一种新型无线充电系统可以以比最快的无线充电器快10倍的速度为电动汽车(EV)电池供电,其效率与使用超高速电缆为汽车充电一样高。
根据3月12日发布的一份声明,田纳西州橡树岭国家实验室的科学家使用带有旋转磁场的“多相电磁耦合线圈”以100千瓦的功率无线充电现代科纳电动汽车,该电动汽车的估计续航里程约为261英里,效率为96%。根据交通部的数据,作为参考,最快的电动汽车充电电缆提供50千瓦到350千瓦的功率,而插入家庭墙壁插座的充电电缆的功率输出为1千瓦。他们使用直径为14英寸(36厘米)的原型充电设备,通过5英寸(13厘米)的气隙将电力传输到电动汽车。像这样的研究的目标是将无线充电设备集成到道路上——例如在停车位。这样,司机不再需要将汽车插入带有笨重电缆的专用充电基础设施。
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“我们已经为这类车辆的无线充电系统实现了世界上最高的功率密度,”参与这项工作的ORNL研究员Omer Onar在声明中说。“我们的技术达到了比传统线圈技术高8-10倍的功率密度,并且可以在20分钟内将电池充电状态提高50%。”无线充电自19世纪以来就已经存在,当时尼古拉特斯拉展示了磁谐振耦合。通过创造磁场,电力可以通过空气在发射电路和接收电路之间传输。该技术在手机和智能手表中小规模存在,但电动汽车中的无线充电相对较新。
市场上很少有这样的产品。例如,目前最好的产品之一是由Plugless Power制造的,它提供3.3千瓦到7.2千瓦的无线充电站,可以集成到停车位中。
另一个由WiTricity制造的无线充电器仅提供11千瓦的功率。传统的无线充电依赖于铜线圈形式的大型磁环天线来产生振荡磁场。这在接收天线中产生电流。然后每个线圈以相同的频率谐振,电力可以传输。在多相线圈系统中,电力使用两个或多个导电材料使用一个以上的交流电(AC)相位,这些材料在不同波之间以固定和定义的相位旋转它们的电压周期。
这意味着多相电磁线圈以多相传输电荷。ORNL科学家在2022年的一篇论文中说,因此,磁场更加均匀,这使得给定尺寸的功率传输更加一致和更高。多相耦合器也更高效,这意味着在更长的距离内损失更少的功率,也允许减少线圈的尺寸,以实现与传统线圈技术相同的充电速率。
Onar在声明中说,这一成就尤其引人注目,因为原型无线充电设备足够小,考虑到它的尺寸,可以实用。