汽车充电的无“线”可能

　　作者：郑岳久

　　摆脱线材束缚，将手机与充电板轻轻贴合，即可随放随充——手机无线充电在生活中已随处可见。对于同样有高频充电需求的电动车而言，是否也可以搭配这样流畅的体验呢？

　　当前，无线充电功能在国内外一些电动汽车上已经实现，但充电仍需在停车状态下进行。如何实现“上路即充电”的动态无线充电模式，各国科研人员在不断探索。2013年，韩国在庆尚北道龟尾市首次尝试投入无线充电公交系统。2020年，以色列一家初创公司在特拉维夫铺设了两公里无线充电公路。德国日前推出的一套充电系统，可以让电动汽车在高速公路行驶场景下实现充电。中国电力科学研究院等机构也在对动态无线充电系统的关键技术及设备进行研发和试验。

　　无线充电模式可以节省充电等待时间、减少里程焦虑，甚至不需要搭载大容量电池。从技术原理上讲，无线充电主要包括电磁感应式、磁场共振式、电场耦合式和无线电波式。其中，电磁感应式具有结构简单、传输功率大、短距离传输效率高等优点，目前应用较多。它可以通过交流电在能量发射端线圈上产生变化的磁场，作用于能量拾取端线圈，产生感应电动势，继而通过整流等形式对电池进行充电。动态无线充电系统与静态系统相比，能量拾取端即车辆端的结构不变，能量发射端线圈则换成埋于地下的供电导轨。

　　尽管原理一致，但动态无线充电的应用难度高出不少。从技术上看，由于电磁感应式的传输距离较短，行车过程中即便产生厘米级的偏差，效率也会大打折扣。从成本上看，在室外环境下，为保障埋于地下能量发射端线圈的可靠性和安全性，一条动态无线充电公路的造价可能会达到普通高速公路的10倍左右，后续维护成本也较高。

　　补能便捷度向来是电动汽车发展的重点攻关领域。除了动态无线充电技术，目前还有两种相对更经济和成熟的技术路线，即超级快充和电池换电。其中，“充电5分钟行驶200公里”的超级快充技术可以满足大部分乘用车长距离出行的需求，且充电标准建设日益完善，成本相对不高。但在低温充电、安全性和电池寿命方面，该模式仍需更多技术攻关。特别是未来要进一步提高充电功率，会对电池性能、电网或储能配套提出更高要求。

　　电池换电模式一般可以在3—5分钟内完成换电过程，补能效率可以匹敌燃油汽车，尤其对于中重型商用车而言优势更为明显，目前已有部分换电运维企业实现了盈利。这种模式的基建成本相对偏高，需要统一电池结构和接口。随着电池成本下降和寿命增长，以及换电标准进一步优化，电池换电模式的性价比会进一步提升，甚至有望在乘用车市场一争高下。

　　相比其他技术路线，动态无线充电技术的大规模普及更为遥远，但车辆在行进中就能充电的体验始终让人充满期待。尤其在一些特殊的应用场景，比如城市电动公交车拥有线路固定、车速较低、存在固定停靠点、底盘可以较低等条件，其率先实现规模应用的可能性更大。

　　（作者为上海理工大学机械工程学院车辆工程系教授）