来源：第一电动网       作者：凭栏眺   新能源Leader

这些年我们见证了太多的行业崛起的故事，从最早的无人机，到现在的自动驾驶技术，人工智能技术，每一次技术革命都会伴随着资本的狂欢，大量的资本涌入到这个领域，一夜暴富的传奇也吸引了更多的年轻人加入到这个行业中，资本与技术的结合不断刺激着人们敏锐的感官。也许你没有赶上人工智能的浪潮、也没有赶上虚拟现实的机会，但是不要错过下一个可能成为资本狂欢的机会——无线充电技术。

说起无线充电，这并不是什么新鲜的技术，早在一个世纪之前交流电先驱尼古拉·特斯拉就曾经提出利用地球的电离层反射电磁波，从而在地球和电离层之间建立一个频率为8Hz的低频共振，实现远距离的电力无线传输，但是由于投资过于巨大，最终该设想没有实现。

无线充电从技术原理上来说主要分为两类：

1）电磁感应式：

电磁感应式无线充电是最简单的无线充电技术，电磁感应式无线充电的主要原理是利用两个线圈，其中一个线圈输入交流电，从而产生一个交变的磁场，交变的磁场进而在另一侧的线圈之中感应产生交流电，从而实现交流电在两个线圈之间的传输。缺点是由于电磁场的损失，导致传输效率较低，在变压器中为了提高效率，会在两个线圈之间加上硅钢，以便将磁场汇聚在一起，从而提高电力的传输效率。

2）磁场共振式：

磁场共振主要是利用两个线圈在某个特定的频率下发生电磁共振，从而实现将能量从一个线圈传输到另一个线圈的目的，其基本原理如下图所示。首先电能被转化为无线电波，然后无线电波会激发一个线圈（偕振电感），实现电磁能量转换，然后另外的一个相同的线圈靠近上述线圈，两个线圈之间就会发生强烈的电磁共振，实现电能在两个线圈之间的传输，然后再经过一个整流电路后，就可以为用电器供电了。该方法主要的问题是电力传输的效率受到两个线圈之间的距离和相对角度的影响，无线传输的效率和两个线圈之间的距离D之间的关系如下图所示。因此用于激发线圈的无线电波需要随时根据两个线圈之间的相对位置而进行调整以获得最佳的传输效率，这也使得这种无线传输方法只能应用在两个线圈固定的情形下。这也就是说，虽然我们的手机具有无线充电功能，但是充电时仍然要固定在一个地方，这也就极大的限制了无线充电的应用场景。而近日斯坦福大学的SidAssawaworrarit等人利用基础物理学中的“宇称时间对称”理论开发了一款能够根据两个线圈之间距离自动调整工作频率的无线充电技术，该方法的原理结构示意图如下所示，主要构成部分有前端的放大器，两个相同的线圈，一个整流器。基于“宇称时间对称”理论，这两个线圈不再分发射线圈和接受线圈，它们即是接收端，也是发射端，当放大器将电磁能放大到一定程度后（基于负载的情况），这两个线圈就转变为“宇称时间对称”，此时这两个线圈会根据两个线圈之间的距离，自动选择工作频率，从而达到最佳的传输效率，因此该体系与两个线圈之间的距离关系如下图中的曲线所示，从曲线上可以看到，在开始的时候，电能传输效率不会随着两个线圈之间距离的变化而波动，而是始终保持在最高的传输效率，实验结果表明这一距离最大可达70cm。该方法最大的优势是为移动的物体充电提供了理论上的可行性，试想一下手机充电不再需要导线，也不需要把电池放在无线充电底座上，在你逛街的时候，手机已经自动接入到了充电网络，在你毫无察觉的情况下完成无线充电，丝毫不影响你对手机的使用，是一件多么美妙的事情，手机电量焦虑将成为历史。

当然这一技术最大的应用场景为电动汽车，目前对于电动汽车困扰最大的因素主要是续航里程和充电速度，如果这一技术能供应用在电动汽车上，在电动汽车行进的过程中，由埋设在路面下的无线充电设备持续为电动车供电，电动汽车的续航里程将会无限增加，不再受制于电池组容量，那么我们还有什么好担心的呢？届时，电动汽车将迎来爆发式增长。

当然这一方法现在也存在很多限制，首先，虽然目前已经实现了两个线圈之间的能量传输效率接近100%，但是由于电磁能放大器采用的为通用元器件，因此电效率仅为10%左右，使得整体的电能传输效率还不高。其次，目前该技术中两个线圈还只能在正对的方向上移动，还无法变化角度，或者在其他的方向上移动，而在实际中电动汽车在路面快速行驶，两个线圈之间的角度会不断的发生变化，这也是该技术需要克服的问题。

Assawaworrarit提出的无线充电技术，为未来的交通运输行业的变革打开了一扇门，随着该技术的逐步成熟，电动汽车的续航里程将不再是困扰我们的问题，充电问题也将成为历史，这对于未来生活方式的改变将是颠覆性的。相信随着技术的不断成熟，无论是手机、还是电动汽车，无线充电技术将会越来越普及，无线充电设备的市场需求也将迎来爆发式的增长。

返回第一电动网首页 >