無線充電技術對電動汽車的現實應用正日益接近 - 彭博社

一家總部位於布魯克林的Hevo公司製造的無線電動汽車充電器。

Hevo提供

今年的一些最猛烈的天氣襲擊了美國中西部和大平原地區，星期四，席捲了整個地區，帶來了連樹木都被吹倒的颶風級大風和冰雹。

最高的風速報告來自南達科他州，那裏的陣風達到每小時107英里（172公里），美國天氣預測中心的預報員安德魯·奧裏森説。至少記錄了55起風速達到每小時75英里或更高的報告，這是自2004年以來第二多的。氣象學家還確認該系統引發了一場風暴——一波迅速移動的雷暴和風，可能造成巨大破壞。

不久的將來，插電汽車可能不再需要插頭。電動汽車駕駛員只需在需要充電時駛入專用停車位，等待儀表盤上的燈亮起，然後下車繼續他們的一天。

這就是無線電動汽車充電的承諾，一種電子的感應傳輸，將消除所有那些討厭的電纜。多家初創公司已經花費多年時間努力實現無線充電成為主流，隨着電動汽車的普及，推動力正在增強，使這一夢想成為現實。公司正在圍繞標準化技術匯聚，汽車製造商正在進行無線實驗，市政當局正在制定用例。甚至特斯拉公司也表現出興趣。

但仍然存在重大障礙，其中主要問題包括充電速度慢，以及建造充電站和吸引更多汽車製造商參與所需的資金和興趣。雖然在紙上充電無需電纜聽起來很棒，但這項技術面臨着與影響公共插座推出的悖論相同的問題：更強烈的消費者需求可能會促使汽車公司採用無線充電，但電動汽車需求的增長在一定程度上受到對公共充電的焦慮的阻礙。

“如果我是一家汽車製造商，我可能會因為目前沒有無線充電器而不願意將其安裝在車輛上，”美國能源部車輛技術辦公室電氣化研發項目經理邁克爾·韋斯米勒（Michael Weismiller）説道。“你真的必須看到基礎設施和車輛同時部署，才能最終讓這項技術有意義。”

由WiTricity Corp.製造的無線充電器為一輛福特野馬Mach-E充電。WiTricity提供無線，或感應式，電動汽車充電通過使用磁共振和充電墊來產生傳輸電力的場。當汽車下方的接收線圈與充電墊上的線圈對齊時，接收器捕獲能量並將其輸送到汽車的電池中。這項技術類似於無線手機充電，也需要一個接收器和對齊的線圈；但電動汽車系統可以在多達10英寸（250毫米）的距離內工作。

然而，速度是一個問題。大多數無線充電器與家用Level 2充電器（您在家中使用的那種）相當，而不是許多公共充電站提供的直流快速充電器。電動汽車還需要考慮無線充電的設計。Wood Mackenzie的分析師阿邁亞·卡登納維斯（Amaiya Khardenavis）表示，雖然可以對電動汽車進行改裝，但在實踐中可能會使車輛的電池保修失效。

對於汽車製造商來説，啓用無線充電仍然很難被證明是合理的：它很昂貴，而且目前還沒有充電站，使其成為吸引汽車買家的有力優勢。總部位於馬薩諸塞州的WiTricity Corp.的首席執行官Alex Gruzen表示，他公司的無線充電功能將使汽車製造商每輛車的成本增加幾百美元，消費者至少需要支付2500美元起步 —— 他認為這兩個數字在未來五年內會下降。

這些障礙意味着，至少目前來看，無線電動汽車充電主要存在於試點項目中。中國和韓國的一些汽車製造商正在對新的乘用車測試這項技術，但許多無線充電試點項目都是針對商用車輛的，這些車輛往往有固定的路線，並且可以在固定的停車位上夜間充電。

“你可以在整天的特定路線上部署充電器，”電動汽車分析公司EVAdoption的創始人兼首席執行官Loren McDonald説。

今年夏天，WiTricity計劃在E-Z-GO和ICON EV高爾夫球車和輕型車上推出其Halo無線系統，之前已經在像Ford的野馬Mach-E這樣的改裝車輛上展示了這項技術。該公司的投資者包括三菱商事和西門子公司，WiTricity與韓國KG Mobility合作展示無線充電技術。WiTricity表示，使用其技術，乘用車每小時可獲得35英里的充電。

