行車路上，新能源汽車邊開邊充電，不需要再去尋找最近的充電樁。拿著手機(jī)發(fā)現(xiàn)電量低時(shí)，可像搜索WIFI信號(hào)一樣尋找無(wú)線充電設(shè)備“接上電源”。家里不再因?yàn)椴孱^的擺放、電線纏繞而煩惱……

無(wú)線充電技術(shù)，從理想到現(xiàn)實(shí)

何為無(wú)線充電?顧名思義，無(wú)線電能傳輸技術(shù)借助于磁場(chǎng)、電場(chǎng)、微波等空間無(wú)形軟介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)電能完全意義上無(wú)線柔性傳輸?shù)男录夹g(shù)，也就是說(shuō)，各類需要充電的電子設(shè)備甩掉“大辮子”。

“其實(shí)，無(wú)線充電技術(shù)可以追溯到19世紀(jì)。”中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院電氣工程系副主任夏晨陽(yáng)教授告訴記者。1899年，在法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律近70年之后，“無(wú)線輸電之父”特斯拉構(gòu)想了一種無(wú)線輸電方法，然而，他的無(wú)線輸電構(gòu)想并沒有得到實(shí)現(xiàn)。

直到21世紀(jì)，隨著技術(shù)的發(fā)展，智能手機(jī)的大規(guī)模普及，無(wú)線充電開始在手機(jī)行業(yè)得到了大規(guī)模的應(yīng)用。而如今人們熟知的電動(dòng)汽車公司特斯拉，也是向多年前這位科技先驅(qū)致敬。

目前，我們使用的手機(jī)等無(wú)線充電設(shè)備一般使用的是磁耦合無(wú)線電能傳輸技術(shù)，它基于磁場(chǎng)耦合原理，實(shí)現(xiàn)電能從電源端到用電設(shè)備端的無(wú)電氣連接傳輸。夏晨陽(yáng)解釋:“磁耦合無(wú)線電能傳輸技術(shù)的工作原理與變壓器原理類似。在充電板和手機(jī)中各有一個(gè)線圈，分別為發(fā)射線圈和接收線圈。輸入電能經(jīng)過電能變換環(huán)節(jié)后變?yōu)楦哳l交變電壓(或電流)，在磁耦合機(jī)構(gòu)的發(fā)射線圈中形成高頻交變電流，從而在該線圈附近激發(fā)出高頻交變磁場(chǎng);高頻交變磁場(chǎng)使得一定空間范圍內(nèi)的接收線圈產(chǎn)生同頻的交變電流，相應(yīng)電能通過諧振電路后經(jīng)電能變換電路輸出給負(fù)載。”

未來(lái)已來(lái)，無(wú)線充電悄然改變生活

近年來(lái)，小米、華為、三星、蘋果也已經(jīng)相繼推出無(wú)線充電手機(jī)。與此同時(shí)，無(wú)線充電電動(dòng)汽車也已經(jīng)逐漸從“試驗(yàn)田”走向市場(chǎng)。

“目前電動(dòng)汽車領(lǐng)域的無(wú)線充電分為定點(diǎn)無(wú)線充電技術(shù)和在線無(wú)線供電技術(shù)。”夏晨陽(yáng)介紹，定點(diǎn)無(wú)線充電技術(shù)指為電動(dòng)汽車在停車位置上提供無(wú)需任何導(dǎo)線插拔的充電方式，而在線動(dòng)態(tài)無(wú)線供電技術(shù)則為電動(dòng)汽車在行駛過程中提供持續(xù)的電力供應(yīng)。“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一種需要停車充電，一種可以邊開邊充電。”

在蘇州，2018年，一條總長(zhǎng)約500米、寬3.5米的“三合一”電子公路在同里新能源小鎮(zhèn)正式亮相。這也是世界上首次實(shí)現(xiàn)路面光伏發(fā)電、動(dòng)態(tài)無(wú)線充電以及無(wú)人駕駛?cè)?xiàng)技術(shù)融合應(yīng)用的電子公路。

在這條電子公路上開車將是怎樣的體驗(yàn)?zāi)?國(guó)網(wǎng)蘇州供電公司科技互聯(lián)網(wǎng)部專職工程師姚曉君向記者描述:“電子公路的承壓和耐磨能力不低于二級(jí)公路水平。開車時(shí)，不知不覺中正在充電，能量轉(zhuǎn)換悄然進(jìn)行。”

