充電(dian)(dian)對(dui)于電(dian)(dian)動汽(qi)車來說像(xiang)是(shi)Bug一(yi)樣(yang)的存在,如果(guo)有一(yi)天,電(dian)(dian)動汽(qi)車擺脫(tuo)充電(dian)(dian)樁的束(shu)縛,不用到(dao)處找(zhao)充電(dian)(dian)樁,充電(dian)(dian)比加(jia)油還方便那該有多(duo)好。

　　看到這里大家應該都明白(bai)今天要(yao)討(tao)(tao)論的主(zhu)題了,無(wu)(wu)線充電(dian)。不(bu)過不(bu)同于停在車(che)位里的無(wu)(wu)線充電(dian),我們今天要(yao)討(tao)(tao)論的是邊開(kai)車(che)邊充電(dian)的技術(shu)。當然了它(ta)還有一個非常學術(shu)的名稱,叫做(zuo)電(dian)動汽車(che)動態(tai)充電(dian)(DEVC)技術(shu)。

　　想象一下,電(dian)動(dong)汽車不用刻意充電(dian),每天開(kai)在路上就能充電(dian),帶來的(de)好處多(duo)多(duo)。首先可以給電(dian)池“減負(fu)”,因為(wei)可以隨時(shi)隨地給車充電(dian),所(suo)以大(da)容量的(de)電(dian)池不那么必要(yao)了(le),車輛(liang)的(de)載重也隨之(zhi)下降。

　　其(qi)次充電再也無需等待,現在(zai)電動汽(qi)(qi)車(che)(che)充電始終無法做到(dao)像(xiang)汽(qi)(qi)油(you)車(che)(che)加油(you)一樣方便(bian),而(er)無線充電可(ke)以邊(bian)開邊(bian)充,減(jian)少時間成(cheng)本(ben)。最后解(jie)決了續航里程問題,電動汽(qi)(qi)車(che)(che)的續航里程被無線拉長,里程焦(jiao)慮問題不存在(zai)了。

　　聽起來挺天方夜譚的?其實從理(li)論上來說(shuo),它實現起來并不(bu)難,我們(men)先來了解一下它的原(yuan)理(li)。

　　一、無線充電是怎么回事?

　　還是從無線充電(dian)(dian)說起(qi)。我們知道無線充電(dian)(dian)靠的是電(dian)(dian)流和磁場,電(dian)(dian)和磁這對(dui)相愛相殺的CP,經常在一起(qi)搞事情。

　　1819年,丹(dan)麥(mai)科學家奧斯(si)特觀察(cha)到(dao)一段導線(xian)(xian)上如(ru)果(guo)通有電流,四周就會(hui)(hui)產生磁(ci)場。后(hou)來人(ren)們發現,將導線(xian)(xian)圍(wei)成環狀,甚至繞成線(xian)(xian)圈(quan),產生的磁(ci)場將會(hui)(hui)更強、更集中(zhong),這(zhe)稱為電流磁(ci)效(xiao)應。

　　1831年法拉第發(fa)現(xian),如果讓(rang)一塊磁(ci)鐵(tie)或其他的(de)磁(ci)場來源靠近一段(duan)沒有電(dian)(dian)流的(de)線(xian)圈,線(xian)圈上就會產生感(gan)應電(dian)(dian)流,這稱為電(dian)(dian)磁(ci)感(gan)應。

　　那么如何讓電和磁發生作用(yong),穩定(ding)地給我們輸出電流呢?

　　我(wo)們需要(yao)兩個(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)圈(quan),把(ba)一個(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)通上電(dian)(dian),那(nei)么(me)(me)這個(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)周(zhou)圍(wei)就(jiu)(jiu)有了磁場;接著(zhu)我(wo)們將(jiang)另一個(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)靠過去,那(nei)么(me)(me)這個(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)就(jiu)(jiu)有了電(dian)(dian)流。電(dian)(dian)流引導到電(dian)(dian)池(chi)內,就(jiu)(jiu)可以完成無線(xian)(xian)(xian)充電(dian)(dian)了。

