虽然无线科技在通讯领域日益盛行,例如WLAN、Wi-Fi、NFC、蓝牙、RFID以及ZigBee等。但是在汽车行业,目前电动车充电依然是“将电源线连接到车辆插座”的线缆连接方法。一些领先者,例如麻省理工学院(MIT)的研究人员、美国变压器制造商Evatran、英国CABLED已经在该领域耕耘多年,并展示了无线充电技术在汽车领域的应用前景。
(1)WiTricity
WiTricity是麻省理工学院(MIT)的研究成果,该技术利用匹配天线间的磁耦合谐振,并首次演示了为60W灯泡进行的无线供电案例。
MIT助理教授Marin Soljacic是该技术的发明者。这个技术的关键在于非辐射性磁耦合的使用。“两个相同频率的谐振物体将会产生很强的相互耦合,而只有与远离谐振环境的物体有较弱的交互,” Soljacic表示,“正是物理原理实现了非辐射性无线能量的传输。”目前,磁耦合被用于短距离范围,以对电池进行充电,如在电子牙刷中,但它要求正在充电的设备非常靠近感应线圈,这是因为磁场能量随着距离变大会迅速丢失。
在传统的磁感应中,距离只能通过增加磁场强度来增加。另一方面,WiTricity使用匹配的谐振天线,可使磁耦合在几英尺的距离内发生,而不需要增强磁场强度。其它组织则演示了较长距离的射频无线功率传输,但传输的功率只有几微瓦到几毫瓦。
演示装置包括直径约为3英尺的匹配的铜线圈,以及与电源相连的工作频率在兆赫范围的传输线圈。接收线圈在非辐射性磁场内部发生谐振,并以相同的频率振荡,然后有效地利用磁感应来点亮灯泡。Soljacic在灯泡演示中让他的整个设计团队成员站在发送和接收天线之间,这表明谐振天线甚至其间有有物理存在时也能保持耦合。灯泡继续发光,而不受障碍物的影响。该团队声称,如果没有匹配天线产生的谐振,那么将会有一百万多倍的能量被用在传输线圈中,以实现传统的非辐射性磁感应。
接下来,该团队准备通过设计与嵌入在膝上型电脑底部的天线线圈相匹配的电脑房天线,来演示以无线方式对膝上型电脑进行供电。这个团队不仅认为该技术能够提供足够的电源来给膝上型电脑的电池充电,而且还预计这个技术能够直接向膝上型电脑供电而去掉电池。
该研究项目受到美国陆军研究办公室、MIT陆军纳米技术研究所(ISN)、美国国家科学基金会以及美国能源部的资助。Soljacic的团队成员包括Peter Fisher教授和John Joannopoulos教授(ISN主任),以及Andre Kurs、Aristeidis Karalis和Robert Moffatt等学生。
在汽车领域,WiTricity技术合作者有美国汽车零配件供货商Delphi,以及日本TOYOTA集团。其中,Delphi将与WiTricity合作开发电动车用的无线充电技术,TOYOTA与WiTricity合作建构更有效率的无线充电技术。
(2)Plugless Power
美国维吉尼亚州的变压器制造商Evatran发表的Plugless Power无线充电技术,可以传输高达3.3kV电力,充电效率高达90%以上,可望为电动车提供一套便利的充电方式。
Evatran指出,使用其Plugless Power的电动车车主,只需将车辆停在充电座上,透过电磁感应原理,Plugless Power就会利用电磁线圈来为车辆充电,车主不用下车为动手连接电源线。
2011年6月,Yazaki North America与Evatran签署协议,合作开发面向电动汽车的Plugless Power技术。通过资源合作,双方将为住户、商业和工业领域开发“免动手”的无线充电系统,车主将不再需要“将插头插入电池”。
(3)CABLED
英国CABLED(Coventry and Birmingham Low Emission Vehicle Demonstrators)研究计划当中的HaloIPT技术,不但可以无线充电,甚至还能装设于快速道路上,让电动车边行驶边充电!
(4)CED无间断电动行驶技术
VOLVO和比利时科技、Flanders' Drive等单位合作,研发名为无间断电动行驶 (Continuous Electric Drive,CED)的无线充电技术。
对于电动车的认知,消费者除了关心电池续航力外,另一项课题就是充电是否便利,无线充电将成为电动车发展过程中主流且必备的条件。随着上述技术的成熟发展,电动汽车进入千家万户就不再遥远。(杨棋,产通社)