【導讀】在設備智能化的今天，電力能源是首要選擇，但伴隨的問題是續(xù)航會受到影響。手機和電動汽車行業(yè)都在絞盡腦汁解決這個問題，有創(chuàng)業(yè)公司利用手機面板吸收太陽能來增加續(xù)航，而對于電動汽車來說，除了在充電站插上充電線外，還有什么選擇？
現(xiàn)在大家手里的電子小玩意很多，時不時就有同事跑一圈借各種充電器的情況。對于電動車這樣的大家伙，目前由于各家廠商標準不一，實際上也是各種接口并存，那么有沒有比同一接口標準更方便的方法來給多種電動車充電呢？這就是我們今天說到的無線充電技術。
Q1：無線充電有哪些方式？原理是什么？
A：常見的有感應式，共振式和微波傳輸式等形式，都利用電磁感應原理
實際上現(xiàn)在劃分的無線充電類型有好些種，比如感應式、共振式、微波傳輸式等等，不過總體來說，它們的基本原理都是一樣的，就是利用交變電磁場的電磁感應，來實現(xiàn)能量的無線傳輸。
感應式的無線電能傳輸算是目前比較成熟的技術，很多手機無線充電、甚至我們常見的電磁爐就是利用的這種原理。由于數(shù)碼設備空間小，接收線圈也小，加上充電設備功率小，所以通常充電的距離近（甚至需要與充電座接觸），不過相對電磁輻射也小。
共振式則是著名的麻省理工目前在開發(fā)的一類充電技術，說起來也不復雜，他們利用電磁感應現(xiàn)象，加上共振的原理，能夠提升無線充電的效率，共振傳輸?shù)木嚯x比普通感應式更遠一些，而麻省理工目前正在進行小型化的研究——對于車長好幾米的電動車來說，這方面的技術壓力倒不是太大。
微波傳輸此前更多出現(xiàn)在科幻電影或者小說里面，實際上它也是無線電力傳輸?shù)囊粋€很好的方式，只不過受到發(fā)送功率等方面的限制，并未大規(guī)模實用化。微波傳輸?shù)淖畲蠛锰幘褪莻鬏斁嚯x遠，甚至可以實現(xiàn)航天器與地面之間的能量傳輸，同時還可以實現(xiàn)定向傳輸（發(fā)射天線有方向性），未來前景值得期待。
Q2：無線充電的好處有哪些？
A：不需要攜帶電纜，利于多種接口標準的統(tǒng)一
無線充電的第一個好處就是，沒有線了，看起來像是廢話，但是想想那些到處找充電器或者數(shù)據(jù)線的同學們，這樣實實在在的好處一點都不是廢話。另外，無線充電在硬件方面的標準更容易統(tǒng)一，畢竟說服各家廠商把有線充電的接口都統(tǒng)一并不容易——在手機這方面就比較明顯，各家的充電器都不太一樣，但是無線制式卻只有那么幾種。
Q3：有待解決的問題有哪些？
A：傳輸效率，電磁兼容都是實現(xiàn)工程化需要解決的問題
傳輸效率是所有無線充電都面臨的問題，對于電動車這樣充電功率更大的“電器”來說更是如此——電能首先轉換為無線電波，再由無線電波轉換成電能，這兩次轉換都會損失不少的能量——這與本身就是綠色、環(huán)保的電動車來說，似乎顯得有些格格不入。
電磁兼容也是無線充電需要解決的技術瓶頸之一，眾所周知，電磁波很容易產(chǎn)生泄漏，當大功率的車用無線充電設備運行時，也會對周圍的生物和電子設備產(chǎn)生影響，甚至會危害人體健康，在大家談輻射色變的今天是很敏感的話題，所以這方面如何處理也是電動車無線充電實現(xiàn)工程化需要解決的問題。汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中，往往也會進行電磁兼容方面的的測試，而無線充電技術顯然提出了更高的要求。利用封閉的自動智能化車庫安裝無線充電設備是解決電磁兼容比較好的途徑，不過成本也確實不菲。
此外無線充電還是會面臨電氣標準等方面的問題，也是需要工程師和汽車廠商需要去解決的，不過相信關鍵技術問題解決之后，這些問題在大趨勢下也會迎刃而解。
小結：盡管現(xiàn)在電動車由于電池等關鍵部件的技術障礙距離普及還有一段時間，不過各國工程師對于相關的基礎技術也沒有放棄研究。前不久TDK剛和麻省理工（MIT）下屬的公司簽署合作協(xié)議，繼續(xù)推動無線充電技術的研發(fā)，我們也會對于新能源技術的最新進展繼續(xù)關注。
