电动汽车无线充电的工作原理

到目前为止，我们都已经习惯了智能手机的无线充电，但如果你能以同样的方式为电动汽车充电呢？该技术目前正在开发中——很快，您可能需要做的就是将特斯拉停好。

无线电动汽车充电的工作原理

电动汽车无线充电的工作方式与智能手机的充电方式类似——通过磁感应。感应充电的工作原理是在一个区域中创建一个电磁场，通常是通过一个带电的金属线圈，在另一个区域中创建一个电流，该区域足够接近以受到该场的影响。因为电磁场会产生电流，所以不需要电线来传输电力。

在智能手机中，该过程通过手机必须与之保持接触的磁铁或垫子进行。在电动汽车中，相同的基本概念被更大规模地使用，功率更大，从而在充电板和车辆之间留出更多空间。一个感应充电垫放在地上，汽车停在上面。当车内的摄像头正确放置在充电板上时，它会告诉司机。

一旦汽车停在垫子上，接地垫和连接到 EV 的垫子就会产生电流。接地垫由来自电网的电力充电，从而产生电磁场。汽车底部的充电板以与地面上的充电板相同的磁频率产生共振，并产生电流为车辆电池充电。与需要磁铁精确对齐和接触的智能手机充电不同，EV 感应充电有更大的回旋余地——气隙可以是英寸而不是毫米。

无线智能手机充电的功率传输效率约为 80%，而无线 EV 充电声称要好得多。技术 YouTuber Matt Ferrell 在他的一个视频中与一家制造无线电动汽车充电技术的公司 WiTricity 进行了交谈。该公司的首席执行官声称其无线充电设备的效率约为 99%。这与在充电站或家中插入电源大致相同。

这是令人惊讶的，因为我们预计由于无线充电而不是插入充电会导致效率损失。但其他数据似乎支持这种充电效率水平。罗切斯特理工学院的绿色技术加速器中心与无线充电公司 HEVO 合作开展了一项研究，其中无线 EV 充电在原型设备中的效率为 95%。 2018 年，美国能源部橡树岭国家实验室 (ORNL) 以 97% 的效率进行了高达 120kW 的无线充电。

这并不意味着我们明天都会为我们的 Teslas 无线充电。该技术仍处于测试阶段。但据报道，WiTricity 已经用他们的技术改造了多款电动汽车模型，而且效果很好。其他多个国家也在测试它并致力于大众市场解决方案。如果改进到足以被大规模采用，当前模型的无线充电套件将广泛可用，新的电动汽车将内置无线充电功能。

正如 Ferrell 在他的视频中谈到的那样，这可以让自动驾驶和自动停车汽车拥有更多的自主权。如果他们可以通过内置在停车位或道路上的充电垫给自己充电，他们就不需要任何人际互动来完成他们一整天的任务。例如，最终，最后一英里的车队车辆可以通过停在无线充电板上或在无线充电板上行驶来充电，而不需要全天插入电源，尽管在自动驾驶技术接近现实之前还需要更多改进。

此外，康奈尔大学已经在研究可以植入道路的无线充电垫，并在您开车时为您的汽车供电。德雷克塞尔大学也在开发无线充电技术，这种技术可以内置于道路中，并且能够更好地容忍充电板之间的错位。

将这种技术大规模建设到道路上的成本仍有待观察，如果过高，可能会阻碍无线充电道路成为主流。在维护我们目前的道路和桥梁方面，美国没有很好的记录，但随着国会最近批准了一项大型基础设施法案，我们有望看到这种趋势有所改善。

电动汽车无线充电的挑战

大众市场无线充电的一大障碍是费用。在撰写本文时，WiTricity 表示他们的一个无线充电站售价约为 700 美元。但在这一点上计算真实成本很困难，因为这项技术太新了。这取决于您是在谈论改装单个车辆还是装备整个车队。根据生态专家的说法，在大型电动公交车上增加几个充电垫的成本也比为普通电动轿车配备无线充电装置的成本更高——高达数千个。最重要的是，在撰写本文时，无线充电技术的成本将远远高于安装供个人使用的有线充电站。

随着技术的进步和更广泛的市场采用，该价格有望下降。不过，就目前而言，对于许多电动汽车司机来说，它仍然是一种昂贵的新奇事物，而不是一种实用的解决方案。除此之外，目前还没有太多无线电动汽车充电基础设施。

充电速度是另一个障碍。根据 Green Car Reports 的说法，当这项技术在几年前开始流行时，它只能传输大约 3.5kW 的功率。在撰写本文时，该速度已增加到 11kW，每小时充电足以为电池增加约 34 英里的电量。这相当快，特别是如果你要停一会儿，但它与普通的直流快速充电 (DCFC) 站相去甚远。

还需要解决一些安全挑战，例如如果金属在充电板处于活动状态时接触到它会发生什么。由于电流流过垫子，金属物体会升温并最终可能引起火灾。

为了解决这个问题，制造商正在构建故障保险。在 Ferrell 的视频中，WiTricity 的首席执行官解释说，如果检测到金属罐或猫等物体试图爬到车底取暖，充电器将关闭并向您的手机发送通知。如果有人离充电板太近，它也会关闭。 WiTricity 的网站更详细地概述了这些预防措施。

电动汽车无线充电的下一步是什么

从 2007 年左右开始发展，电动汽车无线充电最终可能在未来几年成为主流。汽车工程师协会 (SAE) 于 2020 年批准了电动汽车无线充电标准，标志着该标准可以推向大众市场。一旦制造商充分测试和开发了这项技术，我们可能会开始看到无线充电成为电动汽车的标准配置。

基础设施赶上这个想法还需要一段时间，并且普通消费者可以负担得起过去模型的改装套件。但这是朝着有趣方向迈出的一步。