无线充电是否能将节能环保电动汽车变为现实？

将环境和经济双重利益融为一体的电动汽车（EVs）正在迅速推动汽车行业走向电动化的未来。国际能源署（International Energy Agency）的调查预计在2030年将有1.3亿辆电动汽车在道路上运行。与此同时，无线电动汽车充电系统市值也很有可能在2027年将达到8.25亿美元。毫不奇怪，这些革命性的交通方式已受到了巨大的关注和支持，比如在美国，对新购和二手电动汽车分别提供高达7500美元和4000美元的税收抵免。但是，电动汽车工程师是否真的能够克服能源效率和制造排放等无线充电技术的限制，实现大众所预料的电动汽车大规模普及呢？

电动汽车在不充电的情况下能行驶多远？

到目前为止，电动汽车一直通过连接到固定充电站的笨重电缆来供电。平均而言，电动汽车能使用单次充电行驶110到300英里。这对一般的通勤来说已经足够，但电动汽车仍然在充电的30分钟至20小时期间无法行驶。这也成为了对电动汽车普及的一个重大障碍。雪上加霜的是，安装足够数量的充电站以保障城市运行也并非是每个政府或管辖区都有能力或愿意负担的代价。

来源: Energy5

通过动态无线充电进一步推动电动汽车

大多城市目前所具备的设施水平并不足以缓解驾驶员和乘客的“续航焦虑”。虽然使用50kW 的快速充电器在35分钟内可以增加约100英里的续航里程，但工程师和城市规划者正在研究更为便利的动态无线充电解决方案，以消除了需要绕道的情况。

在2022年，汽车工程师成功地在瑞典哥特兰岛的一段长约1.6公里的道路上实现了铜线圈和车辆接收器之间的充电诱导，这些铜线圈嵌入在沥青路面中。日本柏叶市智慧城市的城市规划者目前也正在观察嵌入在路面的供电线圈在长时间内的耐久性，以进一步发展动态无线充电。

大多数无线充电系统因充电垫和发射器等组成持续地从电网中吸取能量，导致能源消耗大。为了在道路空旷时减少能源浪费，柏叶市的供电线圈将处于待机状态。如果测试曾公，千叶县柏市的官员有望在2030年之前在室内的道路上实现自动驾驶班车的充电。这不仅让电动汽车在更低的电池容量下运行，同时也减少车的重量，制造复杂性，以及充电需求。

电动汽车使用什么类型的无线充电？

虽然无线充电技术通常被一般比有线充电技术慢，但高耦合电感器的近场系统能防止辐射造成的能量损失，甚至可以将无线感应充电系统的效率提高到比直流 (DC) 快1-2%。让我们仔细看看以下无线充电方法，以了解电动汽车目前及未来的充电方式。

感应充电

感应充电是无线电动汽车充电普遍的方法。 它依靠磁性线圈在发射器和接收器之间传输能量。 发射器线圈内产生的交变磁场在接收器线圈内感应出交变电流，发射的能量与两个线圈之间的距离的平方成正比。 这种充电方法于 2012 年 9 月由 Nokia 920 首次普及，成为首款具有基于 Qi 规范无线充电功能的商用智能手机。

尽管人们对感应充电可能带来的电离效应存在着健康方面的担忧，但瑞士联邦能源办公室迅速澄清了这些疑虑。他们发现，感应充电产品的比吸收率（SAR）远低于允许限值的1,000倍。然而，尽管如此，感应充电仍然存在着一些局限性。其有效距离较短，不足10毫米，并且对线圈的准确对准要求较高。

磁共振

基于感应技术原理，磁共振充电通过在发射器线圈内产生特定频率的振荡磁场来实现。这些磁场频率与接收器线圈的磁场频率相匹配，从而能够在约32至50毫米的更远距离上传输电力，同时还消除了线圈对准的限制，使电荷能够从一个发射器传输到多个接收器。迄今为止，磁共振充电已成功应用于桌面和桌子等领域，并且保持着安全的SAR水平。

射频 (RF)

射频充电不同于磁共振充电，它通过电磁波传输电力，有效距离可达15英尺。这种充电方法因其充电接收方式而得名，其中电子接收器将射频波转换为直流电压。在各种无线充电技术中，射频技术提供了最大的尺寸和形状自由度，并且允许单个发射器同时为多个设备供电。

尽管射频无线充电方法尚未得到广泛应用，但未来的发展可能会将射频技术集成到游戏控制器、烟雾探测器、安全摄像头、医疗设备、库存扫描仪以及车载和办公室充电中。

电动汽车的类型及其对环境的影响

然而，充电并不是电动汽车需要克服的唯一障碍。 尽管号称环保，但与传统汽车相比，中型电动汽车在制造过程中仍会多排放 2-3 吨二氧化碳，其中大部分排放来自充电电池的制造。

也就是说，由于其无碳推进系统，电动汽车在行驶约 15,000 至 20,000 英里后预计将在碳排放方面实现盈亏平衡，并且随着人工智能集成和可再生能源迅速融入能源网，这一门槛预计会进一步降低 。

人们还担心新无线充电标准的引入可能会导致电子垃圾增加。 广受赞誉的 Qi 无线充电标准已应用于 600 多种设备，包括智能手机、共享公共充电器和车载充电器。 为了防止通常与电池相关的土地和水污染，研究人员正在探索电动汽车电池回收工艺。 如果利用回收材料生产新型电动汽车电池取得成功，可能会减少高达 28% 的生产排放量。

为了全面了解电动汽车对环境的影响和环保特性，让我们仔细看看这些车辆是如何产生和防止排放的。

纯电动汽车 (BEV)

纯电动汽车，又称为插电式或纯电动汽车，依靠电动机并完全依赖电池供电。这意味着纯电动汽车在行驶过程中零排放。此外，一些纯电动汽车配备了再生制动系统，能够将制动时产生的动能转化为电能，为汽车充电。

混合动力电动汽车 (HEV)

混合动力汽车结合了传统燃料和电池动力，利用传统内燃机（ICE）和电动机的动力。与纯电动汽车不同，混合动力汽车的电池无法通过插座充电。相反，用户可以依靠相同的再生制动系统为电池充电，从而通过汽油发动机获得更多里程。因此，虽然混合动力汽车确实会产生排放，但它们对环境的影响通常比传统汽车要小。

插电式混合动力电动汽车 (PHEV)

插电式混合动力汽车（PHEV）的运行方式与混合动力汽车（HEV）非常相似，主要区别在于PHEV的电池可以通过电源插座和公共充电站进行充电。更重要的是，插电式混合动力汽车仅依靠电池电力即可行驶更远的距离。只有当电池电量低于某个阈值时，才会启动内燃机。换句话说，插电式混合动力汽车的运行方式类似于您期望的电动汽车，但具备一个内燃机作为备用能源，以应对特殊情况。

氢或燃料电池电动汽车 (FCEV)

FCEV是澳大利亚目前正在研究的新兴技术。它们依靠氢和氧之间的电化学反应来为电动机提供动力。虽然燃料电池汽车尚未用于日常使用，但未来可能被证明是一种高效的清洁交通形式。与传统汽车一样，FCEV可在5分钟内充满氢气，并提供超过300英里的行驶里程。

对于收到的所有媒体报道，重要的是要认识到电动汽车行业仍在不断发展。目前，更多的组件，例如太阳能发电站的可再生能源和激光 LiDAR 传感器的人工智能辅助导航，正在不断充实。无论电动汽车行业的发展如何，很明显，世界各地的组织和政府已经为其进步投入了大量资金。希望电动汽车能够让汽车变得更清洁、更方便、更经济。

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