無線充電跨入新紀元,未來會取代有線充電嗎?

1894年,馬斯克的偶像尼古拉斯·特斯拉在紐約第五大道35號的實驗室,用無線傳輸電能的方式,點亮了一盞白熾燈。隨后更加瘋狂的想法,在他腦海中生長,他計劃在紐約長島建造一座“沃登克里弗塔”——將地球的電離層與地表視為電容器的兩個極板,通過徑向電磁波振蕩在其間建立起頻率約為8Hz的低頻共振場。
簡而言之,就是要建立起一張覆蓋全球的無線電能傳輸網(wǎng)絡。這樣一來,人類將徹底擺脫電線,只需要安裝一個小設備,就可以取電用電??上в捎谌狈Y金的支持,尼古拉斯·特斯拉的瘋狂之舉未能得以實現(xiàn)。?

100多年之后,無線充電技術隨著iPhone的加入,正迎來“第二春”,今年的安卓旗艦基本上都選擇跟進。第一陣營的集體背書,讓無線充電真正成為了行業(yè)趨勢。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴和便攜式設備的發(fā)展,人們對于智能電子產(chǎn)品的依賴性越來越高。然而雜亂的充電線時常會讓消費者感到頭疼,頻繁插拔線材對充電接口也會造成一定損傷,于是人們開始尋求新的充電方式來改變這一狀況。當下,越來越多的電子設備開始采用無線充電技術。
無線代表著先進和方便
如果回顧一下移動電話、筆記本電腦、無線耳機、無線音箱……這些改變?nèi)藗兩罘绞胶土晳T的產(chǎn)品,你就愿意相信無線代表著先進和方便。
具體到手機無線充電,它更好地利用了人們的碎片時間——隨拿隨充,避免了頻繁插拔的麻煩,同時也避免了數(shù)據(jù)線的損壞。
在取消3.5mm耳機接口漸成共識的當下,無線充電可以解決無法同時兼顧聽歌和充電的缺憾。
無線充電代表著未來
就像安卓手機剛出現(xiàn)的時候,用起來又卡又慢,但現(xiàn)在它卻徹底改變了世界。代表先進生產(chǎn)力的新生事物,剛出生的時候總是站不穩(wěn)的,但卻充滿想象力。
無線充電的理想化場景是無感充電——不知不覺就充上電了,比如Wi-Fi充電?
微波諧振方式就是采用微波作為能量的傳遞信號,接收方接到能量波以后,再經(jīng)過共振電路和整流電路將其還原為設備可用的直流電。
這種方式就相當于我們常用的Wi-Fi無線網(wǎng)絡,發(fā)收雙方都各自擁有一個專門的天線。不同的是,這一次傳遞的不是信號而是電能。

由于微波諧振方式的能量是發(fā)散的,導致其能量利用效率很低,但勝在位置高度靈活。比如,英特爾的方案是將超極本設計為無線充電的發(fā)送端,手機作為接收端。你上班的時候,只要手機放在超極本旁邊,就能在不知不覺中、連續(xù)不斷地充電。帶給你的直觀體驗就是,手機電力永不衰竭。
如果微波諧振方式能突破技術瓶頸,在發(fā)送端實現(xiàn)普及,或者在充電效率上實現(xiàn)實質(zhì)性提高,那么未來手機將無時無刻不在充電,續(xù)航什么的就再也沒人關心了。
無線充電對手機、電腦、相機等電子產(chǎn)品而言,只是個錦上添花的新功能,但對電動車產(chǎn)業(yè),卻有可能是啟動整個市場的關鍵。在這樣的背景之下,無線傳輸?shù)膲粝?,開始在很多人的心中復蘇,無線充電技術也正在試圖走出實驗室,加入市場應用大軍。
技術新突破:行業(yè)一直沒有停下對無線充電的追求腳步,現(xiàn)階段無線充電技術的系統(tǒng)性能、充電速度、電能轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)和插電慢充差不多。在轉(zhuǎn)化率上,插電慢充的電能轉(zhuǎn)換效率是95%左右,無線充電也能做到90%的水平。在充電功率上,也逐漸從3kW水平,提高到7kW、11kW、22kW水平。
車輛停放的位置、車底盤距離地面高度的限制也放寬了。無線充電配置供應商宣稱能覆蓋各類車型,包括底盤較高的SUV??刂萍夹g也不斷優(yōu)化,當有異物出現(xiàn)在WPT充電系統(tǒng)的線圈之間時,會有措施防止過熱事件的發(fā)生。
新政策推動:任何一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,都是標準先行的,電動車無線充電產(chǎn)業(yè),同樣如此。早在2020年,我國便完成了電動汽車無線充電四個標準的編制。電動汽車無線充電國家標準工作組成員、華南理工大學電力學院教授張波表示,“這是我國第一部電動汽車無線充電系列國家標準中的四項,填補了我國在這一技術領域國家標準的空白,將助力我國電動汽車無線充電從技術研發(fā)、工程示范向產(chǎn)業(yè)化進程邁進,具有重要的現(xiàn)實意義?!?/p>
去年,國務院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》更是明確提出,要“加強智能有序充電、大功率充電、無線充電等新型充電技術研發(fā)”。這對于電動汽車動力電池大功率無線充電的研發(fā)企業(yè)而言,又是一個重大利好。

過去充電樁行業(yè)的發(fā)展,就因為沒有統(tǒng)一的標準,不同的充電樁接口各行其道,互不兼容。目前來看,無線充電非常有潛力在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期就統(tǒng)一標準,最終實現(xiàn)互聯(lián)互通。
打開新場景:智能化和無人駕駛已成為電動汽車的重要發(fā)展方向,無線充電將成為未來自動駕駛的關鍵一環(huán)。中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準化管理中心主任劉永東認為,電動汽車無線充電技術正處于產(chǎn)業(yè)化的前沿,有兩大優(yōu)勢:第一,與自動駕駛天然結合,“我們很難想象車輛能自動駕駛、自動泊車了,人還要到車位完成最后一個充電動作”;第二,可以通過APP遠程操作,使電動汽車跟電網(wǎng)很好地連接。
在中興新能源副總經(jīng)理胡超看來,電動汽車無線充電則有兩大清晰的商業(yè)應用場景:一是電動汽車自動化充電,如自動駕駛場景,未來會逐步普及;二是立體車庫場景下的無線充電。由于國家對停車場地的充電車位占比有一定要求,如果是高層立體停車場,傳導式充電電線很難拉上去,就需要裝配無線充電。
毋庸置疑,無線充電作為新能源車補能方式的新突破,即將迎來大規(guī)模的推廣。但無線充電的發(fā)展也不是一蹴而就的過程,無線充電技術真正大規(guī)模落地還需要一些時間。據(jù)行業(yè)樂觀預計,無線充電行業(yè)2025年后會進入成熟期,屆時無線充電設施會大規(guī)模生產(chǎn)和落地。

尾聲
國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程中,有個普遍的現(xiàn)象:路線選擇常呈現(xiàn)一邊倒的態(tài)勢,不是三元力壓鐵鋰,就是充電壓倒換電。實際上在復雜多元的中國,很難有單一的方案能夠滿足所有需求。
在電動車保有量高速增長的眼下,一個多元的補能體系才會更好地填補補能的缺口,充電與換電、有線充電和無線充電不會是非此即彼的替代品,其終極目標都是消滅補能焦慮,最終實現(xiàn)電動車的里程自由。
未來,隨著無人駕駛汽車政策的進一步放開和完善,無線充電和無人駕駛一樣,都將會迎來自己的春天。