長(zhǎng)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(shí)的速度行駛時(shí)，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(shí)速最高可達(dá)100公里。
2018年，瑞典一段2公里長(zhǎng)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(dòng)汽車上，它會(huì)掉進(jìn)電軌凹槽里，在行駛時(shí)給汽車充電。這就像我們小時(shí)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(zhǎng)的道路上安裝了無線充電電纜。該技術(shù)正在進(jìn)行測(cè)試，如果所有測(cè)試都成功，將建造成一條18公里長(zhǎng)的城市和機(jī)場(chǎng)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(dòng)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(shí)40公里的速度行駛時(shí)，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(guó)底特律將投入使用一段1.6公里長(zhǎng)的無線充電道路，這段道路將進(jìn)行改造，屆時(shí)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(chǎng)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網(wǎng)站報(bào)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(yàn)。這指的是，電動(dòng)車能在公共場(chǎng)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(shí)也無需拔掉充電線；而在戶外使用時(shí)，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(dòng)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(huì)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(dòng)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(jì)中，有必要監(jiān)測(cè)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(yàn)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(gè)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(huì)因?yàn)樯a(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(yùn)行。大規(guī)模生產(chǎn)中最大的問題是成本。目前，電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)的成本非常高。
美國(guó)媒體汽車世界網(wǎng)站報(bào)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(shí)上，寶馬530e感應(yīng)式充電試點(diǎn)項(xiàng)目被《綠色汽車雜志》評(píng)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(shì)大熱，電動(dòng)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(zhǎng)。隨著未來的交通運(yùn)輸通過顛覆性技術(shù)不斷創(chuàng)新，擔(dān)心在哪里為電動(dòng)汽車充電可能很快會(huì)成為過去。