【电子科技】为电动汽车不受充电困扰 哪些厂商正在努力
来源:雅荻斯灯饰
作者:雅荻斯灯饰
时间:2015-09-05
[ 导读 ] [摘要]如果能在电动汽车上运用无线充电技术,无疑会大大促进电动汽车产品的普及。电动汽车现在已经不是什么新鲜的概念了,从特斯拉、宝马这样的豪华电动汽车品牌,到各种高性价比国产电动汽车,许多人的家中或者身边都会有不少的电动车车主。而对于电动车车主来说,虽然有着环保、节能和政府补贴、不用摇号或单独摇号等更各种好处,但是在充电方式上,还是有着诸多不便。在当前的智能手机领域,无线充电技术已经开始热门,并且越来越多的机型开始支持这项看起来非常神奇的技术。而对于电动汽车来说,智能手机已经为自己开了一个好...

[摘要]如果能在电动汽车上运用无线充电技术,无疑会大大促进电动汽车产品的普及。

电动汽车现在已经不是什么新鲜的概念了,从特斯拉、宝马这样的豪华电动汽车品牌,到各种高性价比国产电动汽车,许多人的家中或者身边都会有不少的电动车车主。而对于电动车车主来说,虽然有着环保、节能和政府补贴、不用摇号或单独摇号等更各种好处,但是在充电方式上,还是有着诸多不便。

在当前的智能手机领域,无线充电技术已经开始热门,并且越来越多的机型开始支持这项看起来非常神奇的技术。而对于电动汽车来说,智能手机已经为自己开了一个好头,如果能够在电动汽车上运用无线充电技术,无疑会大大促进电动汽车产品的普及。毕竟不用线缆插到汽车上充电,要比不用数据线给手机充电的意义大了很多。

提到无线充电的原理,其实早已不是什么神秘的技术,在发射端将电能转换成电磁波并发射出去,接收端接受到电磁波之后,再将其转换成电能,就可以进行充电了。

目前共有三种不同的实现方式:电磁感应式、无线电波式以及磁场共振式,三种方式也是各有优劣。



电磁感应式,即是使用两个互感线圈进行无线充电。当输入端线圈中的电流发生变化时,输出端线圈的磁场即会随之发生改变,从而产生感应电流,将能量从输入端转换到输出端。使用电磁感应的原因进行无线充电要求两个设备的距离必须很近,并且只能一对一进行充电,充电时必须对准线圈。不过,能量转换率高,传输功率范围较大,能从几瓦到几百瓦。

无线电波式,即是通过接收无线电波进行无线充电,原理与矿石收音机类似。不过这种方式的传输功率非常小,最高仅为100毫瓦,且功效很低,大部分的能量会以无线电波的形式被浪费掉。在传输距离上稍有优势,最远距离为10米。

磁场共振式,即是通过电磁共振的方式进行无线充电,原理与声波共振类似,只要两个介质具有相同的共振频率,就能够传递能量。这种方式的充电距离在电磁感应式与无线电波式之间,优点是传输功率较大,能够达到几千瓦,可以同时对多个设备进行充电,不要求两个设备之间线圈对应;缺点就是损耗很高,距离越远,传输功率越大,损耗也就越大,最麻烦的是必须对使用的频段进行保护。

介绍完了无线充电的三种方式,就让我们一起来看看目前都有哪些汽车和科技公司正在为电动汽车开发可行的无线充电技术吧。

高通



高通在收购Halo公司之后,也开始大力推广Halo的电动汽车无线充电技术。Halo采用的是磁共振感应技术,地面充电板和电动车充电板之间进行能量传输后,转化为电池电能并储存起来。

这些充电基板可以安装在车库、车道上,甚至还能够掩埋至路面表层,因此,除了充电效率高之外,车主可充分利用停车间隙完成充电。目前高通的Halo无线充电装置共有三款,其中额定功率分别为3.3kW、6.6kW和20kW。前两种产品需要整夜充电而后者可以在半小时内将电动车充满。高通希望这款产品的出现让电动车在刹车、停车的时候都可以为电池充电,进而最大程度实现环保出行。

另外,Halo无线充电系统灵活度较高,对电池的类型并没有选择性,可支持各种型号电池。目前市面上的电动以及混动车型所采用的镍氢电池、锂离子电池、甚至铅酸电池等都可以通过Halo无线充电系统进行充电。

大众



在今年年初的CES消费电子展上,德国大众汽车公司展示了一款高尔夫互联概念车,而这款车最大的亮点之一就是支持无线充电。这款概念高尔夫采用了在供电线圈和受电线圈之间提供电力的电磁感应方式,将一个受电线圈装置安装在汽车的地盘上,将另一个供电线圈装置安装在地面,当电动汽车行驶到供电线圈装置上,受电线圈即可接收到供电线圈的电流,从而对汽车内部的电池进行充电。

据悉,大众的这项无线充电概念车将电池充满的时间大约在8至10个小时,充满后根据不同的路况可以行使150至200公里的距离。

日产



日产的HYPER mini和LEAF的无线供电系统系统采用了电磁感应的方式,车辆通过与感应线圈产生感应而进行充电。该充电系统可以内置于地板中,也可以以充电桩的方式安装在室外。需要充电时,车主只需将车开到感应线圈的范围内,系统将自动检测到车辆,车主通过应用程序启动和关闭充电过程。充电系统的安装位置和外界的天气情况均不会对充电时间造成影响。

