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从长野电动巴士实验看电动汽车普及的关键【3】

2013年04月19日08:41    来源:人民网-财经频道

通过增加送电距离使供电装置能够埋入路面

早稻田大学的研究小组最初拿到了一台德国生产的无线充电装置评估了其实用性,结果发现送电距离只有5厘米,因此做出了不能直接应用于电动巴士的判断。当时,在意大利都灵等地开展的实证试验是采用机械方式使受电部分从巴士上下降、靠近供电部分从而实现充电的。但这样不仅使巴士的机构变得复杂,还不能充分减轻充电工作。

于是,早稻田大学的研究小组自己开始加大送电距离的开发。通过模对产生的磁场进行模拟及电磁场分析,对线圈缠绕方式等进行了优化(图3)。2005年成功将传输距离延长到10厘米,2010年成功延长到14厘米。

图3:通过电磁场分析模拟发生磁场,从而找到线圈缠绕方式等充电装置与受电装置的最佳设计

日本《交通法》规定,设置在公路上的物件不能影响交通。如果送电距离为10厘米,需要在路上设置箱式充电装置来充电,而送电距离达到14厘米,就可以完全埋入路面里了。长野市使用的供电装置能从路面直接向巴士车底的受电部分供应35kW的大功率电力,充电效率在90%以上。输出功率完全适用于为电动巴士充电,因此效率达到了与插电式相当的水平。

供电装置与受电装置必须对准,这一点比较麻烦

但是,电磁感应方式的操作性方面还存在问题。如果供电装置与受电装置的中心轴不对准,效率就会大幅下滑。充电时,巴士要停到使两者几乎完全重叠的位置。驾驶技术高超的巴士驾驶员们要一个月才能熟练掌握。普通驾驶员在日常生活中很难熟练操作。

作为解决该问题的技术备受关注的是磁共振方式。这是2006年美国麻省理工学院(MIT)已宣布达到实用化的新技术,是一种利用电磁共振现象传输电力的方式。由于是利用相同频率产生共振的传输原理,不受错位影响,送电距离也比电磁感应方式远。这虽是众所周知的物理现象,但目前还几乎没有应用于电力传输的实例,技术发布时展示的隔着2米远点亮灯泡的实验令科学家们非常震惊。

三种无线充电方式中的最后一种是微波方式,是要将通信和广播电视使用的电波应用于电力传输的方式。正在被作为实现太空光伏发电构想(在宇宙空间设置太阳能面板为地面充电)的送电技术推进研究,但有很多课题需要解决,比如,在广阔空间传输高能量微波对人体的影响等。虽然也在开展设想用于EV充电的极近距离充电试验,但充电效率还很低,距离实用化还有很长的路。

MIT的研究小组成立的风险企业与丰田等合作

现在日本国内外都在积极推进无线充电的开发和普及。

在美国,从事手机通信技术开发的高通也积极致力于EV用无线充电。该公司从2012年开始在伦敦使用50辆EV开展无线充电实证试验。使用的无线充电设备为电磁感应方式,允许供电与受电装置之间40厘米的偏移。

在被视作解决错位问题“绝招”的磁共振方式方面,已对技术进行了实证的MIT的研究小组成立了从事无线充电开发的公司WiTricity,正与美国知名汽车部件厂商Delphi等合作开发。日本的丰田及IHI等也在与该公司合作开发磁共振方式无线充电技术。

虽然磁共振方式存在无法进行大功率传输的课题,但WiTricity已成功实现了在20厘米的距离内传输3kW左右的电力。有人认为,随着大功率传输等技术进步,还有可能实现为行驶中的EV充电。

无线充电技术的进步有可能弥补蓄电池技术的局限,有可能大大改变人们对EV的评价。(日经技术在线! 供稿) 

(责编:值班编辑、庄红韬)

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