提到無線充電技術,大家第一時間想到的就是智慧手機上的無線充電功能。而在新能源汽車領域,無線充電技術也被視為未來的充電方式之一,但由於種種原因一直沒有得到重用,反倒是在手機、滑鼠、牙刷等消費領域火了一把。而這項看上去很“黑科技”,又十分便捷的無線充電技術,為什麼至今沒有在新能源汽車領域得到廣泛應用呢?
● 無線充電技術的原理及特點
目前最貼近我們生活的就是支援無線充電的智慧手機,而它的原理與汽車無線充電的基本原理都是一致的,主要採用電磁感應和磁場共振方式傳遞電能,而這兩種方式其實各有優缺點。
以電磁感應式的無線充電系統為例,它由兩個線圈組成,一個是發射線圈,通過產生震盪磁場讓另一個接收線圈在法拉第電磁感應定律下產生交流電,從而達到充電的目的。現在不少支援無線充電功能的手機正是電磁感應式,這種感應式充電的優勢在於能量轉化率高。不過,對於無線充電系統而言,充電效率與發射線圈和接收線圈之間的距離、位置偏差等有著直接的關係,一旦兩個線圈位置稍有偏差,就會嚴重影響無線充電效率,且只能實現一對一充電。
所以這項技術應用在汽車上就帶來不少問題,車輛的無線充電系統通常是在地上固定一個“充電墊”,也就是發射線圈,而接收線圈則安裝在可移動車輛的底部,當駕駛者需要進行無線充電時,只有精準倒車進入指定位置之後才能無線充電。那麼,如何保證車輛每次停車都能停到準確的位置呢?
正因為如此,很多車企將無線充電技術和泊車系統結合了起來。比如豐田,為了保證電磁感應式的無線充電效率,豐田開發了一套泊車輔助系統,駕駛者可以通過中控顯示屏看到充電墊的位置,從而提升停車的效率。BMW也為實現無線充電功能推出過一套泊車輔助系統,駕駛者根據中控顯示屏的俯檢視上的停車輔助線進行倒車,當到達充電墊的精確位置時,系統會自動發出停車指示。
考慮到磁感應式的無線充電對位置的高要求,有不少企業轉而採取另一種主流方式——磁場共振技術。磁場共振的原理是讓發射線圈和接收線圈具有相同的共振頻率,通過頻率共振進行能量轉換,這種方式不僅對線圈的位置要求不高,而且還能一對多充電。
在這樣的技術優勢下,磁場共振技術為實現動態無線充電的設計提供了條件,即通過在道路下面鋪設的無線充電系統,實現車輛邊行駛邊充電。比如南韓早在2013年鋪設了一條12公里長的無線充電車道,也是世界上第一條無線充電公車道。而作為全球領先的無線運營商,高通也推出過磁場共振式的無線充電系統,這種Halo充電板可以在50mm-200mm的距離內完成對車輛的感應充電,理想條件下充電功率範圍從3.7kW到22kW不等。
相比傳統的充電方式,無線充電系統確實可以極大提升了充電便利性,做到即停即充,而且無線充電裝置對於空間需求更低。此外,依靠磁場共振式無線充電,理論上可以做到邊走邊充,甚至有望解決純電動車的里程焦慮。然而,看起來如此美好的無線充電,為啥發展不起來?
● 無線充電解決不了充電痛點
無線充電發展不起來最關鍵的一點是解決不了現階段使用者的充電痛點,目前來看,市面上裝備無線充電技術的車型多為豪華品牌的插電混合動力車型,究其主要原因是因為這類電池的容量小。畢竟現在的無線充電方式的充電功率都很低,不管是電磁感應式還是磁場共振式。以BMW530Le 9.4kWh的電池組為例,其無線充電功率約為3.2kW,而要充滿電還至少需要3個小時。
一般來說,主流的無線充電系統輸出功率不超過10kW,這與普通的交流慢充樁相差無幾。如果再算上能量轉換過程中的損耗,那麼實際的輸出功率比傳統的有線慢充更低。
● 無線充電抗干擾能力差、成本巨大
無線充電除了充電功率不佔優勢,而且其抗干擾能力也較差。無論是無線電訊號還是其他電磁訊號干擾都可能讓充電停止,而且在充電過程中,發射線圈和接收線圈之間不能有障礙物,不然也可能讓充電停止。所以,要想避免這些不利因素的影響,無線充電裝置最佳的安裝位置是在相對密閉的空間,但這樣一來不利於無線充電裝置大面積推廣。
無線充電裝置的高成本也是一個難啃的骨頭,因為安裝無線充電裝置除了需要挖地、埋暗線,還要算上造價不菲的無線充電裝置。據悉,一套無線充電裝置的造價是普通立體慢充樁的5-6倍。如果日後埋在地下的發射器出了問題,後期維護也非常麻煩,維護成本也更高昂。至於動態無線充電,建設一條鋪滿無線充電裝置的道路的成本更是難以想象的。
● 寫在最後
綜上所述,目前無線充電技術應用在部分高階的插電混動車型上是合適的,即便充電效率低,也不會影響正常的駕駛需求。但對於續航長、電池容量大的純電動車型而言,現階段無線充電確實沒什麼存在感,畢竟傳統的有線快充不是更“香”嗎。當然,也許有一天,無線充電技術可以突破性地提升充電效率和速度,甚至解決使用者的充電痛點,那麼到時無線充電技術才有可能真正普及開來。