編者按：充電技術(shù)一直是限制純電動(dòng)車(chē)行業(yè)迅速發(fā)展的主要瓶頸，動(dòng)則五六個(gè)小時(shí)的充電時(shí)間讓一般消費(fèi)者望而卻步，尤其在充電網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達(dá)的地區(qū)，用戶(hù)存在嚴(yán)重“里程焦慮”，即使Tesla的超級(jí)充電樁也不能完全解決問(wèn)題。無(wú)線(xiàn)充電在這樣的大背景下誕生無(wú)疑是應(yīng)景的，也滿(mǎn)足的用戶(hù)的剛性需求。

近日，日本奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一項(xiàng)研究就將無(wú)線(xiàn)充電由實(shí)驗(yàn)室向?qū)嵺`推進(jìn)了一大步。日經(jīng)技術(shù)在線(xiàn)就這項(xiàng)研究進(jìn)行了報(bào)道，看起來(lái)很學(xué)術(shù)，但細(xì)細(xì)閱讀，你會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)真的離我們?cè)絹?lái)越近了。

邊移動(dòng)邊充電不是夢(mèng)

據(jù)悉，日本奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)（NAIST）信息科學(xué)研究系教授岡田實(shí)的研究室與電力設(shè)備及工業(yè)機(jī)器人制造商大阪變壓器公司合作，開(kāi)發(fā)出了可為移動(dòng)中的設(shè)備及純電動(dòng)汽車(chē)等無(wú)線(xiàn)充電的“使用平行雙線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)電力傳輸方式”。

這是一種基于磁共振方式的線(xiàn)路型無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，但供電器并不是排列多個(gè)供電線(xiàn)圈，而是向兩條平行排列的導(dǎo)線(xiàn)（平行雙線(xiàn)）施加13MHz左右的高頻電壓。線(xiàn)路遠(yuǎn)端既可以連接起來(lái)，也可以分離。受電器為使用線(xiàn)圈的普通結(jié)構(gòu)。

設(shè)想的用途是為行駛中的純電動(dòng)車(chē)等移動(dòng)體充電。例如，在工廠(chǎng)的工業(yè)機(jī)器人通道或者車(chē)道旁的人行道上設(shè)置平行雙線(xiàn)，為裝有受電器的機(jī)器人、純電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)巴士、自行車(chē)及行人的智能手機(jī)等充電。

據(jù)介紹，與排列多個(gè)線(xiàn)圈作為供電器的傳統(tǒng)技術(shù)相比，新技術(shù)具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）供電器容易安裝，（2）供電效率不易受到供電器與受電器之間位置關(guān)系的影響。

平行雙線(xiàn)技術(shù)的供電效率同樣對(duì)位置存在依賴(lài)性。這是因?yàn)?，平行雙線(xiàn)存在電流密度的駐波，“波幅”與“波節(jié)”處能夠傳輸?shù)碾娏Υ蟛幌嗤?。岡田等人認(rèn)為，這一問(wèn)題可以通過(guò)將波節(jié)部分的線(xiàn)路彎曲等措施來(lái)解決。

無(wú)線(xiàn)充電車(chē)道是未來(lái)的趨勢(shì)之一

充電效率提高，耗能降低

平行雙線(xiàn)之所以能夠成為無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)的供電器，是因?yàn)閷锏热苏业搅嗽谄浣咏茈娋€(xiàn)圈時(shí)、包括負(fù)載在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到阻抗匹配的匹配條件。具體而言，岡田等人已經(jīng)證實(shí)，平行雙線(xiàn)與受電器及負(fù)載的磁場(chǎng)耦合時(shí)的等效電路等價(jià)于高通濾波器（HPF）。

HPF起著使電源與負(fù)載的阻抗相匹配的阻抗轉(zhuǎn)換器的作用。當(dāng)受電器在線(xiàn)路上移動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的阻抗匹配條件除了受導(dǎo)線(xiàn)粗細(xì)及導(dǎo)線(xiàn)間距等的影響之外，還受到受電線(xiàn)圈在線(xiàn)路上的位置的影響。因此，裝有受電器的移動(dòng)體沿著平行雙線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，需要利用嵌在電源一側(cè)的匹配器，對(duì)系統(tǒng)的阻抗進(jìn)行動(dòng)態(tài)匹配。這種匹配器的開(kāi)發(fā)由大阪變壓器負(fù)責(zé)。

盡管業(yè)界已經(jīng)開(kāi)發(fā)出好幾種線(xiàn)路型無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)，但此次的技術(shù)與這些系統(tǒng)均不相同。比如，日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)電氣電子信息工程系教授大平孝的研究小組利用的是電場(chǎng)耦合，而平行雙線(xiàn)技術(shù)利用的是磁場(chǎng)耦合。

龍谷大學(xué)理工學(xué)院電子信息系教授石崎俊雄的研究室和RyuTech正在開(kāi)發(fā)的線(xiàn)路狀無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)利用的是磁場(chǎng)耦合，但供電器使用名為“微帶線(xiàn)”（Microstrip Line）的、可以傳輸電磁波的導(dǎo)電體。而平行雙線(xiàn)方式供電系統(tǒng)則是電磁場(chǎng)在線(xiàn)路上形成駐波。

在利用軌道模型玩具試制的無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)中，傳輸40W的電力時(shí)，傳輸效率比其他方法高出幾個(gè)百分點(diǎn)。而且，這還是在沒(méi)有對(duì)受電線(xiàn)圈的阻抗進(jìn)行控制的情況下。

據(jù)介紹，如果結(jié)合受電線(xiàn)圈的阻抗控制，按照理論計(jì)算，即使考慮到導(dǎo)線(xiàn)的電阻和渦電流造成的損失（導(dǎo)損），最大效率也可提高到85％左右。如果沒(méi)有導(dǎo)損，理論效率將達(dá)到100％。