在設備智能化的今天，電力能源是首要選擇，但伴隨的問題是續(xù)航會受到影響。手機和電動汽車行業(yè)都在絞盡腦汁解決這個問題，有創(chuàng)業(yè)公司利用手機面板吸收太陽能來增加續(xù)航，而對于電動汽車來說，除了在充電站插上充電線外，還有什么選擇？從國外車企來看，特斯拉、沃爾沃、奧迪、寶馬、奔馳等傳統(tǒng)汽車都已經(jīng)開始研發(fā)或測試旗下電動車的無線充電系統(tǒng)。全球通訊以及IT界的新貴們也將“觸角”伸向了電動車無線充電的新領域。在無線充電的規(guī)劃和靜態(tài)還是動態(tài)充電的選擇上，國內(nèi)外車企則各有不同。
一、沃爾沃
沃爾沃的答案是利用道路進行無線充電。在瑞典，沃爾沃集團、瑞典電力公司 Alstom、瑞典能源局正在共同合作測試利用公路給電動汽車充電，通過將兩個電源線鋪設在公路上，電動車經(jīng)過時便可獲得電力供應。這項技術的核心在于汽車得搭載集電器，集電器與公路上的電纜連接，利用直流電充電。汽車不必走在電纜的中央，但必須時速大于 60 公里。
沃爾沃已經(jīng)在瑞典的 H llered 測試中心建立了一條 1/4 英里長的軌道，用一輛卡車進行測試。未來，當電動汽車需要充電時，必須安裝無線發(fā)射器讓道路感知，然后經(jīng)過加密信號激活充電功能。由于對速度有要求，沃爾沃的這一充電系統(tǒng)適合在高速路上實行，如果未來成真，人們出遠門的時候就不用擔心電力問題。
利用公路地表進行無線充電很可能是未來的發(fā)展方向，相比地面上的設施，它的好處是不需要占用地面空間，可減少建設、維護成本。汽車不需要停下來進行充電，可持續(xù)駕駛。和 Tesla 大力推動超級充電網(wǎng)絡一樣，沃爾沃的這一舉措同樣是為了給電動汽車打造一個良好的充電網(wǎng)絡。目前的公用充電站還做不到高效、便利，廠商建立自己的充電設施，有利于推動自家電動汽車的銷售。不過它需要面對很多普及的問題，比如公路建設、設計問題、集電器、電動汽車的支持等。就像無人駕駛一樣，這是一個浩大的工程，短期內(nèi)還難以實現(xiàn)。
據(jù)瑞典日報5月6日報道，瑞典成為歐洲首個大規(guī)模試驗電動汽車無線充電技術的國家。參與測試的電動汽車將達20輛，并主要用于市政活動。所測試的電動汽車無線充電技術為電磁感應式技術。目前關于電動汽車無線充電技術無統(tǒng)一標準。該測試項目受瑞典能源署資助，以期早日制定統(tǒng)一的歐洲標準。想必這也會給電動汽車無線充電技術帶來一定的推動作用。
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二、高通
在2015年4月22日的Formula E電動方程式錦標賽上，高通就展示了自己研發(fā)的Halo無線汽車充電技術。以下是科技網(wǎng)站ArsTechnica所進行的體驗。高通用作技術展示的車型是一對略有改裝的寶馬i8混合動力汽車。i8是Formula E錦標賽的安全車（當賽道出現(xiàn)事故或異常時用以引導賽車和限制車速），在3月份的邁阿密站上首次亮相。
高通Halo部門高級副總裁Graeme Davison表示，公司對于感應式充電的興趣原本集中在個人電子應用上。他們位于瑞士的研究部門開發(fā)了一種高功率的感應充電技術，但研究人員卻找不到它的用武之地。而如今被電動汽車所采用之后，Halo所面臨的問題是這種原本為智能手機所構想的技術能否在提高強度之后為汽車服務。
高通Halo的感應充電系統(tǒng)實際上是個相對直接明了的構想。想要了解它的工作方式，你首先可以想象出一個變壓器：它由兩個鐵氧體組成，兩者的旁邊還各有一個電線線圈。一般來講，這兩個部分是連接在一起的。交流電會在第一個線圈中被轉換成磁場，隨后再被第二個線圈轉換成直流電。而高通Halo卻將兩個鐵氧體分離開來，并讓系統(tǒng)跨越空氣間隔實現(xiàn)最大功率傳輸。
和智能手機一樣，汽車獲得無線充電的方式非常簡單。你只要將車開到充電墊的正上方，當充電線圈對齊之后，電流便會開始輸送到汽車當中。如果汽車和墊子之間存在外來物體，系統(tǒng)還可自動暫停充電。
我們都知道，手機無線充電的充電速度非常慢，那換到電池容量大得多的電動汽車身上，充電速度會不會更慢呢？讓人意外的是，情況并非如此。實際上，傳導充電的效率和有線充電差不多。“由于交流電到直流電的轉換和充電接口的低效率等因素，傳統(tǒng)充電的充電效率大約是95%，”Davison說，“而無線充電目前是 90%。”在使用這種技術時，充電速度的限制實際在于汽車能夠接受多少電能，而這套系統(tǒng)可兼容3.3kW（13A ，220V）和6.6kW（20A，220V）兩種電源供應。
