2022年,Wiferion和美国初创企业WiTricity达成了感应充电技术全球授权许可协议,Wiferion得以进入北美市场。
WiTricity一直向汽车制造商推销无线充电理念,把汽车感应充电作为售后解决方案进行销售。在拿到了技术许可后,WiTricity曾改造了一辆特斯拉Model 3,并安装了电源接收器。在演示视频里,用户只需将车停放在相应的充电板上即可实现无线充电。据介绍, WiTricity可以用 11千瓦的功率为汽车充电,以特斯拉Model 3为例,一次充电约6个小时。
马斯克曾表示,与250千瓦、350千瓦功率的超级充电站比,电动汽车无线充电显得“低效无能”。言外之意,短期不会布局无线充电。
但话音刚落不久,特斯拉就宣布收购德国无线充电公司Wiferion,收购价格高达7600万美元,约5.4亿人民币。这家公司成立于2016年,专注于工业环境的自动驾驶运输系统和无线充电解决方案。据报道,该公司已在工业领域部署了8000多个充电器。
意料之外,也在意料之中。
在之前的投资者日上,全球充电基础设施负责人Rebecca Tinucci就提出了适用于家庭和工作场所的潜在无线充电解决方案的构想。想一下也理解,无线充电是补能体系中不可或缺的一环,早晚会成熟,因此,收购Wiferion,提前卡位合情合理。从公开信息来看,Wiferion技术更多应用于工业设备和机器人,后期可能被安装在的造车设备或者人形机器人“擎天柱”上。
并非只有,在电动汽车领域保持全球领先地位的中国,也在无线充电技术持续探索。2023年7月底,在吉林长春一条全长120米的高功率动态无线充电道路上,一辆无人驾驶的新能源汽车在有着特殊标识的内部道路上平稳行驶,车内仪表台显示“正在充电中”。据测算,新能源汽车行驶过之后所充的电量可以让它继续行驶1.3公里。去年1月,成都也开通了中国首条无线充电公交线路。
在新能源行业里,具有示范效应,从一体化压铸技术到4680大圆柱电池电芯,无论是技术,还是技术、产品创新方向,往往一举一动被奉为圭臬。此次布局电动汽车无线充电技术,能不能催熟这一领域,推动无线充电技术走入寻常百姓家?
电磁感应VS磁场共振,无线充电技术哪家强?
其实,无线充电技术并不新鲜,也不存在较高的技术门槛。
从原理上看,无线充电多为电磁感应电力传输、磁谐振电力传输和微波电力传输、电场耦合式无线电能传输。用于汽车场景下的一般为电磁感应式和磁场共振式,分为静态无线充电与动态无线充电两种。首先是电磁感应式,通常包括供电线圈和受电线圈两个部分,前者安装在路面,后者则集成在汽车底盘上,当电动汽车行驶至指定位置时,就可以对电池进行充电。由于是通过磁场传送能量,不用电线连接,可以做到无导电接点外露。
电磁感应无线充电演示
目前,上面这种技术已广泛用于手机无线充电,但弊端是传输距离短、位置要求严格,能量损失也较大,并不一定适用于未来的汽车。甚至是,距离从1CM拉开到10CM,能量的传输效率就会从80%降至60%,存在电能浪费现象。而磁场共振式无线充电技术则由电源、发射面板、车载接收面板和控制器组成,当电源发送端电能感应到相同共振频率的汽车接收端时,通过磁场同频共振来隔空转移能量。
更专业的表述是,当我们用一个射频能量来激励发射端时,会在发射端周围产生无功率场,在这个场中任意位置、任意时刻的磁场和电场之间呈正交关系,并且在相位上相差1/2pi, 而且磁场强度远高于电场强度,它可以储存能量,但合成的电磁波功率流密度为零,不会传输任何能量。当我们将具有同样谐振频率的接收端放置于这个场内时,收发端之间就会出现同频磁场谐振,能量从发射端以磁场的形式耦合到接收端,从而实现能量的空间转移。
相比电磁感应式,磁场共振方式的能量损失小,效率能达到90%以上,且不受位置的严苛限制,有更长的传输距离,只要收发频率相同,距离10米也没问题,还能实现一对多充电。目前已经有不少主机厂在探索磁场共振的技术路线。
微波电力传输就更神奇了,适合于远距离传输电能。比如将辐射能量更强的太空中的太阳能,以微波的形式传输到地面,不需要任何电缆连接。这是人类几百年来的梦想,但进展缓慢。1968年,捷克裔美国科学家、NASA工程师彼得·格拉泽(Peter Glazer)就畅想过,将太阳能电池板发射到距离地面3.6万公里的地球同步轨道上,产生的电力转换成微波,由地面接收站转换成电能。
只不过,这一无线电力传输技术还面临着复杂的技术和应用挑战。