擺脫線材束縛，將手機與充電板輕輕貼合，即可隨放隨充——手機無線充電在生活中已隨處可見。對于同樣有高頻充電需求的電動車而言，是否也可以搭配這樣流暢的體驗呢？
當前，無線充電功能在國內外一些電動汽車上已經實現，但充電仍需在停車狀態下進行。如何實現“上路即充電”的動態無線充電模式，各國科研人員在不斷探索。2013年，韓國在慶尚北道龜尾市首次嘗試投入無線充電公交系統。2020年，以色列一家初創公司在特拉維夫鋪設了兩公里無線充電公路。德國日前推出的一套充電系統，可以讓電動汽車在高速公路行駛場景下實現充電。中國電力科學研究院等機構也在對動態無線充電系統的關鍵技術及設備進行研發和試驗。
無線充電模式可以節省充電等待時間、減少里程焦慮，甚至不需要搭載大容量電池。從技術原理上講，無線充電主要包括電磁感應式、磁場共振式、電場耦合式和無線電波式。其中，電磁感應式具有結構簡單、傳輸功率大、短距離傳輸效率高等優點，目前應用較多。它可以通過交流電在能量發射端線圈上產生變化的磁場，作用于能量拾取端線圈，產生感應電動勢，繼而通過整流等形式對電池進行充電。動態無線充電系統與靜態系統相比，能量拾取端即車輛端的結構不變，能量發射端線圈則換成埋于地下的供電導軌。
盡管原理一致，但動態無線充電的應用難度高出不少。從技術上看，由于電磁感應式的傳輸距離較短，行車過程中即便產生厘米級的偏差，效率也會大打折扣。從成本上看，在室外環境下，為保障埋于地下能量發射端線圈的可靠性和安全性，一條動態無線充電公路的造價可能會達到普通高速公路的10倍左右，后續維護成本也較高。
補能便捷度向來是電動汽車發展的重點攻關領域。除了動態無線充電技術，目前還有兩種相對更經濟和成熟的技術路線，即超級快充和電池換電。其中，“充電5分鐘行駛200公里”的超級快充技術可以滿足大部分乘用車長距離出行的需求，且充電標準建設日益完善，成本相對不高。但在低溫充電、安全性和電池壽命方面，該模式仍需更多技術攻關。特別是未來要進一步提高充電功率，會對電池性能、電網或儲能配套提出更高要求。
電池換電模式一般可以在3—5分鐘內完成換電過程，補能效率可以匹敵燃油汽車，尤其對于中重型商用車而言優勢更為明顯，目前已有部分換電運維企業實現了盈利。這種模式的基建成本相對偏高，需要統一電池結構和接口。隨著電池成本下降和壽命增長，以及換電標準進一步優化，電池換電模式的性價比會進一步提升，甚至有望在乘用車市場一爭高下。
相比其他技術路線，動態無線充電技術的大規模普及更為遙遠，但車輛在行進中就能充電的體驗始終讓人充滿期待。尤其在一些特殊的應用場景，比如城市電動公交車擁有線路固定、車速較低、存在固定停靠點、底盤可以較低等條件，其率先實現規模應用的可能性更大。
（作者為上海理工大學機械工程學院車輛工程系教授）
來源：人民日報
