中國儲能網(wǎng)訊：這些年我們見證了太多的行業(yè)崛起的故事，從最早的無人機，到現(xiàn)在的自動駕駛技術(shù)，人工智能技術(shù)，每一次技術(shù)革命都會伴隨著資本的狂歡，大量的資本涌入到這個領(lǐng)域，一夜暴富的傳奇也吸引了更多的年輕人加入到這個行業(yè)中，資本與技術(shù)的結(jié)合不斷刺激著人們敏銳的感官。也許你沒有趕上人工智能的浪潮、也沒有趕上虛擬現(xiàn)實的機會，但是不要錯過下一個可能成為資本狂歡的機會——無線充電技術(shù)。
說起無線充電，這并不是什么新鮮的技術(shù)，早在一個世紀之前交流電先驅(qū)尼古拉·特斯拉就曾經(jīng)提出利用地球的電離層反射電磁波，從而在地球和電離層之間建立一個頻率為8Hz的低頻共振，實現(xiàn)遠距離的電力無線傳輸，但是由于投資過于巨大，最終該設(shè)想沒有實現(xiàn)。
無線充電從技術(shù)原理上來說主要分為兩類：
1）電磁感應式：
電磁感應式無線充電是最簡單的無線充電技術(shù)，電磁感應式無線充電的主要原理是利用兩個線圈，其中一個線圈輸入交流電，從而產(chǎn)生一個交變的磁場，交變的磁場進而在另一側(cè)的線圈之中感應產(chǎn)生交流電，從而實現(xiàn)交流電在兩個線圈之間的傳輸。缺點是由于電磁場的損失，導致傳輸效率較低，在變壓器中為了提高效率，會在兩個線圈之間加上硅鋼，以便將磁場匯聚在一起，從而提高電力的傳輸效率。
2）磁場共振式：
磁場共振主要是利用兩個線圈在某個特定的頻率下發(fā)生電磁共振，從而實現(xiàn)將能量從一個線圈傳輸?shù)搅硪粋€線圈的目的，其基本原理如下圖所示。首先電能被轉(zhuǎn)化為無線電波，然后無線電波會激發(fā)一個線圈（偕振電感），實現(xiàn)電磁能量轉(zhuǎn)換，然后另外的一個相同的線圈靠近上述線圈，兩個線圈之間就會發(fā)生強烈的電磁共振，實現(xiàn)電能在兩個線圈之間的傳輸，然后再經(jīng)過一個整流電路后，就可以為用電器供電了。
該方法主要的問題是電力傳輸?shù)男适艿絻蓚€線圈之間的距離和相對角度的影響，無線傳輸?shù)男屎蛢蓚€線圈之間的距離D之間的關(guān)系如下圖所示。因此用于激發(fā)線圈的無線電波需要隨時根據(jù)兩個線圈之間的相對位置而進行調(diào)整以獲得最佳的傳輸效率，這也使得這種無線傳輸方法只能應用在兩個線圈固定的情形下。
這也就是說，雖然我們的手機具有無線充電功能，但是充電時仍然要固定在一個地方，這也就極大的限制了無線充電的應用場景。而近日斯坦福大學的SidAssawaworrarit等人利用基礎(chǔ)物理學中的“宇稱時間對稱”理論開發(fā)了一款能夠根據(jù)兩個線圈之間距離自動調(diào)整工作頻率的無線充電技術(shù)，該方法的原理結(jié)構(gòu)示意圖如下所示，主要構(gòu)成部分有前端的放大器，兩個相同的線圈，一個整流器?；凇坝罘Q時間對稱”理論，這兩個線圈不再分發(fā)射線圈和接受線圈，它們即是接收端，也是發(fā)射端，當放大器將電磁能放大到一定程度后（基于負載的情況），這兩個線圈就轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝罘Q時間對稱”，此時這兩個線圈會根據(jù)兩個線圈之間的距離，自動選擇工作頻率，從而達到最佳的傳輸效率，因此該體系與兩個線圈之間的距離關(guān)系如下圖中的曲線所示，從曲線上可以看到，在開始的時候，電能傳輸效率不會隨著兩個線圈之間距離的變化而波動，而是始終保持在最高的傳輸效率，實驗結(jié)果表明這一距離最大可達70cm。
該方法最大的優(yōu)勢是為移動的物體充電提供了理論上的可行性，試想一下手機充電不再需要導線，也不需要把電池放在無線充電底座上，在你逛街的時候，手機已經(jīng)自動接入到了充電網(wǎng)絡(luò)，在你毫無察覺的情況下完成無線充電，絲毫不影響你對手機的使用，是一件多么美妙的事情，手機電量焦慮將成為歷史。
當然這一技術(shù)最大的應用場景為電動汽車，目前對于電動汽車困擾最大的因素主要是續(xù)航里程和充電速度，如果這一技術(shù)能供應用在電動汽車上，在電動汽車行進的過程中，由埋設(shè)在路面下的無線充電設(shè)備持續(xù)為電動車供電，電動汽車的續(xù)航里程將會無限增加，不再受制于電池組容量，那么我們還有什么好擔心的呢？屆時，電動汽車將迎來爆發(fā)式增長。
當然這一方法現(xiàn)在也存在很多限制，首先，雖然目前已經(jīng)實現(xiàn)了兩個線圈之間的能量傳輸效率接近100%，但是由于電磁能放大器采用的為通用元器件，因此電效率僅為10%左右，使得整體的電能傳輸效率還不高。其次，目前該技術(shù)中兩個線圈還只能在正對的方向上移動，還無法變化角度，或者在其他的方向上移動，而在實際中電動汽車在路面快速行駛，兩個線圈之間的角度會不斷的發(fā)生變化，這也是該技術(shù)需要克服的問題。
Assawaworrarit提出的無線充電技術(shù)，為未來的交通運輸行業(yè)的變革打開了一扇門，隨著該技術(shù)的逐步成熟，電動汽車的續(xù)航里程將不再是困擾我們的問題，充電問題也將成為歷史，這對于未來生活方式的改變將是顛覆性的。相信隨著技術(shù)的不斷成熟，無論是手機、還是電動汽車，無線充電技術(shù)將會越來越普及，無線充電設(shè)備的市場需求也將迎來爆發(fā)式的增長。
