田纳西州橡树岭国家实验室(ORNL)的白大褂们在电动汽车领域取得了一个里程碑式的进展,这似乎在未来十年成为现实。本月早些时候,科学家和工程师们将一辆现代科纳电动汽车停在一款新型无线充电器上,在一个5英寸的气隙上记录了100千瓦的最大无线充电速率,据称效率为96%。在早期的台架测试中,研究人员达到了120千瓦的无线充电速度,但这次测试使用的是一辆停在原型线圈上的量产车。所记录的功率相当于使用优质电缆的较低的3级插入式系统,击败了市面上最好的无线充电器和壁挂式2级系统——充电一小时可恢复约350英里,而2级充电一小时可恢复约42英里。在科纳EV的情况下,以最大速率充满电将需要不到一个小时。
这种魔力来自一个多相电磁耦合线圈,ORNL已经研究了至少三年。该实验室在2022年发表的一篇论文中声称,“带有多相电磁耦合器的大功率无线电力传输(WPT)系统”可能是一个更好的解决方案,因为它具有“非常高的表面功率密度”、高效率、更紧凑的外形因素,以及集成自动充电过程的能力,可以为自动驾驶汽车服务。
假人无线充电的解释是,一个发送线圈从墙上接收交流电,并将其转化为交变磁场。被充电设备内部的第二个线圈将磁场转化为电能,为电池充电。
ORNL的装置只有14英寸宽,包含由各种材料制成的线圈,这些线圈可以产生磁场,与手机和牙刷等消费设备使用的方式相同,称为感应充电。科纳电动汽车底部的接收线圈将更强、更均匀的磁场转化为电能,其效率比大多数无线充电装置都要高。事实上,一系列电动汽车充电测试显示,插入式2级和3级充电损失约为14%至20%。
ORNL没有解释其“多相”与传统感应充电中的相控电磁场有何不同,但确实表示“线圈相绕组产生的旋转磁场可以提高功率”。除了100千瓦的功率,5英寸的差距是一个大问题;感应式无线充电通常被限制在几毫米的间隙内(注意,科纳EV通常离地面5.9英寸)。
怎样才能把这个小巧而强大的盒子放进停车位和车库呢?常见的问题是:统一的无线充电机制和标准,材料与成本分析,以及政府和企业买单的意愿。仅拿标准来说,2023年12月的一篇论文就分析了八种无线电力传输技术,以及它们各自的优缺点。例如,与ORNL的解决方案相比,麻省理工学院剥离了无线电动汽车充电公司WiTricity,该公司的Halo充电器使用磁共振充电,最大输出功率为11千瓦。我们还需要一分钟的时间才能享受到ORNL的突破,但在现实世界的应用中取得的成就让时钟开始运转。











