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大功率无线充电技术未达到大规模应用的要求

发布时间:2018-12-05

       大功率无线充电技术可以追溯到19世纪的尼古拉特斯拉,以及著名的特斯拉线圈。2007年6月,《科学》刊载了MIT利用磁场共振技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡,并将其取名为WiTricity,轰动了全球。而电动汽车无线充电技术却是在近两年来随着新能源汽车市场的火热逐渐被大家所谁知。
 
       目前大功率无线充电技术主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式四种基本方式。这几种技术分别适用于近程、中短程与远程电力传送。
 
       图表 1  大功率无线充电技术原理
 
 
       注:上面这幅图中的①即为充电墙盒,它主要负责将高频电转换为交流电。随后交流电传输至嵌入地面的充电板②,产生感应磁场,使车内的充电板④中出现感应电流。

       市场主流的电动汽车大功率无线充电的方式主要偏重于两种:电磁感应(Electromagnetic induction)和磁场共振(Resonance)。专利申请也主要集中在这两种技术方向:磁场共振、电磁感应及电磁波。在专利申请方面亦分成两大阵营,总体上来看,欧洲汽车厂商和国内的参与者倾向于电磁感应,日系汽车厂商倾向于磁共振,当然也有某些技术上的共性。
 
       两种技术的研究重点也存在差异:电磁感应的研究聚焦在感应充电、大功率无线充电、电磁感应和充电站领域;磁场共振的研究聚焦在无线电源、共振频率、感应系数、天线和发射器领域。技术上并无绝对优劣之分,目前都处于尝试阶段。
 
 
 
       图表 2  部分企业大功率无线充电技术倾向
 
 
        资料来源:QUESTE、一览众咨询
 
       目前,电动汽车无线充电大规模普及,仍有技术上的瓶颈要突破:
 
 
       1)传输效率是所有大功率无线充电都面临的问题。
 
       电磁感应技术相对较为成熟,但要求电源发射设备和接受设备近距离接触,目前一个充电点只能充一个设备,也无法做到透过一定厚度的障碍物进行充电,充电效率很低。磁场共振式可实现远距离、一对多充电,它的原理是利用电磁感应现象,加上共振的原理,来提升大功率无线充电的效率。简单的说,就是接受线圈和发射线圈处于一个相同的共振频率来传输能量,传输效率相对较高,目前测试阶段可达到90%。
 
       然而,对于电动车这样充电功率更大的“电器”来说,电能转换为无线电波,再由无线电波转换成电能,这两次转换都会损失不少的能量,在大规模商用前,充电效率的提升仍是要突破的瓶颈。
 
 
       2)电磁相容问题
 
       电磁波很容易产生洩漏,当大功率的车用大功率无线充电设备运行时,也会对周围的生物和电子设备产生影响,甚至会危害人体健康。利用封闭的自动智慧化车库安装无线充电设备是解决电磁相容比较好的途径,然而成本却是目前大规模推广的障碍。

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