现在,几乎在每个人的办公桌上都会摆上一个手机无线充电支架。而无线充电这一在电子消费品领域成熟的技术如今在电动汽车上也迎来突破。
这里说的“无线充电”并非车辆中控台下方的“手机无线充电面板”,而是一种为电动车动力电池进行无线充电的技术。
日前,据外媒报道,德国巴林根市的一个项目,即将实现让公共汽车在无线充电高速公路上边行驶边进行充电。
虽然该项目只涉及一辆公共汽车,但可以想象,突破了0到1之后,从1到100的复制将是飞跃式的。未来几年,你或许能够在全球各地看到边跑边充电的车。
具体来讲,巴林根市的这个项目由以色列公司Electreon和德国公司EnBW合作,沿德国高速公路配备了1公里的电力道路系统(ERS),以及两个静态充电站,这两个充电站将放置在公共汽车的两端终点站处,类似当前“目的地充电桩”的概念。项目中的公交车在行驶时能够边开边充电,在停靠终点站时进行有线充电,最大化充电效率。
去年12月,美国密歇根州州长格雷琴·惠特默就宣布,该州将在高速公路上测试无线道路充电能力。如果汽车可以在行驶时充电,那么它们就可以装载容量更小的电池,使车辆变得更轻、更高效,最主要的是更便宜。
瑞典也在进行无线充电道路项目。汽车制造商Stellantis开设了一个模拟高速公路测试中心,在意大利研究感应充电。
那既然无线充电公路这么优秀,为何还没普及?事实上,汽车无线充电的概念并不新颖,但由于标准、成本、效率等问题,始终没有真正商业化落地。
按照技术种类来分,当前纯电动汽车无线充电方式有两种:电磁感应式和磁共振式。前者是电流通过线圈产生磁场,对附近线圈产生感应电动式,产生电流。就是我们中学物理中经常用的“右手螺旋定律”那种原理。而磁共振式则是发生端能量遇到共振频率相同的接收端,由共振效应进行电能传输。
前者传输距离短,从几毫米到几厘米不等,功率一般最高5W。后者传输距离稍长,可以达到数米,且功率最高能达到数千瓦。
根据上述特点,电磁感应式无线充电一般用在固定车位上,在车辆长时间停放的状态下进行充电。而磁共振式,就是文章开头提到的,可以在移动中为车辆充电,但要对道路设施进行大规模改动。
另一方面,美国工程师协会SAE J295工作组将无线充电输出功率分为3级,最低的WPT1为3.7kW,家庭及公共场所为WPT2:7.7kW,快充WPT3为22kW。
作为对比,当前主流家用充电桩的功率一般为7kW左右,而特斯拉、小鹏等公司推出的超充桩功率在200kW至400kW不等,远远高于无线充电的数千瓦功率。
所以,无论怎么看,固定车位上使用的静态无线充电与有线充电的效率完全没法比,这一方向并不值得深入探索。那么移动中充电的动态无线充电呢?不是说实现后不再需要电动车本身拥有大电池了吗?
有人尝试做过。比如广西电网前几年联手当地公交公司打造了一条无线充电公路,使公交车在公路上行驶能边充边开,但最终公路造价花费几十亿元人民币,成本高昂,效率又不够高,与国家节能方向相悖,最终不了了之。
这类充电公路只适合路线固定的公交车使用,对轨迹随机性和发散性的私家车来说几乎没有意义,而公交车的保有量又小。因此,试图通过打造充电公路来降低电动车电池容量,从而减少成本的设想并不成立,电池节省的成本要抵销掉造路的成本难上加难。
愿景很科幻,电动车无线充电无论从效率还是经济性角度而言,都离我们还很遥远。