原來(lái)，這條公路引入了目前國(guó)際最高級(jí)別的Level-4級(jí)無(wú)人駕駛車輛，經(jīng)改裝具備無(wú)線充電功能，且動(dòng)態(tài)充電效率達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。不僅如此，“三合一”電子公路的動(dòng)態(tài)無(wú)線充電采用無(wú)縫切換技術(shù)，電磁輻射量遠(yuǎn)低于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)限值。且道路同時(shí)集成智能路側(cè)設(shè)施、LED路面標(biāo)識(shí)、電子斑馬線等元素，體現(xiàn)了智慧交通理念。“這種全新的公路創(chuàng)造了能源即時(shí)生產(chǎn)和消費(fèi)的新模式，開啟了光伏發(fā)電、電動(dòng)汽車、無(wú)人駕駛、人工智能等產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新方向，為新技術(shù)研發(fā)、新材料研制、新標(biāo)準(zhǔn)研究提供了新路徑，是未來(lái)建設(shè)新能源利用綜合體和新型智慧城市的有益探索，也為現(xiàn)代生活帶來(lái)了更安全、便利、舒適的新體驗(yàn)。”姚曉君表示。

無(wú)線連通時(shí)代，智能化將大步邁進(jìn)

“和傳統(tǒng)有線充電方式相比，無(wú)線充電最顯著的優(yōu)勢(shì)在于它的靈活性。當(dāng)擺脫電線的束縛，電子產(chǎn)品將有無(wú)限可能。可以適當(dāng)想象，未來(lái)的無(wú)線充電會(huì)像無(wú)線通信領(lǐng)域一樣，從1G到5G……不斷發(fā)展。”夏晨陽(yáng)表示。

在手機(jī)、電動(dòng)汽車、軌道交通領(lǐng)域，無(wú)線充電將給人們的生活帶來(lái)巨大變化。而在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，無(wú)線連通將讓智能化邁進(jìn)一大步。夏晨陽(yáng)介紹，當(dāng)智能化設(shè)備在不停機(jī)狀態(tài)無(wú)線充電時(shí)，就意味著其續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、作業(yè)效率得到顯著提高，真正做到24小時(shí)“永動(dòng)”;“一邊工作一邊充電”，也意味著設(shè)備的電池體積和容量的減少。“值得關(guān)注的是，無(wú)線充電在一定程度上可有效克服裸露導(dǎo)體造成用電安全問題，能夠避免潮濕、水下、易燃易爆等工作環(huán)境下，因接觸式供電引起的觸電、爆炸、火災(zāi)等事故。”

行業(yè)未來(lái)可期，現(xiàn)階段還有很多的技術(shù)難點(diǎn)需要攻克。江蘇智行未來(lái)汽車研究院院長(zhǎng)華國(guó)棟表示，目前來(lái)看，傳輸效率是無(wú)線充電面臨的普遍問題。特別是對(duì)于電動(dòng)汽車這樣充電功率更大的“電器”來(lái)說(shuō)，電能首先轉(zhuǎn)換為電磁能，之后再轉(zhuǎn)換成電能，兩次轉(zhuǎn)換都會(huì)損失不少的能量。此外，電磁兼容也是無(wú)線充電需要解決的技術(shù)瓶頸之一。電磁能很容易產(chǎn)生泄漏，當(dāng)大功率的車用無(wú)線充電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，也會(huì)對(duì)周圍的生物和電子設(shè)備產(chǎn)生影響，甚至?xí)：θ梭w健康。

那么，終有一天，無(wú)線充電會(huì)完全替代有線充電嗎?夏晨陽(yáng)表示，無(wú)線充電技術(shù)的定位是導(dǎo)線接觸式供電技術(shù)的重要補(bǔ)充。無(wú)線供電在電動(dòng)汽車、智能化無(wú)人裝備等領(lǐng)域有著有線充電不可比擬的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)非常適合在“不可、不宜”等場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)電能的靈活傳輸與轉(zhuǎn)換。但在一些特定場(chǎng)合，有線充電依舊擁有優(yōu)勢(shì)。