新能源汽車上的新玩意,無線充電是個什麼鬼?

如果現在你買一部2018年的旗艦款手機,那麼它多半會有一個無線充電功能,不論是蘋果的最新旗艦還是安卓陣營的索尼XZ2三星s8等等都支持無線充電,你只需要把手機放在無線充電底座上,不用通過物理電線連接,手機就可以進行充電。想想在自己辦公室裡放這麼一個充電底座,上班的時候把手機優(zhuang)雅(bi)的放上去,辦公室聚光效應妥妥100%。

那麼駕駛著新能源汽車的你,有沒有想過如果這樣吊炸天的技術應用在你的綠牌小車上,會是一個什麼樣的效果?

新能源汽車上的新玩意,無線充電是個什麼鬼?

今天咱就來看一下這個無線充電到底是個什麼鬼。未來能不能成為電動汽車的主流充電方式呢?

無線充電技術的設想始於尼古拉·特斯拉的“特斯拉電圈”——對,就是傳說中的磁暴魔王的那個特斯拉,也是特斯拉汽車­­­的那個特斯拉。

不過終其一生,特斯拉都沒有機會實現他的這個偉大構想,但是這個構想被後人所證實,也成為了現在無線充電技術的起源。

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簡單地說,無線充電就是不連接實體電線,通過電磁波的形式進行充電。現階段的電磁充電技術大體上分為三類,第一類是電磁感應充電,第二類是磁場共振充電,第三類是無線電波充電。

先來看看第一類:電磁感應式。對,就是初中課本上的那個電磁感應。它的原理是將初級線圈形成一定頻率的交流電,然後通過電磁感應在次級線圈中產生一定的電流,從而將能量從傳輸端轉移到接收端。

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這種方式最早是在2012年被Lumia920引入手機界進而發揚光大的,本文開頭中舉例的幾款手機都採用了這種方式。

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雖然這是一個最簡單的方式,該方式也有著諸多的不足,比如兩線圈必須對齊,距離也不能相離太遠,轉化功率較底下等問題,但目前為止,這個方式是最為成熟的方式,甚至根據這種方式定製了QI統一標準。就像不管是什麼品牌的加油站一樣,只要標註的汽油型號相同,就可以放心大膽的加。同樣,只要標註有QI標識的充電設備,即使品牌不同,也可以放心大膽的充電。

作為目前最完善的無線充電手段,應用在汽車方面最早的還不是聲名鶴起的特斯拉,而是2014年由美國Evatran公司提供無線充電設備的日產聆風。不過這款車型在大陸比較少見。

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第二種方式是電磁共振式,採用兩個振動頻率相同的裝置,使其之間能夠互相傳遞能量。當兩者振動頻率相同時,接收器能夠從發出器不紛接受能量進而轉化成電能。

這種方式優缺點都極其明顯。不論是電磁感應還是無線電波,這兩種段都非常受限於距離,而電磁共振式則相對來說對距離不那麼敏感,東南大學曾經研製成功了50cm級別的共振系統。而缺點也一樣明顯,那就是必須保持一樣的振動頻率不能有差池。相對而言,這個方式對於汽車無線充電來講,是最好的方式,國外對這種方式的研究一直沒有停止,早在2014年就已經有像WiTricity公司研製的WIT-3300進行小規模商用。

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第三種方式是無線電波充電,類似於早期的礦石收音機,是將無線電波通過接收裝置聚能最後再轉化為電力的放式。

這種放電方式只想指向必須集中,不然很難起到充電的效果,而且受空氣中粉塵等雜物的影響較大。

說完三種無線充電方式,再來聊聊現階段國際上主流無線充電標準,它們分別是:上文提到的QI(無線充電聯盟)、由寶潔和無線充電技術公司合資經營的PMA(電力實業聯盟)以及由三星、高通聯合創建的A4WP(無線電力聯盟)。

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其中PMA公司有科技巨頭谷歌和咖啡巨頭星巴克(很難想象為啥一個賣咖啡的要攪和進來),而A4WP則是三家中唯一一家用磁共振作為技術手段的聯盟,其餘兩家皆為電磁感應。

聊完了標準,接下來就可以說說無線充電技術在電動汽車領域的應用了。目前來看,無線充電應用在電動汽車領域主要是電磁感應式。

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在汽車內部設置次級電路、整流器以及驅動裝置,汽車外部充電接口設置主級電路,充電時,帶有扁平鐵芯的主級線圈,通過手動的方式插在次級鐵芯中一個縫隙處,能量就從安置在底層的主級電路被轉換到電池中。

無線充電有著更為安全、更為方便以及使用的壽命更長的優點,又有著轉化功率、鋪設造價、轉化過程中較高的能耗損等缺點。

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無線充電現階段仍然不能得以普及,但是在日本已經有了實例,除了日產聆風和日產魔方之外,日本也出現了無線充電式的混動巴士,可以說日本在無線充電應用這方面走在了前列。

最後需要一提的點是關於無線充電是否會因為輻射對人體進行危害。結論當然是否定的,因為不論是磁感應還是磁共振,傳遞能量時都需要利用空間磁場。傳遞過程中需要的能量級別至少要KW以上如此強大的能量再加上極低的頻率,傳遞的能量基本沒有逸散,那就根本談不上電磁波輻射了。


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