Halo的無線充電器被放置在了車尾的位置，它看上去是一個比機頂盒稍大一些的金屬盒子，并連接著幾條橙色的電線。至于另一半的充電器，自然就在汽車的下方。感應充電其實是可以作用于移動中的車輛的，之前就有工廠使用這種技術來對機器人和貨車進行充電。Davison表示，Halo目前已經(jīng)具備了半動態(tài)充電的能力，可在最高30mph的速度下進行電能傳輸。他將出租車看作是這種技術的理想受眾，當排隊等客時，這些車輛同時還能獲得充電。
三、日產(chǎn)無線充電汽車
日產(chǎn)魔方電動車：采用了可在供電線圈和受電線圈之間提供電力的電磁感應方式。即將一個受電線圈裝置安裝在汽車的底盤上，將另一個供電線圈裝置安裝在地面，當電動汽車駛到供電線圈裝置上，受電線圈即可接受到供電線圈的電流，從而對電池進行充電。目前，這套裝置的額定輸出功率為 10kW，一般的電動汽車可在7-8小時內(nèi)完成充電。
日本無線充電式混合動力巴士：電磁感應式，供電線圈是埋入充電臺的混凝土中的。車開上充電臺后，當車載線圈對準供電線圈后（重合），車內(nèi)的儀表板上有一個指示燈會亮，司機按一下充電按鈕，就開始充電。
三、中興
中興通訊的無線供電系統(tǒng)是通過非接觸的電磁感應方式進行電力傳輸。當充電車輛在充電停車位停泊后，就能自動通過無線接入充電場的通信網(wǎng)絡，建立起地面系統(tǒng)和車載系統(tǒng)的通信鏈路，并完成車輛鑒權和其他相關信息交換。充電位也可以通過有線或者無線的方式和云服務中心進行互聯(lián)。一旦出現(xiàn)充電和受電的任何隱患，地面充電模塊將立即停止充電并報警，確保充電過程安全可靠。最重要的是，無線充電系統(tǒng)在車輛運行時完全不工作，即使車輛在上面駛過，或者在雷雨等惡劣天氣情況下，也能確保安全。
2015年2月12日消息，據(jù)路透社報道，中國智能手機制造商中興通訊的一名高管透露，公司計劃在今明兩年各投資15億元和20億元，共35億元研發(fā)汽車無線充 電技術。中興通訊企業(yè)戰(zhàn)略部門主管George Sun表示，公司已在國內(nèi)同20多個城市簽署協(xié)議，將為公共交通運輸提供無線充電技術。Sun稱：“到目前為止，我們獲得了非常積極的回應。公司為當?shù)卣?府解決了電動汽車最為頭疼的充電問題。”2015年，中興計劃在50-100個中國城市進行無線充電技術的預商用嘗試。并且，Sun表示，中興通訊正與幾 家中外汽車制造商就無線充電技術車輛洽談合作，但拒絕進行詳細說明。
四、比亞迪
比亞迪早在2005年12月就申請了非接觸感應式充電器專利。在2014年7月賣給猶他大學一輛40英尺的純電動巴士，這款巴士就裝配著最新的WAVE無線充電墊。
五、奧迪
針對無線充電中存在的傳輸效率問題，奧迪提出了一個不同的解決方案，他們開發(fā)出了一種可升降的無線充電系統(tǒng)，其最大的特點就是可以讓供電線圈更靠近車輛底部的受電線圈，實現(xiàn)了超過90%的電力傳輸效率，這種方式能夠讓一些高底盤的SUV在充電時保證更好的充電效率。奧迪的無線充電技術僅需要用戶將停車位上安置一塊配置線圈和逆變器（AC/AC）充電板，并連接至電網(wǎng)，當車輛停在電板上時，充電過程會自動開啟。
這種充電的原理是充電板內(nèi)的交變磁場將3.3千瓦的交變電流感應至集成在車內(nèi)次級線圈的空氣層中，實現(xiàn)電網(wǎng)電流逆向并輸入到車輛的充電系統(tǒng)中。當電池組充滿電時，充電將自動中止。感應式無線充電所需的充電時間與電纜充電所需的充電時間大致相同，而且用戶可以隨時中斷充電并使用車輛。奧迪的無線充電技術效率超過90%，不受譬如雨雪或結冰等天氣因素的影響。同時，交變磁場只有當車輛在充電板上方時才會產(chǎn)生，并且不對人體或動物構成傷害。未來利用感應線圈的充電原理，奧迪電動汽車不僅可以在駛入車位后自動開始充電，甚至可以在設有感應線圈的公路上，一邊行駛一邊充電。
六、特斯拉
在19世紀90年代，尼古拉·特斯拉發(fā)明了“特斯拉線圈”，能夠通過空氣傳播電力，開啟了無線式電力傳播的時代。在“2011年國際消費電子展”上，美國安利公司旗下子公司富爾頓創(chuàng)新公司展示了無線充電技術，并推出了世界上第一輛無線充電的特斯拉汽車。目前，特斯拉希望能在各個大城市中建立起一張張相互連接的充電網(wǎng)，以解決電動車很容易出現(xiàn)的電力不足問題。