　　運用到(dao)汽車領域,這就是電磁(ci)感應式無(wu)線充電。

　　我(wo)們給(gei)位于地面的(de)線(xian)圈(quan)通(tong)上(shang)交流(liu)電,隨著(zhu)電流(liu)大小和(he)方向(xiang)的(de)改(gai)變,線(xian)圈(quan)周圍的(de)磁(ci)場(chang)強弱(ruo)和(he)方向(xiang)也(ye)不斷(duan)改(gai)變,形成一個交互(hu)磁(ci)場(chang)。這時車輛底盤的(de)線(xian)圈(quan)就處在(zai)一個不斷(duan)變化的(de)磁(ci)場(chang)中,線(xian)圈(quan)內部(bu)會產生一個交互(hu)電流(liu),通(tong)過一系列電路整流(liu)后,實現(xian)給(gei)電池充(chong)電。

　　二、被逼(bi)出強迫癥的無(wu)線充電

　　電(dian)磁感應(ying)式(shi)無線(xian)充電(dian)是(shi)各大汽車公司在研究無線(xian)充電(dian)初期比較喜歡采用的技術。

　　奔馳(chi)、奧迪、沃爾沃等汽車公司都曾經研(yan)究出一批電(dian)磁(ci)感應無線充電(dian)的車型。

　　在(zai)停車位上會有個(ge)長得像是墊子(zi)一(yi)(yi)樣的(de)東西,其實它是一(yi)(yi)個(ge)初級線(xian)圈(quan),用來產(chan)生(sheng)磁場(chang)。可(ke)用于無(wu)線(xian)充電的(de)車輛底盤也會有一(yi)(yi)個(ge)線(xian)圈(quan),我們稱之為次級線(xian)圈(quan),用來產(chan)生(sheng)電流(liu)。

　　不過電磁感應式無線(xian)充電有(you)一個很大的弊端,那就是距離(li)。這(zhe)種技術想要產(chan)生電流,兩個線(xian)圈必須“嚴絲(si)合縫(feng)”地(di)相對,一旦發生偏(pian)差,電流就不會產(chan)生。

　　所以(yi)這樣的(de)技(ji)術(shu)往(wang)往(wang)需要搭配精準的(de)自動泊車(che)技(ji)術(shu),要讓車(che)輛正(zheng)好停(ting)在無線(xian)充(chong)電(dian)的(de)墊子上方。

　　聽起(qi)來就覺得很麻煩是(shi)不是(shi)?這是(shi)要(yao)讓人人都練成處女(nv)座加強迫癥的節奏。

　　于是,科學家們就研究另一種(zhong)無(wu)線充(chong)電(dian)技術(shu),那就是磁場(chang)共振無(wu)線充(chong)電(dian)。我們知道當兩個物體采用相(xiang)同(tong)的振動頻(pin)率(lv),或(huo)者說在一個特定的頻(pin)率(lv)上共振,它們就可(ke)以(yi)交換彼此的能量。

　　磁場共振(zhen)(zhen)(zhen),就是(shi)初級(ji)線(xian)圈產(chan)生一個以(yi)固定頻率(lv)振(zhen)(zhen)(zhen)動的(de)磁場即(ji)諧振(zhen)(zhen)(zhen)磁場,然后(hou)讓次(ci)級(ji)線(xian)圈磁場的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動頻率(lv)與(yu)之相同,產(chan)生共振(zhen)(zhen)(zhen),最(zui)終實現能量轉(zhuan)移。

　　2007年,麻省理(li)工學院(yuan)的(de)研究團隊通過一個電磁(ci)共振器成功點亮了一個2m開外的(de)60W燈泡。

　　在汽車領(ling)域,豐(feng)田(tian)在2012年就(jiu)做過實驗,在一輛插電(dian)式混合動力的(de)普銳斯上,增加了一個(ge)可按(an)照(zhao)一定頻率(lv)振(zhen)動的(de)次級(ji)線圈。停車位上有(you)一個(ge)諧振(zhen)磁(ci)場(chang),當它們都按(an)照(zhao)相同的(de)頻率(lv)振(zhen)動時,次級(ji)線圈就(jiu)能將諧振(zhen)磁(ci)場(chang)的(de)電(dian)流(liu)轉換過來。

　　這個無線供電(dian)(dian)系統(tong)的輸出功率為2kW。使用頻帶(dai)是在(zai)國際(ji)上取得共識(shi)的85kHz,電(dian)(dian)力傳(chuan)輸效率約為80%。

