2015-05-21 | 編輯:Gillzyb 7116 瀏覽人次

詳解電動汽車無線充電技術

Q1:無線充電有哪些方式?原理是什麼?
 
 
A:現在劃分的無線充電類型有好些種,比如感應式、共振式、微波傳輸式等等,不過總體來說,它們的基本原理都是一樣的,就是利用交變電磁場的電磁感應,來實現能量的無線傳輸。
  
感應式的無線電能傳輸算是目前比較成熟的技術,很多手機無線充電、甚至我們常見的電磁爐就是利用的這種原理。由於數碼設備空間小,接收線圈也小,加上充電設備功率小,所以通常充電的距離近(甚至需要與充電座接觸),不過相對電磁輻射也小。
  
共振式則是麻省理工目前在開發的一類充電技術,說起來也不複雜,他們利用電磁感應現象,加上共振的原理,能提升無線充電的效率。共振傳輸的距離比普通感應式更遠一些,而麻省理工目前正在進行小型化的研究——對於車長好幾米的電動車來說,這方面的技術壓力倒不是太大。
  
微波傳輸式此前更多出現在科幻電影或者小說裡面,實際上它也是無線電力傳輸的一個很好的方式,只不過受到發送功率等方面的限制,並未大規模實用化。微波傳輸的最大好處就是傳輸距離遠,甚至可以實現航天器與地面之間的能量傳輸,同時還可以實現定向傳輸(發射天線有方向性),未來前景值得期待。
 

 

Q2:無線充電的好處有哪些?

 
A:無線充電的第一個好處就是不需要線,不必為了到處找充電線而費神。第二就是無線充電在硬體方面的標準更容易統一。
 
Q3:有待解決的問題有哪些?
 
A: 一、傳輸效率是所有無線充電都面臨的問題,對於電動車這樣充電功率更大的“電器”來說更是如此——電能首先轉換為無線電波,再由無線電波轉換成電能,這兩次轉換都會損失不少的能量。
 
二、電磁相容也是無線充電需要解決的技術瓶頸之一。電磁波很容易產生洩漏,當大功率的車用無線充電設備運行時,也會對周圍的生物和電子設備產生影響,甚至會危害人體健康。利用封閉的自動智慧化車庫安裝無線充電設備是解決電磁相容比較好的途徑,不過成本也確實不菲。
 
三、電氣標準等方面的問題。
 
Q4:有哪些典型案例呢?
 
A:從國外車企來看,特斯拉、沃爾沃、奧迪、寶馬、賓士等傳統汽車都已經開始研發或測試旗下電動車的無線充電系統。全球通訊以及IT界的新貴們也將“觸角”伸向了電動車無線充電的新領域。而在無線充電的規劃和靜態還是動態充電的選擇上,國內外車企則各有不同。
 
一、沃爾沃:利用道路進行無線充電
 
 
在瑞典,沃爾沃集團、瑞典電力公司 Alstom、瑞典能源局正在共同合作測試利用公路給電動汽車充電,通過將兩個電源線鋪設在公路上,電動車經過時便可獲得電力供應。這項技術的核心在於汽車得搭載集電器,集電器與公路上的電纜連線,利用直流電充電。汽車不必走在電纜的中央,但必須時速大於 60 公里。
  
沃爾沃已在瑞典的 H llered 測試中心建立了一條 1/4 英里長的軌道,用一輛卡車進行測試。未來,當電動汽車需要充電時,必須安裝無線發射器讓道路感知,然後經過加密信號啟動充電功能。由於對速度有要求,沃爾沃的這一充電系統適合在高速路上實行,如果未來成真,人們出遠門的時候就不用擔心電力問題。
 
利用公路地表進行無線充電很可能是未來的發展方向,相比地面上的設施,它的好處是不需要佔用地面空間,可減少建設、維護成本。汽車不需要停下來進行充電,可持續駕駛。
 
沃爾沃的這一舉措是為了給電動汽車打造一個良好的充電網路。不過它需要面對很多普及的問題,比如公路建設、設計問題、集電器、電動汽車的支持等。就像無人駕駛一樣,這是一個浩大的工程,短期內還難以實現。
 
二、高通:Halo的感應充電系統
 
 
在2015年4月22日的Formula E電動方程式錦標賽上,高通就展示了自己研發的Halo無線汽車充電技術。只要將車開到充電墊的正上方,當充電線圈對齊之後,電流便會開始輸送到汽車當中。如果汽車和墊子之間存在外來物體,系統還可自動暫停充電。
 
高通Halo的感應充電系統是個相對直接明瞭的構想:一個由兩個鐵氧體組成的變壓器,兩者的旁邊還各有一個電線線圈。一般來講,這兩個部分是連接在一起的。交流電會在第一個線圈中被轉換成磁場,隨後再被第二個線圈轉換成直流電。而高通Halo卻將兩個鐵氧體分離開來,並讓系統跨越空氣間隔實現最大功率傳輸。
  
