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從長野電動巴士實驗看電動汽車普及的關鍵【3】

2013年04月19日08:41    來源:人民網-財經頻道

通過增加送電距離使供電裝置能夠埋入路面

早稻田大學的研究小組最初拿到了一台德國生產的無線充電裝置評估了其實用性,結果發現送電距離隻有5厘米,因此做出了不能直接應用於電動巴士的判斷。當時,在意大利都靈等地開展的實証試驗是採用機械方式使受電部分從巴士上下降、靠近供電部分從而實現充電的。但這樣不僅使巴士的機構變得復雜,還不能充分減輕充電工作。

於是,早稻田大學的研究小組自己開始加大送電距離的開發。通過模對產生的磁場進行模擬及電磁場分析,對線圈纏繞方式等進行了優化(圖3)。2005年成功將傳輸距離延長到10厘米,2010年成功延長到14厘米。

圖3:通過電磁場分析模擬發生磁場,從而找到線圈纏繞方式等充電裝置與受電裝置的最佳設計

日本《交通法》規定,設置在公路上的物件不能影響交通。如果送電距離為10厘米,需要在路上設置箱式充電裝置來充電,而送電距離達到14厘米,就可以完全埋入路面裡了。長野市使用的供電裝置能從路面直接向巴士車底的受電部分供應35kW的大功率電力,充電效率在90%以上。輸出功率完全適用於為電動巴士充電,因此效率達到了與插電式相當的水平。

供電裝置與受電裝置必須對准,這一點比較麻煩

但是,電磁感應方式的操作性方面還存在問題。如果供電裝置與受電裝置的中心軸不對准,效率就會大幅下滑。充電時,巴士要停到使兩者幾乎完全重疊的位置。駕駛技術高超的巴士駕駛員們要一個月才能熟練掌握。普通駕駛員在日常生活中很難熟練操作。

作為解決該問題的技術備受關注的是磁共振方式。這是2006年美國麻省理工學院(MIT)已宣布達到實用化的新技術,是一種利用電磁共振現象傳輸電力的方式。由於是利用相同頻率產生共振的傳輸原理,不受錯位影響,送電距離也比電磁感應方式遠。這雖是眾所周知的物理現象,但目前還幾乎沒有應用於電力傳輸的實例,技術發布時展示的隔著2米遠點亮燈泡的實驗令科學家們非常震驚。

三種無線充電方式中的最后一種是微波方式,是要將通信和廣播電視使用的電波應用於電力傳輸的方式。正在被作為實現太空光伏發電構想(在宇宙空間設置太陽能面板為地面充電)的送電技術推進研究,但有很多課題需要解決,比如,在廣闊空間傳輸高能量微波對人體的影響等。雖然也在開展設想用於EV充電的極近距離充電試驗,但充電效率還很低,距離實用化還有很長的路。

MIT的研究小組成立的風險企業與豐田等合作

現在日本國內外都在積極推進無線充電的開發和普及。

在美國,從事手機通信技術開發的高通也積極致力於EV用無線充電。該公司從2012年開始在倫敦使用50輛EV開展無線充電實証試驗。使用的無線充電設備為電磁感應方式,允許供電與受電裝置之間40厘米的偏移。

在被視作解決錯位問題“絕招”的磁共振方式方面,已對技術進行了實証的MIT的研究小組成立了從事無線充電開發的公司WiTricity,正與美國知名汽車部件廠商Delphi等合作開發。日本的豐田及IHI等也在與該公司合作開發磁共振方式無線充電技術。

雖然磁共振方式存在無法進行大功率傳輸的課題,但WiTricity已成功實現了在20厘米的距離內傳輸3kW左右的電力。有人認為,隨著大功率傳輸等技術進步,還有可能實現為行駛中的EV充電。

無線充電技術的進步有可能彌補蓄電池技術的局限,有可能大大改變人們對EV的評價。(日經技術在線! 供稿) 

(責編:值班編輯、庄紅韜)

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