手機無線充電已經(jīng)實現(xiàn)，電動汽車是否也能無線充電？
香港城市大學(xué)工學(xué)院電機工程學(xué)系助理教授江朝強團隊研發(fā)出的新型高功率22千瓦納米晶智能無線充電技術(shù)，為此提供了一種方案。該技術(shù)讓無線充電效率達到96%，充電系統(tǒng)體積減小20%、重量降低14%，為無線充電技術(shù)在電動汽車大面積推廣帶來了新的可能。
無線充電技術(shù)，又稱為感應(yīng)充電，是通過電磁場將電能從充電器無線傳輸?shù)诫姵氐囊环N方法。其核心優(yōu)勢在于無需插拔充電線，只需將電動汽車停放在充電區(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。“無線充電技術(shù)現(xiàn)已在一些高端電動汽車中得到應(yīng)用。隨著技術(shù)的成熟和成本的降低，未來無線充電技術(shù)有望成為主流。”江朝強說。
目前，電動汽車無線充電技術(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，無線充電器增加了很多冗余設(shè)計，導(dǎo)致其功率密度低，重量和成本高，進而影響無線充電技術(shù)的普及。
為此，江朝強帶領(lǐng)團隊對磁材料和磁路設(shè)計進行優(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)強度更高，可達1.2特斯拉，遠高于傳統(tǒng)鐵氧體的0.45特斯拉，具有熱穩(wěn)定性強、磁芯損耗低等優(yōu)點。因此，可將無線充電器尺寸設(shè)計得更小，并有效減少環(huán)境溫度對充電效率的影響。
江朝強介紹，納米晶材料能在更寬的溫度范圍內(nèi)保持高效運作，但其電導(dǎo)率較高，在高頻磁場中會導(dǎo)致較高的渦流損耗，直接簡單替代鐵氧體不能充分發(fā)揮其材料優(yōu)勢。對此，團隊通過精確設(shè)計磁芯的幾何形狀和磁屬性配置，對磁耦合機構(gòu)進行優(yōu)化，使其能量傳輸更加直接和高效，減少不必要能量損耗。團隊還利用納米晶材料的高靈活性，設(shè)計出多種磁導(dǎo)率組合，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求，實現(xiàn)電、磁、熱性能之間的最佳平衡。
該無線充電技術(shù)可應(yīng)用于停車場、購物中心、家庭車位等場所，車主只需將車輛停放在指定位置，無需插拔電纜，就能實現(xiàn)“即泊即充”，大大提高充電便捷性。無線充電設(shè)備還可嵌入道路，使電動汽車實現(xiàn)“邊開邊充”，尤其適合長途卡車和公交車。
江朝強說，隨著自動駕駛技術(shù)的普及，未來無人駕駛汽車自動駛?cè)氤潆妳^(qū)域，無需人工干預(yù)，即可實現(xiàn)充電，將大大提高電動汽車的運行效率，有利于推動智能交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
在未來的智慧城市中，電動汽車不僅是交通工具，更是智能電網(wǎng)的重要組成部分。無線充電技術(shù)可與智能電網(wǎng)相結(jié)合，優(yōu)化能源管理，實現(xiàn)智能調(diào)度和負載平衡，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，無線充電技術(shù)還有望在無人機、機器人等更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
