無線充電是發展方向還是雞肋,為何特斯拉對於無線充電如此敷衍?

隨著汽車電汽化的發展趨勢,更多的周邊技術也被催生了出來,電子渦輪增壓、能量回收、大功率充電、電控四驅等等一系列技術,隨著電氣化技術的飛速發展,無線充電技術也開始出現在我們的視野中,相比插座充電方式,無線充電省卻了長長的充電線,乾淨整潔,停車即充,可謂是懶人們的福利。

無線充電是發展方向還是雞肋,為何特斯拉對於無線充電如此敷衍?

雖然技術好,但從市場應用來看,普及率實在是低的可憐,而從消費市場來看,大多數手機已經基本普及了無線充電這一配置。而新能源汽車無線充電技術提出的時間相對較早,但卻為何遲遲不得量產?是技術還是需求問題,本期,我們就來關注下新能源無線充電的發展,為何發展如此緩慢?

埋藏在百年前的技術火種

提及無線充能的技術,就不得不提及愛迪生與特斯拉的恩怨,愛迪生我們大家都比較熟知,作為一個發明家,愛迪生一生中創造發明有一千三百二十八種,涉及了我們日常生活的方方面面,而同時代的特斯拉也是一位擁有絕妙創意的人。兩人最為重要的交鋒就是至今仍為人津津樂道的——“電流大戰”,經此一戰,奠定現代電力發展雛形。作為同時代的兩個天才,不管是商業的競爭還是私人恩怨,都讓我們體會到電力技術的魅力。

無線充電是發展方向還是雞肋,為何特斯拉對於無線充電如此敷衍?

將電能無線傳輸的想法,早在1893年間,特斯拉就已經進行了展示,透過線圈將電能進行無線傳輸,點亮了近距離的小燈泡。但特斯拉並沒有侷限在小功率的近距離傳輸技術,按照其想法,未來電力可以透過高塔以及氣球進行遠距離無線傳輸。

為此,特斯拉在1900年建立了規模與能量最大的特斯拉線圈,利用三個特斯拉線圈可放射出數百萬伏電壓並製造出“人造閃電”,透過諧振的方式傳送到地球高空大氣的電離層這個超級電容上,下方可透過特製電容對電力進行接收。但特斯拉想法過於超前,受限於基礎設施以及資金問題並沒有發展完善。

無線充電是發展方向還是雞肋,為何特斯拉對於無線充電如此敷衍?

但從當下在物聯網、人工智慧AI以及新能源汽車等行業技術飛速發展下,能源傳輸將成為人類智慧發展一個瓶頸,而無線立體式空間能量傳輸將成為破解能源瓶頸的關鍵。

無線充電的原理

當然,特斯拉的技術地圖展示的過於龐大,直至百年後的今天,才剛剛開始了系統性的空間傳能技術,而無線充電技術發展到今天,在路線上基本可分為四種,包括電場耦合式、電磁感應式、磁場共振式以及無線電波式。

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無線電波式:從名稱也可理解,無線電波是一種遠距離的無線能量傳播方式,並且裝置小型化非常好,但輻射功率與傳輸距離成反比,如果功率過大,則會受到法律的制約,因此,該技術只能在特殊行業採用,新能源汽車不宜採用該技術。

從技術路線上來看,無線電波式傳輸可分為微波式和鐳射式兩種技術路線,其中鐳射式可實現更長距離以及更小尺寸的設計,並且對周圍電磁干擾比較低,但容易受到環境影響,且轉化效率比較低,在高功率下對於人體也有傷害。並且傳輸效率低於25%,這無疑將大大增加充電時間。

電場耦合方式:電場耦合方式平板材料需要採用高介電常數電介質,為了傳輸效率,需要間距非常小,平板的面積則需要很大。該技術最大的優勢在於對外界產生的電磁干擾較低,但在高頻下銅損和鐵損較高,效率比較低,因此造成充電時間大大增加,這對於新能源汽車是不能接受的。

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電磁感應式:提及電磁感應,相信不少朋友都非常熟知,其原理非常簡單,即透過初級線圈產生一定頻率的的交流電,透過電磁感應,次級線圈中也會產生一定的電流,繼而將能量進行傳輸。這種方式能量轉換率高,傳輸功率範圍較大。

但該技術線圈互相感應漏感較強,因此對於距離非常敏感,同時改技術需採用大量的鐵磁性材料,因此,繞組尺寸與質量都非常大,並且高頻下鐵損較高,因此比較適合低頻充電。

無線充電是發展方向還是雞肋,為何特斯拉對於無線充電如此敷衍?

磁場共振式:磁場共振式的原理與聲波共振類似,利用相同的共振頻率進行能量的傳遞,磁場共振式可實現漏感補償和頻率調諧,可以顯著提高傳輸距離,並且,還可同時對多個裝置進行充電,不要求兩個裝置之間線圈對應。缺陷也比較明顯,雖然其可遠距離傳輸,但距離越遠也造成了傳輸損耗越大,此外,還需對使用的頻率進行保護。得益於在充電距離以及充電效率方面優勢顯著,磁場共振式也成為了近年來新能源無線充電的主要技術方向。

特立獨行的特斯拉

無線充電是發展方向還是雞肋,為何特斯拉對於無線充電如此敷衍?

從不少車企所公佈的技術路線來看,大都選擇了電磁感應式以及磁共振式兩種技術路線,但充電技術在推廣方面依舊存在諸多爭議,不少傳統車企對於無線充電技術都充滿了熱情,但以物理學家“特斯拉”命名的Tesla Motors卻一反常態,對於無線充電卻始終不“感冒”,馬斯克還曾公開宣稱,無線充電技術與特斯拉超級充電站相比,屬於“低效且低能”的充電方式。

以傳統的線充來看,其效率為95%左右,而無線充電效率則為90%左右,但隨著技術的發展,其效率相應有所提升,但預計無法超越線充的效率。

無線充電是發展方向還是雞肋,為何特斯拉對於無線充電如此敷衍?

有意思的是,特斯拉雖然宣稱無線充電技術低能,但隨著技術的發展,特斯拉也推出了一款無線充電裝置,但該裝置僅僅針對特斯拉MODEL S,並且每小時充電效率為7。2千瓦,足以保證MODEL S的日常充電。但明眼人都可看出,特斯拉對於無線充電的敷衍態度。

不過隨著電池技術的發展以及充電功率的逐漸提升,無線充電的侷限性愈發凸顯出來,不過無線充電顯然並不侷限於固定式充電這一種方式,不少車企以及供應商開始思考另一種充電方式。

結語:

科技改變生活,無線充電技術作為一種炫酷、便捷的充電方式也會逐漸在電動汽車搭載應用,但無線充電顯然並不會以一種方式出現在我們眼前,下期,我們將對無線充電的另一種形式加以解讀。