剪掉充電汽車的“尾巴”

_耿雁博

更方便的充電手段有可能會(huì)讓電動(dòng)汽車這個(gè)產(chǎn)業(yè)變成真正的朝陽。

現(xiàn)在，世界上很多地方都有電動(dòng)汽車的充電站，對(duì)于這個(gè)產(chǎn)業(yè)而言，這是一件好事，但他們有時(shí)真的很礙眼。

在你心情不好、交通擁堵又趕上汽車沒電的時(shí)候，那些密集的、纏繞在一起的黑色電線，大概會(huì)讓你抓狂。而這樣的用戶體驗(yàn)，確實(shí)對(duì)不起電動(dòng)汽車的消費(fèi)者們。

所以，當(dāng)一輛使用地下無線充電的日產(chǎn)凌風(fēng)電動(dòng)車出現(xiàn)在谷歌山景城總部的時(shí)候，引起了人們一陣小小的騷動(dòng)。這個(gè)公司不僅盛產(chǎn)“極客”，也試圖給電動(dòng)車行業(yè)帶來一些變化：在給電動(dòng)車充電時(shí)，拋棄以往所必須的充電樁、電源插座以及電線，取而代之的是隱藏在地下的電源和變壓器，裝有感應(yīng)裝置的充電汽車只需接近充電區(qū)域，就可以對(duì)車輛進(jìn)行充電了。

無獨(dú)有偶，在2011年底，戴姆勒和德國康達(dá)科提·溫弗勒公司也試驗(yàn)了一種類似的感應(yīng)充電設(shè)備，他們將充電設(shè)備隱藏在停車位之下，當(dāng)汽車在停車位上停放時(shí)，即可觸發(fā)充電裝置。這一技術(shù)的出現(xiàn)，將使電動(dòng)車有希望告別那些麻煩的充電線。

這可不僅僅意味著電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的“形象”得到改善那么簡(jiǎn)單。實(shí)際上它還將解決另一個(gè)事關(guān)電動(dòng)車未來的重大問題，那就是電動(dòng)車在使用過程中的充電效率。

在電動(dòng)汽車行業(yè)，研究者們一直試圖在兩個(gè)方向上同時(shí)摸索電力問題的解決之道，一個(gè)是對(duì)電池本身進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和控制成本的努力，還有一個(gè)是外部技術(shù)——尤其是充電技術(shù)的改進(jìn)。工程師們的想法是，如果充電技術(shù)能方便的如同燃油動(dòng)力汽車加油一樣，那么即使是電池本身的效率不高又有什么關(guān)系呢？

而目前主流的有線電動(dòng)車充電解決方案，卻恰恰存在著效率不高的嚴(yán)重缺陷。在2011年全球汽車產(chǎn)業(yè)論壇上，德勤事務(wù)所發(fā)布了一份全球電動(dòng)車調(diào)查報(bào)告。這份報(bào)告統(tǒng)計(jì)，發(fā)達(dá)國家的消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)車的興趣明顯低于發(fā)展中國家：中國購買電動(dòng)車的潛在消費(fèi)者可能達(dá)到50%，印度比中國還高出近10個(gè)點(diǎn)，而美國只有12%，日本只有可憐的4%。

電動(dòng)車的電力問題影響著眾多消費(fèi)者的興趣，在那些追求效率的發(fā)達(dá)國家市場(chǎng)上，這體現(xiàn)得尤其明顯。大部分消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)車充電一次的預(yù)期行駛里程數(shù)是380至420公里，但目前最多只能行駛約160公里；對(duì)電動(dòng)車的預(yù)期充電所需時(shí)間是兩個(gè)小時(shí)，但是有線充電的充電時(shí)間，卻超過了4小時(shí)。這些都是可用性和易用性方面亟待解決的問題。在中國，即便每臺(tái)電動(dòng)汽車的補(bǔ)貼可以高達(dá)6萬元，也依然乏人問津。

