電動汽車的下一個熱點(diǎn)?
近年來,電動汽車的技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)不斷,層出不窮,主要集中在燃料電池的技術(shù)路線上。短充電、長續(xù)航,是燃料電池技術(shù)發(fā)展的終極目標(biāo),這也從很大程度上代表了電動汽車的技術(shù)發(fā)展方向。
其實(shí)還有一個技術(shù)方向也在不斷取得進(jìn)展,并有可能成為電動汽車的下一個技術(shù)突破,那就是無線充電技術(shù)。
說起無線充電,大家最直觀的印象是這兩年很多便攜設(shè)備已實(shí)現(xiàn)的功能,應(yīng)該是個新進(jìn)黑科技。
其實(shí)不然。
目前主流的無線充電技術(shù),起源于電磁感應(yīng)式的無線電能傳輸技術(shù),早在1889年就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。它的發(fā)明者是一生擁有700多項發(fā)明專利、馬斯克以他的名字命名了自己的公司、曾有機(jī)會成為世界首富、與大發(fā)明家愛迪生發(fā)生交直流電之爭并最終獲勝的那位思想超前的傳奇人物——尼古拉·特斯拉。
無線充電技術(shù)的原理比較簡單。以手機(jī)為例,充電座和手機(jī)里均有一個內(nèi)置線圈,當(dāng)它們接近時,充電座的線圈內(nèi)由于有交流電,通過電磁感應(yīng)會在手機(jī)接收端的線圈中產(chǎn)生電流,進(jìn)行交直流電轉(zhuǎn)換后就可以給手機(jī)充電。
這種方式的缺點(diǎn)是受發(fā)送端和接收端之間的距離影響很大,距離越遠(yuǎn),傳輸越困難;而且手機(jī)線圈要跟充電座線圈基本重合,才能保證最大充電效率。
電動汽車無線充電的原理與此基本相同。在公共汽車和大中型運(yùn)輸車輛領(lǐng)域,無線充電技術(shù)也在不斷取得突破。
早在2018年,Link Transit就委托技術(shù)領(lǐng)先的無線充電設(shè)備供應(yīng)商Momentum Dynamics為一輛比亞迪K9S電動公交巴士安裝了美國第一臺200kW的無線充電系統(tǒng)。自安裝以來,該系統(tǒng)已經(jīng)為車輛提供了令人印象深刻的41MWh總電量。
最近的測試中,這款巴士按照預(yù)定路線行駛了14個小時,電池電量始終保持在90%以上。通過此數(shù)據(jù)評估電池壽命,一輛新巴士可能會保持服務(wù)至少12年。
最近,Momentum Dynamics又跟中重型電動汽車制造商GreenPower Motor宣布了一項為期三年的OEM協(xié)議,以開發(fā)和銷售無線充電的全電動交通工具。
這次合作將從GreenPower的旗艦車型EV Star開始,EV Star是一款7.6米長的小型公交車,可搭載19名乘客,最大航程為240公里。我們還不了解電池充滿需要多長時間,但這套充電系統(tǒng)額定功率高達(dá)300kW,已足夠驚艷。
美國能源部(Department of Energy)的橡樹嶺國家實(shí)驗室(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)最近也宣布,該實(shí)驗室在2月底成功測試了一種新的雙向無線充電系統(tǒng),該系統(tǒng)是為中型車輛開發(fā)的,具有更大的空氣間隙。
新系統(tǒng)在28厘米的空氣間隙中傳輸功率可以達(dá)到20kW,在UPS的插電式混合動力運(yùn)輸卡車中效率達(dá)到92%。該技術(shù)將應(yīng)用到具有更高離地空間的新型大型車輛上。
根據(jù)ORNL的奧馬爾·奧納爾(Omer Onar)的說法,
目前還沒有現(xiàn)成的解決方案可以在28cm的空氣間隙中提供20kW的功率。
這項技術(shù)從電網(wǎng)中獲取能量,并將其轉(zhuǎn)化為直流電,然后高頻逆變器產(chǎn)生交流電,交流電又產(chǎn)生磁場,通過空氣間隙傳輸電能。一旦電能通過空氣間隙傳遞到二次線圈,它就被轉(zhuǎn)換回直流,為車輛的電池組充電。
以20kW的功率計算,為60kW的電池組充電大約需要3個小時。使用現(xiàn)有的車載充電系統(tǒng),傳統(tǒng)的有線充電一般需要5到6個小時。
由于新系統(tǒng)是雙向的,它可以將一輛電動卡車轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿幽茉磧Υ妫灾С挚稍偕茉窗l(fā)電或電力需求高峰。ORNL指出,同時連接50輛卡車可以提供MW級的儲能。以每戶家庭每小時消耗1度電計算,可滿足1000戶家庭的用電需求。
無線充電技術(shù)目前基本仍在試驗階段,尚沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。如果技術(shù)成熟,使用場景將會得到極大擴(kuò)展,除了電動汽車領(lǐng)域以外,在倉儲物流、智能家居、無人機(jī)等各方面都會有廣闊的前景。