1894年|电动汽车无线充电的发展历程

1894年 , 马斯克的偶像尼古拉斯?特斯拉在纽约第五大道35号的实验室 , 用无线传输电能的方式 , 点亮了一盏白炽灯 。 随后更加疯狂的想法 , 在他脑海中生长 , 他计划在纽约长岛建造一座“沃登克里弗塔”——将地球的电离层与地表视为电容器的两个极板 , 通过径向电磁波振荡在其间建立起频率约为8Hz的低频共振场 。
简而言之 , 就是要建立起一张覆盖全球的无线电能传输网络 。 这样一来 , 人类将彻底摆脱电线 , 只需要安装一个小设备 , 就可以取电用电 。 可惜由于缺乏资金的支持 , 尼古拉斯?特斯拉的疯狂之举未能得以实现 。
1894年|电动汽车无线充电的发展历程
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100多年之后 , 他的信徒马斯克循着他的狂想 , 成立一家名为“特斯拉”的公司 , 将这个世界带向了电动车的时代 。
2021年 , 全球新能源汽车销量达到675万辆 , 国内新能源车的渗透率已经接近15% , 电动车的爆发势不可挡 。 然而 , 补能环节的矛盾却日益突出 。 在这样的背景之下 , 无线传输的梦想 , 开始在很多人的心中复苏 , 无线充电技术也正在试图走出实验室 , 加入市场应用大军 。
12月28日 , 德国巴林根市与Electreon公司合作 , 为电动公交车建设无线充电线 。 全球第二大汽车零部件供应商电装(Denso)公司也在与日本建筑公司合作开发用于电动车的无线充电路面技术 。 两家公司已经在东京启动测试 , 并计划2025年商用 。 围绕此现象 , 本文试着回答以下问题:
1、无线充电技术在电动汽车领域的研究进展如何?
2、为什么无线充电还没有流行起来?
3、无线充电距离爆发还有多远?1、新思路
无线充电对手机、电脑、相机等电子产品而言 , 只是个锦上添花的新功能 , 但对电动车产业 , 却有可能是启动整个市场的关键 。
统计数据显示 , 截至2021年底 , 我国公共充电桩共有114.7万台(直流快充桩47万台 , 交流充电桩67.7万台) , 若加上私人充电桩 , 总量达到261万台 。 然而 , 充电不便捷依然困扰着相当多的电动汽车用户 。 无线充电正是在这个行业背景下 , 涌现出的一种解决思路 。
无线电力传输(即WPT)主要通过电磁感应、电磁共振、射频、微波和激光等方式实现无接触式的电力传输 。 根据技术原理的不同 , 目前应用于电动汽车无线充电的技术主要有电磁感应式、电场耦合式和电磁共振式三种 。
其中 , 电磁感应式 , 简而言之就是变压器的原理 , 向初级线圈输送电能 , 使得次级线圈耦合感应产生电流 , 从而实现将能量从一端“无线”传输至另一端 。 这种方式的原理和硬件要求相对简单 , 是目前WPT技术中最成熟、应用最广泛的无线充电技术 。
电磁共振式 , 则是电磁感应式的“升级版” , 本质上是通过电磁共振的技术 , 在松耦合情况下 , 提高电磁感应传输效率 , 从而在保证效率的同时 , 实现较长的传输距离 , 充电距离、充电面积比电磁感应方式提升10倍以上 。 相比于电磁感应式 , 电磁共振式的特性更加符合电动汽车无线充电的需求 。
众多电动车厂商都在积极探索WPT技术商用的可能 。 比亚迪早在2005年12月就申请了非接触感应式充电器专利 。 2012年 , 他们在卖给犹他大学一辆40英尺的纯电动巴士上 , 便装配着最新的WAVE无线充电垫 。 只需将巴士停在充电垫上 , 经历数分钟的等待就能充满电 。
WiTricity公司作为汽车无线充电技术的领导者 , 率先研发出了电磁共振无线充电技术 。 在技术展示公布不久 , WiTricity就接到了奥迪、宝马、克莱斯勒、捷豹、日产和丰田抛来的橄榄枝 。