電動車無線充電能有多快？15分鐘內充滿！
橡樹嶺國家實驗室的研究人員利用這些線圈產生磁場，為電動汽車進行無線充電。 照片來源：Genevieve Martin/ORNL/DoE
美國田納西州橡樹嶺國家實驗室 （ ORNL ） 的科學家們開發出了一種無線充電技術 。 他們說，這種技術可以在一小時內為一輛 普通的電動汽車充 滿 電。 與他們在2016年宣佈的類似無線充電系統 相比，這是六倍的功率提升 。他們報告說， 目前正在對這種無插電動汽車充電技術做改進，以適用於運貨卡車 等商業應用。
橡樹嶺電力電子和電力機械集團的負責人Burak Ozpineci說，這個團隊還沒有完成。他說，他們正在朝著美國能源部設定的更大目標 —— 即建立 一系列 快速、安全、簡單的電動汽車充電系統 —— 努力。按美國能源部2016年 釋出的指令的說法 ，這將“加速美國電動汽車的普及”。
他們的想法是將現有系統的 功率吞吐量 提高三倍 ， 使電量耗光的電動汽車電池的總充電時間降至15分鐘以下。 且要給電動汽車充電，除了將電動汽車開到 嵌入混凝土中的無線充電板 上之外， 無需將任何東西插入汽車或 再做 其他任何事情。
Ozpineci說，能源部的 指令 沒有說明這些系統應該是有線的還是無線的。但他補充道，“我們的專長是在無線方面。所以我們說，我們將做無線部分。 ”
目前藝術家們用概 畫所描畫的 電動汽車充電泵類似於汽車加油站，不過其釋放的是電子而不是石油。而 電動汽車無線充電 裝置代表的可能不僅僅是一種新的汽車燃料來源。就像20到30年前的無線網際網路革命一樣，電動汽車的無線電源可能不僅僅改變汽車的 電力來源。一些未來學家認為無線電源正在“智慧城市”的興起和加油站的消亡中扮演重要角色。
這些由ORNL設計的無線線圈和電力電子裝置可以以97%的效率安全地通過空氣傳輸大量電能。 照片來源：Genevieve Martin/ORNL/DoE
Ozpineci說，他們這可輸出120千瓦功率、效率為97%的無線充電技術所涉及的兩個關鍵要素是他們所用的 材料以及傳輸和接收電力的線圈。在今年9月份的IEEE 能量轉換博覽會（ IEEE’s Energy Conversion Congress and Exposition ）上，他們介紹了這項技術的詳細資訊 。他們的這篇文章很快將在 IEEE Xplore 資料庫 上釋出 。
將無線電力從地面單元發射到 電動汽車中的電力接收單元（ 兩者之間隔著寬約6英寸的氣隙），意味著快速震盪地面線圈中的電場和磁場， 並在電動汽車中的接收線圈中引起類似行為。Ozpineci說，實際上，這意味著通過約每秒22,000個週期（即22千赫茲）的振盪電流 來 輸出120千瓦的功率 。
他說 ： “問題是通常我們 都 有矽器件， 而 當我們達到更高的功率水平時，你無法在更高的開關頻率下執行它們。 在 10千瓦時，你可以切換到20千赫茲 。但是當你達到100千瓦甚至更高時，你必須降低開關頻率——因為散熱問題 、裝置響應問題及很多事情。 ”
該線圈通過大約22千赫茲的振盪電流來輸出120千瓦的功率。 照片來源： Genevieve Martin/ORNL/DoE
但是，以高效率傳輸更高的功率需要更高的開關頻率。因此，這實際上意味著既要把矽換成更堅固（也更昂貴）的碳化矽，又要強化電力交換的傳送端和接收端上的線圈。
Ozpineci說，特斯拉的Model 3也使用碳化矽電子產品 。因此，橡樹嶺國家實驗室的技術對材料的依賴在電動汽車系統中並非前所未有。另一方面，他們承認他們的100磅（45千克）線圈需要進行一些改進和優化，才能將其推向商業化生產的 設計 階段 。
然後，他們必須進一步創新設計，使功率提高三倍才能達到能源部350至400千瓦的目標。Ozpineci說，這項工作正在進行中，但他懷疑在任何350千瓦或更多的無線增壓器中都必須有多個電源模組。
管理ORNL開發的新無線充電系統的構成元件之間電流的電力電子裝置。 照片來源：Genevieve Martin/ORNL/DoE
“我們能夠使用單一電源模組，”他談到目前120千瓦的機組時說 ， “我們正處於或接近這些電源模組的極限。 若要做超越極限的事情 ，我們要麼需要把這些模組並聯，要麼需要把兩個逆變器並聯。當你這樣做的時候，你會因要同步執行這些東西而遇到更多挑戰。 ”
Ozpineci說， 他的團隊還在進行所謂的電動汽車動態 無線 充電 系統 的可行性研究。動態無線充電系統可使用安裝在道路下的無線充電墊自動為行駛中的電動車輛充電。
他說：“世界上許多團體都在關注它，但大多數人都在考慮降低功率。 比如 20千瓦。但我們不將自己侷限在20千瓦。我們需要100千瓦嗎？ 需要120千瓦 嗎？ 需要更高的功率嗎？無論我們得出什麼結果，美國能源部都可能為 示範專案 提供資金。 ”