　　在(zai)這(zhe)個驗證實驗中,地面的(de)諧振磁場與車(che)輛底部的(de)次級線圈的(de)距離約為15cm左(zuo)(zuo)右。水平錯(cuo)位的(de)最大允許范圍是一(yi)條輪(lun)胎(tai)的(de)寬(kuan)度(du)(20cm左(zuo)(zuo)右)。

　　高通也曾經推出過(guo)無線充電(dian)系統,名(ming)為Halo,不(bu)過(guo)也停留在(zai)靜(jing)態無線充電(dian)。

　　采用磁共振效應(ying)實現地(di)面充電(dian)墊與(yu)電(dian)動車充電(dian)板之(zhi)間的能量(liang)傳輸,這套充電(dian)系統功率可達(da)20kW,充滿85kWh的特斯拉(la)MODEL S P85的電(dian)池組大約需(xu)要5h。

　　三、讓電(dian)動汽(qi)車動起來

　　如果(guo)將充(chong)電(dian)墊或者說是諧振(zhen)磁(ci)場放到道路里(li),那么車(che)輛就可以實現(xian)邊跑邊充(chong)電(dian)了,從(cong)此(ci)告別充(chong)電(dian)樁。

　　在(zai)今年5月(yue)份的(de)時候,高通在(zai)巴(ba)黎使用(yong)一(yi)臺雷諾全(quan)電動的(de)Kangoo廂式貨(huo)車完成了(le)動態無線充電道路測試。

　　兩輛電(dian)(dian)(dian)動汽車按照不(bu)同速(su)度(du),行駛在這條100m長的道路上,同時完成了充電(dian)(dian)(dian)。測試中(zhong),Kango測試車的時速(su)達到100km/h,最大充電(dian)(dian)(dian)功率(lv)能達到20kW。

　　高通建設的這條長(chang)100m的道路(lu)測試(shi)包(bao)含4塊(kuai)能(neng)量供給單元,每個(ge)單元負(fu)責25m道路(lu)的電量供應。同時,每25m長(chang)的能(neng)量段擁(yong)有與14個(ge)子模塊(kuai),內含線(xian)圈和能(neng)量轉換電路(lu)。

　　至于成(cheng)本問題,雷諾、法國電(dian)(dian)力公(gong)(gong)司和(he)法國北部高速公(gong)(gong)路(lu)公(gong)(gong)司的(de)一項研究指出,建設(she)動態充電(dian)(dian)道(dao)(dao)路(lu)的(de)成(cheng)本為400萬歐元/km(雙車道(dao)(dao)),價格(ge)可以(yi)說(shuo)是相當昂貴(gui)了。

　　如(ru)此“金貴”的道路(lu)(lu)看(kan)來只能先在(zai)公(gong)交道上(shang)普及了。在(zai)韓國(guo)(guo),韓國(guo)(guo)科(ke)學技術院(KAIST)就在(zai)南部龜尾市的火車站(zhan)建設(she)了一條12km長的動態充(chong)電道路(lu)(lu),跑在(zai)上(shang)面的電動公(gong)交車就是利(li)用磁場共(gong)振實現(xian)無線充(chong)電。

　　說完了國外,我(wo)們(men)國家(jia)在無線(xian)動態充電上的研究也不(bu)落人后。比較知名(ming)的有中(zhong)興通(tong)訊,目前(qian)已經在重慶、湖北等地(di)展(zhan)開無線(xian)充電示(shi)范線(xian)的測試(shi)。

　　無(wu)線動態(tai)充電(dian)目(mu)前還處在研(yan)究狀態(tai)中,離大面積普及還有很(hen)長的(de)(de)一(yi)段(duan)距離。隨便(bian)一(yi)想就有一(yi)大堆問題還沒有解決(jue),比如車輛(liang)的(de)(de)兼容性能否一(yi)致,道路是(shi)(shi)開放的(de)(de)還是(shi)(shi)封閉(bi)的(de)(de),公路的(de)(de)電(dian)流能否負荷多輛(liang)車進行(xing)充電(dian)?另外還有道路的(de)(de)監測和養護。這(zhe)些都是(shi)(shi)無(wu)線動態(tai)充電(dian)的(de)(de)攔(lan)路虎,不過科(ke)技總是(shi)(shi)在不斷發展的(de)(de),相信科(ke)技的(de)(de)力量,充電(dian)的(de)(de)難題總會解決(jue)。電(dian)動汽車邊開邊充電(dian)絕對不是(shi)(shi)癡人說夢。