“充電仍然是電動汽車買家擔心的重要問題之一，我們讓它成為背景中自然發生的事情，” Gruzen説。

在洛杉磯縣，羚羊谷交通管理局使用Wave Charging製造的感應系統來為其電動公交車隊提供動力。根據AVTA營銷總監詹姆斯·羅亞爾的説法，該機構擁有15個Wave無線充電站 —— 一個位於辦公室，另外14個分佈在巴士路線上。Wave的銷售和營銷副總裁本傑明·奧斯蘭德表示，僅使用250千瓦的充電器充電5分鐘就可以增加平均10英里的續航里程。“這使得公交車可以在一天中保持運營而不必返回車場，”他説。Wave在北美部署了50多個充電墊，並獲得了美國能源部的資助，用於研發一款500千瓦的卡車快速充電器。

印第安納波利斯也在為其由中國電動汽車巨頭BYD Co製造的電動公交車使用無線充電。2019年，該市與賓夕法尼亞州的充電初創公司InductEV（當時稱為Momentum Dynamics Corp.）合作

總部位於布魯克林的無線充電初創公司Hevo Inc.正在與美國能源部的奧克里奇國家實驗室和Stellantis NV合作，在去年完成與Level 2無線充電器的演示後，試用該汽車製造商克萊斯勒Pacifica混合動力車的50千瓦無線系統。Hevo還在與奧克里奇合作開發一款300千瓦的無線快速充電器，公司首席執行官傑里米·麥庫爾表示。

也許是對乘用車無線充電潛力最關鍵的信號，特斯拉設計總監弗蘭茨·馮·霍爾茨豪森在12月確認，該公司正在研發自己的無線充電技術。馮·霍爾茨豪森表示：“我們正在研究感應充電，所以在那一點上你甚至不需要插什麼東西 — 只需把車開進車庫，開到充電墊上，它就在充電了。”在YouTube系列節目“杰倫諾的車庫”中説道。

特斯拉的信心投票也激發了其他汽車製造商的興趣。麥庫爾表示：“這是一個重大的警示。在這之前，無線充電仍被視為邊緣技術。現在它成為了一個熱門技術。”

標準化也有助於推動採用。2022年，國際SAE工程師和技術運輸專家協會完成了輕型車輛固定無線充電的第一個標準，這個類別包括乘用車。該標準涵蓋了從安全充電速度（高達11千瓦）到互操作性和性能的所有內容。

“這意味着……公寓樓的充電樁可以建造，”格魯森説。“這意味着停車場、街邊停車都可以採用專門從事這類公共基礎設施的公司的無線充電。而汽車製造商可以專注於製造兼容的汽車。”

工程師協會也發佈了指導方針，儘管還不是最終標準，用於重型車輛以高達500千瓦的速度進行無線充電。美國能源部已經達成協議，在猶他州的UPS路線和幾家沃爾瑪門店進行技術演示。Weismiller表示：“最終決定權在卡車製造商和汽車製造商手中，他們必須弄清楚這對他們是否有意義。”

WiTricity最近在拉斯維加斯消費電子展上推出了一款面向高爾夫球車和低速車輛的無線充電產品。WiTricity提供目前，絕大多數投資仍然流向傳統的電動汽車充電樁，儘管美國聯邦和州議員正在推動撥款擴大無線充電。根據美國能源部的數據，美國現在擁有超過9,000個公共快速充電站和超過53,000個二級充電站。隨着各州開始使用500億美元的聯邦資金，預計會有更多充電站投入使用。

但專家表示，未來汽車技術的發展，特別是自動駕駛技術，可能會加強無線充電的論點。工程師協會目前正在制定一種標準方法，用於將電動汽車與充電墊對齊，這在汽車開始自行駕駛和停車時將變得尤為關鍵。

在一個充電墊上給電動汽車充電並不是充電的最終前沿。SAE計劃更新其輕型車輛標準，包括雙向充電，這使得汽車可以向電網供電。Gruzen表示，WiTricity的下一代無線充電組件將支持雙向充電；他預計將在今年晚些時候開始向汽車製造商銷售這些組件。

SAE還在制定技術指南，用於所謂的“動態感應充電” — 即在車輛行駛時無需插頭充電。這項技術可能會將街道本身變成充電墊，但目前仍處於起步階段。以色列公司Electreon在底特律的一段四分之一英里長的道路上測試了動態充電。本月早些時候，Stellantis表示，其計劃於2028年投產的Chrysler Halcyon概念電動汽車將配備動態無線充電功能。