Halo的無線充電器被放置在了車尾的位置,是一個比機上盒稍大一些的金屬盒子,並連接著幾條橙色的電線。至於另一半的充電器,就在汽車的下方。感應充電其實是可以作用於移動中的車輛的。Halo目前已經具備了半動態充電的能力,可在最高30mph的速度下進行電能傳輸。
 
三、日產無線充電汽車
 
日產魔方電動車採用了可在供電線圈和受電線圈之間提供電力的電磁感應方式。即將一個受電線圈裝置安裝在汽車的底盤上,將另一個供電線圈裝置安裝在地面,當電動汽車駛到供電線圈裝置上,受電線圈即可接受到供電線圈的電流,從而對電池進行充電。目前,這套裝置的額定輸出功率為 10kW,一般的電動汽車可在7-8小時內完成充電。
  
日本無線充電式混合動力巴士:電磁感應式,供電線圈是埋入充電台的混凝土中的。車開上充電台後,當車載線圈對準供電線圈後(重合),車內的儀錶板上有一個指示燈會亮,司機按一下充電按鈕,就開始充電。
  
三、中興:無線供電系統
 
中興通訊的無線供電系統是通過非接觸的電磁感應方式進行電力傳輸。當充電車輛在充電停車位停泊後,就能自動通過無線接入充電場的通信網路,建立起地面系統和車載系統的通信鏈路,並完成車輛鑒權和其他相關資訊交換。
 
充電位元也可以通過有線或者無線的方式和雲服務中心進行互聯。一旦出現充電和受電的任何隱患,地面充電模組將立即停止充電並報警,確保充電過程安全可靠。最重要的是,無線充電系統在車輛運行時完全不工作,即使車輛在上面駛過,或者在雷雨等惡劣天氣情況下,也能確保安全。
 
四、比亞迪:WAVE無線充電墊
 
比亞迪早在2005年12月就申請了非接觸感應式充電器專利。在2014年7月賣給猶他大學一輛40英尺的純電動巴士,這款巴士就裝配著最新的WAVE無線充電墊。
 
五、奧迪:可升降的無線充電系統
 
奧迪的可升降的無線充電系統最大的特點就是可讓供電線圈更靠近車輛底部的受電線圈,實現了超過90%的電力傳輸效率。這種方式能讓一些高底盤的SUV在充電時保證更好的充電效率。奧迪的無線充電技術僅需要使用者將停車位元元上安置一塊配置線圈和逆變器(AC/AC)充電板,並連接至電網,當車輛停在電板上時,充電過程會自動開啟。
 
這種充電的原理是充電板內的交變磁場將3.3千瓦的交變電流感應至集成在車內次級線圈的空氣層中,實現電網電流逆向並輸入到車輛的充電系統中。當電池組充滿電時,充電將自動中止。感應式無線充電所需的充電時間與電纜充電所需的充電時間大致相同,且用戶可以隨時中斷充電並使用車輛。
 
奧迪的無線充電技術效率超過90%,不受譬如雨雪或結冰等天氣因素的影響。同時,交變磁場只有當車輛在充電板上方時才會產生,且不對人體或動物構成傷害。未來利用感應線圈的充電原理,奧迪電動汽車不僅可以在駛入車位後自動開始充電,甚至可以在設有感應線圈的公路上,一邊行駛一邊充電。
 
六、特斯拉
 
在19世紀90年代,尼古拉•特斯拉發明瞭“特斯拉線圈”,能夠通過空氣傳播電力,開啟了無線式電力傳播的時代。在“2011年國際消費電子展”上,美國安利公司旗下子公司富爾頓創新公司展示了無線充電技術,並推出了世界上第一輛無線充電的特斯拉汽車。目前,特斯拉希望能在各個大城市中建立起一張張相互連接的充電網,以解決電動車很容易出現的電力不足問題。
 
(圖片來源:EEPW)
相關文章
價格趨勢

趨勢:美201案宣判前夕,市場呈現觀望

美國瓦克化學事故造成的多晶矽緊缺狀況開始發酵。由於主要向美國瓦克採購的廠商分布於台灣與東南亞,價格的波動也從這些區域開始;不過,因全球主要的太陽能多晶矽使用地仍是在中國大陸,因此整.. [詳內文]

分析評論

中國市場動能強勁,全球太陽能年需求衝破100GW大關

TrendForce綠能研究(EnergyTrend)發布最新報告指出,中國持續蟬聯全球最大太陽能需求市場寶座,而在分散式光伏系統的搶裝潮刺激下,2017年需求預期將大幅提高,推動全球太陽能需求首度突破.. [詳內文]

線上投稿  加入微信

太陽能產業報告  鋰電池/電動車報告