该系统最大输出功率为3.3kW。以240V的电压充满需要8小时。地面线圈设置在车主自家的停车场,而非公共场所。为防止地面线圈与车辆线圈错位,车辆配备有基于环视监视器的自动泊车系统,只要在导航仪系统中预留泊车车库的位置,进入车库后,自动泊车系统就会自动启动。

丰田



丰田的无线充电系统在2011年问世,与日产不同的是,丰田的无线充电采用了电磁共振的方式。丰田以插电式混合动力车普锐斯PHV为原型,无线供电系统的输出功率为2kW。使用频带是已经基本作为国际标准取得共识的85kHz频带。电力传输效率约为80%。

地面上设置的供电线圈与车辆底部设置的受电线圈的距离约为15cm左右。水平错位的最大允许范围是一条轮胎的宽度。前后方向利用车载导航仪的辅助,基本不出现错位。

本田



作为日系三强之一,本田同样也在开发自己的无线充电技术。本田与Witricity公司合作开发出一款新系统,通过飞度EV测试了磁场共振式无线充电技术,磁场共振式无线充电技术与声波共振类似,只要发射端和接收端达到相同的共振频率,就能传递能量。因此对于位置要求没有那么高,而且支持一对多充电,不过遗憾的是能量损耗比较大,而且传输功率越大损耗也就越大。

根据本田公司表示,只要发射端与接收端有80%的面积重合,线圈在横向误差±10厘米,纵向误差±5厘米,平行误差±2度的条件下,仍可实现80-90%的传输率。

宝马、奔驰



作为两家老牌德系豪华汽车厂商,经常处于竞争关系的宝马和奔驰,在电动汽车无线充电的研究上,采取了合作开发的形式。据悉,奔驰和宝马合作研发的无线充电技术包含两个部分,一个是汽车底盘安装的线圈,另外一个是内置线圈的地板,当汽车开到充电地板上时,就能实现无线充电。车底盘的接收器和电磁设备上的发射器会通过Wi-Fi连接后自动进行充电,而且当汽车充满电后两者会自动断开。

宝马和奔驰的这套系统目前的额定功率为3.6KW,以宝马i8为例,该系统可在两小时内为其充满电。目前双方正在对线圈等进行进一步改造,使其输出功率最终达到7kW,未来还将用于更多宝马奔驰旗下的电动车产品。例如,奔驰宣布会在即将到来的S500插电混动汽车上提供无线充电,而宝马则计划将该技术应用在更多i系列车上。

奥迪



同样是在2015年的CES消费电子展上,奥迪也对外展示了最新研发的电动汽车无线充电设备。而奥迪开发的无线充电系统的最大特点是供电线圈为可升降形式,通过使供电线圈靠近受电线圈,实现了超过90%的电力传输效率。

与奔驰宝马的功能类似,奥迪的无线充电装置输出功率同样为3.6kW,使用的频带在80k至90kHz之间。该套供电系统在供电线圈一侧设置了蛇纹状可动部。电动车辆停放到供电器上方之后,供电线圈会缓缓上升,以缩短与设置在电动车辆底面的受电线圈之间的距离。由此,该系统用于底盘高度不同的多种电动车辆时,均可保持能够高效传输电力的线圈距离。

沃尔沃



沃尔沃在无线充电领域属于后来者,但是却实现了汽车边行驶边充电的创举。在沃尔沃最近的测试中,技术人员成功通过一块铺设在地面的无线充电基座为一辆搭载嵌入式感应线圈的C30电动汽车完成了充电,而且速度非常快,整个充电过程仅用时2.5小时。

另外,沃尔沃也正在测试在快速道路上为电动汽车充电的系统。这一项目的主要内容是在道路中铺设两条电缆,并允许电动汽车在通过时进行持续充电。沃尔沃集团在自己位于瑞典Hallered的测试中心建设了一条长约0.25英里的测试道路,该测试道路内部铺设了电缆。之后,一台拥有集电器的测试用卡车在经过这段道路时会同电缆自动展开连接,750V的直流电将对车辆进行充电,并将经过一个车载水冷装置。

不过由于充电必须在汽车时速60公里/小时内进行,因此这项技术仅适用于高速公路上。

现代起亚



现代起亚目前与美国无线动力公司Mojo Mobility得到美国能源署的资金与支持合作研发电动汽车无线快速充电系统,据悉该系统动力输送率最高可达19.2kW。

现代起亚和Mojo Mobility正在开发的无线动力传输系统共包括3个阶段,第一阶段:打造一款10千瓦、充电效率超过85%的动力传输系统。该系统可以实现能量发送装置和接收装置的无线传输;第二阶段:集成一个适用于电动汽车并且效能达到92%的密集系统;第三阶段:测试该系统的耐久性、互操作性、安全以及性能。

目前,阻碍无线感应式充电技术大规模运用的瓶颈主要是对于辐射的担忧,因为无线充电会产生强大的磁场。当人或动物位于电动车和充电装置之间时,有可能带来电磁伤害。另外,缺乏统一标准和传输效率问题也是阻碍其发展的瓶颈。

对于汽车制造商们来说,无线充电的意义重大。如果能够全面普及无线充电技术,就能够极大地提高电动汽车充电的便利性,不管是在充电过程上,还是在续航上,都将大大增加人们对于电动汽车的接受度。可以说,成熟发展的无线充电技术,将会是电动汽车占领市场的最重要的因素。

文章来源于腾讯新闻