手機(jī)無(wú)線充電已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)汽車是否也能無(wú)線充電？
香港城市大學(xué)工學(xué)院電機(jī)工程學(xué)系助理教授江朝強(qiáng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的新型高功率22千瓦納米晶智能無(wú)線充電技術(shù)，為此提供了一種方案。該技術(shù)讓無(wú)線充電效率達(dá)到96%，充電系統(tǒng)體積減小20%、重量降低14%，為無(wú)線充電技術(shù)在電動(dòng)汽車大面積推廣帶來(lái)了新的可能。
無(wú)線充電技術(shù)，又稱為感應(yīng)充電，是通過(guò)電磁場(chǎng)將電能從充電器無(wú)線傳輸?shù)诫姵氐囊环N方法。其核心優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需插拔充電線，只需將電動(dòng)汽車停放在充電區(qū)域即可完成充電，大大提高充電便捷性，降低充電接口的故障率?！盁o(wú)線充電技術(shù)現(xiàn)已在一些高端電動(dòng)汽車中得到應(yīng)用。隨著技術(shù)的成熟和成本的降低，未來(lái)無(wú)線充電技術(shù)有望成為主流?！苯瘡?qiáng)說(shuō)。
目前，電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)通常采用鐵氧體磁芯，但鐵氧體熱穩(wěn)定性差、磁性損耗大。為了突破材料限制，無(wú)線充電器增加了很多冗余設(shè)計(jì)，導(dǎo)致其功率密度低，重量和成本高，進(jìn)而影響無(wú)線充電技術(shù)的普及。
為此，江朝強(qiáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)磁材料和磁路設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，將厚度小于18微米的納米晶合薄帶混合式層疊在磁耦合機(jī)構(gòu)上，以替代傳統(tǒng)鐵氧體。納米晶合金材料飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度更高，可達(dá)1.2特斯拉，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鐵氧體的0.45特斯拉，具有熱穩(wěn)定性強(qiáng)、磁芯損耗低等優(yōu)點(diǎn)。因此，可將無(wú)線充電器尺寸設(shè)計(jì)得更小，并有效減少環(huán)境溫度對(duì)充電效率的影響。
江朝強(qiáng)介紹，納米晶材料能在更寬的溫度范圍內(nèi)保持高效運(yùn)作，但其電導(dǎo)率較高，在高頻磁場(chǎng)中會(huì)導(dǎo)致較高的渦流損耗，直接簡(jiǎn)單替代鐵氧體不能充分發(fā)揮其材料優(yōu)勢(shì)。對(duì)此，團(tuán)隊(duì)通過(guò)精確設(shè)計(jì)磁芯的幾何形狀和磁屬性配置，對(duì)磁耦合機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使其能量傳輸更加直接和高效，減少不必要能量損耗。團(tuán)隊(duì)還利用納米晶材料的高靈活性，設(shè)計(jì)出多種磁導(dǎo)率組合，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)電、磁、熱性能之間的最佳平衡。
該無(wú)線充電技術(shù)可應(yīng)用于停車場(chǎng)、購(gòu)物中心、家庭車位等場(chǎng)所，車主只需將車輛停放在指定位置，無(wú)需插拔電纜，就能實(shí)現(xiàn)“即泊即充”，大大提高充電便捷性。無(wú)線充電設(shè)備還可嵌入道路，使電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)“邊開(kāi)邊充”，尤其適合長(zhǎng)途卡車和公交車。
江朝強(qiáng)說(shuō)，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的普及，未來(lái)無(wú)人駕駛汽車自動(dòng)駛?cè)氤潆妳^(qū)域，無(wú)需人工干預(yù)，即可實(shí)現(xiàn)充電，將大大提高電動(dòng)汽車的運(yùn)行效率，有利于推動(dòng)智能交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
在未來(lái)的智慧城市中，電動(dòng)汽車不僅是交通工具，更是智能電網(wǎng)的重要組成部分。無(wú)線充電技術(shù)可與智能電網(wǎng)相結(jié)合，優(yōu)化能源管理，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度和負(fù)載平衡，確保電網(wǎng)穩(wěn)定性，并提高能源利用效率。
隨著技術(shù)不斷成熟和成本降低，無(wú)線充電技術(shù)還有望在無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
