查尔姆斯理工大学开发出新技术 使电动汽车无线充电更具吸引力

盖世汽车讯 据外媒报道，查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）的研究人员开发出新感应技术，无需人类或机械臂的帮助即可为电池充电。该技术非常完备，可以很快向业界展示。基于碳化硅的新型半导体，以及新开发的细如发丝铜线等，这些因素可突然使通过空气传输高功率变得更加现实。

图片来源：查尔姆斯理工大学

充电感应

几十年来，电动牙刷一直使用充电感应技术。近年来，手机和其他便携式电子产品也采用了这项技术。但对于电动汽车电池充电所需的高功率，无线充电迄今为止依然显得过于复杂和低效。

然而，感应充电现在似乎面临突破，即使是用于纯电动汽车，尤其是在需要经常充电且环境要求苛刻的情况下，例如电动城市渡轮。

无需人工或机械臂即可充电

这意味着在哥德堡和斯德哥尔摩等城市的水道上进行定期交通的电动渡轮不需要人或机械臂的帮助来为电池充电。该技术同样适用于工业、采矿和农业中使用的城市公交车或无人驾驶电动汽车。

查尔姆斯大学电气工程系电力教授Yujing Liu特别关注可再生能源转换和交通系统电气化。Yujing Liu表示：“可以在码头内置一个系统，在乘客上下船的同时，在某些站点为渡轮充电。充电自动且完全不受天气和风的影响，每天可以充电30-40次。这种无线充电还可能应用于未来的电动卡车，即使电动汽车必须以超高的功率充电，且充电电缆非常粗重。”

材料开发带来新的可能性

据Yujing Liu介绍，近年来，一些组件和材料的快速发展为新的可能性开辟了道路。Yujing Liu表示：“一个关键因素是我们现在可以获得基于碳化硅的高功率半导体，即所谓的SiC元件。作为电力电子产品，这些产品上市才几年，但它们使我们能够使用比经典硅基组件更高的电压、温度，以及开关频率。”

频率高四倍

Yujing Liu解释道：“以前的车辆无线充电系统使用大约20 kHz的频率，很像普通的炉灶，但能量传输效率不高。现在我们可以使用四倍高的频率，因此感应突然变得有吸引力。”

Yujing Liu称“凭借超高频率，产品的快速开发朝着更高的电流、电压和效果方向发展。随着不断发展，产品应用不断拓展，感应充电甚至可用于电动汽车。”

最近的另一项技术飞跃与线圈中的铜线相关。铜线可分别发出和接收振荡磁场，形成能量流过气隙的实际桥梁，并使用尽可能高的频率。线圈由编织的“铜绳”组成，由10,000根铜纤维组成，每根铜纤维的厚度仅在70到100微米之间，如发丝般粗细。

Yujing Liu强调的第三个例子是新型电容器，用于增加无功功率，这也是线圈能够建立足够强大磁场的先决条件。Yujing Liu强调，电动汽车充电包含几个转换步骤——直流电和交流电之间以及不同电压等级之间。

数字吸引注意力

Yujing Liu补充说：“研究小组发表的结果引起了很多关注。就150到500 kW之间的这个功率级别的效率而言，我们的产品可能是世界上最好的。但感应充电最终并不会取代有线充电。”

Yujing表示：“人们可能不应该声称该技术本身更具可持续性。但它可以使大型车辆更容易电气化，从而加快淘汰柴油动力渡轮等。”

关于感应充电的事实

• 使用感应充电意味着电流可以在短距离内传输，例如通过空气、水和其他非金属材料，而无需任何接触或导体。

• 原理和很多厨房的电磁炉是一样的。通过线圈的高频交流电产生振荡磁场。

• 但与以热量产生为重点的烹饪不同，感应充电意味着车辆上的第二个线圈捕获磁场中的能量并将其再次转换为交流电，经过整流后可以为电池充电。

• 过程中产生的热量意味着要传递的部分能量损失了。因此，尽可能减少加热是技术开发的一个重要目标。