因此，谷歌和戴姆勒公司將電磁感應(yīng)充電設(shè)備埋在停車位之下的設(shè)計(jì)方案，自然贏得了一片叫好聲。這個(gè)方案來自一個(gè)叫做“Effizienzhaus-Plus Mit Elektromobilitat”的計(jì)劃。這是一個(gè)人類日常生活環(huán)保探索項(xiàng)目，其中一個(gè)最重要的部分就是電動(dòng)汽車如何可以變成一個(gè)可連續(xù)使用且方便的交通工具。

他們提出的解決方案就是“充電不要電線”，通過在私人住宅的停車位下放置充電線圈，利用汽車內(nèi)部的充電感應(yīng)裝置與其配合，達(dá)到為電動(dòng)車充電的目的。在這樣的技術(shù)手段下，充電效率達(dá)到了90%，將電力充滿所需的時(shí)間也大為減少，只需要一至兩個(gè)小時(shí)，與消費(fèi)者的心理預(yù)期相去不遠(yuǎn)了。

它還同時(shí)解決了電動(dòng)車充電站的布點(diǎn)問題。將設(shè)備埋藏在停車位之下，可以充分利用現(xiàn)有空間，用戶只要把車停下就可以進(jìn)行充電。除了私家車庫，公用停車場(chǎng)也可以部署這種設(shè)備。即便是要考慮建設(shè)專用的地下感應(yīng)式充電站，由于取消了充電樁、電源插座和電線等設(shè)施，需要的空間也會(huì)比有線充電站要小得多。無線充電使電動(dòng)車的充電手段更為靈活，用戶在很多時(shí)候都可以得到電力補(bǔ)充，從外部緩解了電動(dòng)車電池本身效率的不足。

無線電力傳輸一直是人類多年來的夢(mèng)想之一。早在1831年，法拉第就發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)，后來天才發(fā)明家愛迪生以及最癲狂的科學(xué)家、交流電之父尼古拉·特斯拉，也在不知疲倦地實(shí)驗(yàn)如何可以隔空傳輸電能。但當(dāng)時(shí)這些努力并沒有把這個(gè)想法變成現(xiàn)實(shí)。

隔空充電最大的問題是傳輸效率。電磁輻射本身的性質(zhì)決定它只適合傳遞信息，并不適合進(jìn)行能量的傳輸，因?yàn)檩椛錄]有定向性，如果用來傳輸能量，大部分都將浪費(fèi)在傳輸?shù)目臻g中；而那些定向性的電磁輻射，比如激光，本身存在破壞性，只適合能量輸出，并不適合傳送。

在谷歌和戴姆勒的工程師手里，隔空傳輸電力的技術(shù)終于得到了大力推進(jìn)。這是一種被稱為“磁性耦合”的技術(shù)，對(duì)這個(gè)拗口的術(shù)語，我們需要稍微做一下解釋：在近距離內(nèi)，兩個(gè)頻率相同的諧振物體，可以產(chǎn)生很強(qiáng)的相互感應(yīng)，并且有效地交換能量。這種磁共振現(xiàn)象是一種電力傳輸?shù)臐撛谑侄巍?/p>

它的本質(zhì)是對(duì)電磁波進(jìn)行感應(yīng)。原理與變壓器有些類似，在發(fā)送和接收端各有一個(gè)線圈，發(fā)送端的線圈連接有線電源產(chǎn)生電磁信號(hào)，而接收端線圈則負(fù)責(zé)感應(yīng)發(fā)送端的信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)化為電流給汽車中的電池充電。

在接受《第一財(cái)經(jīng)周刊》采訪時(shí)，上海交通大學(xué)(微博)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授、汽車工程研究院院長(zhǎng)許敏透露，目前汽車無線充電技術(shù)可以做到在1米左右的距離、接收發(fā)出的95%的電力的效果。如果將普遍使用的化學(xué)電池?fù)Q為物理性質(zhì)的電容，就能更好地解決充電速度慢的問題，這會(huì)更進(jìn)一步推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。一個(gè)更大膽的計(jì)劃是，可以將感應(yīng)電圈像排水管道一樣埋放在一些特定路段，電動(dòng)汽車直接開上這條路就可以進(jìn)行感應(yīng)充電。這種方法既不需要充電站一般的投資規(guī)模，也不占用額外的地皮，只要在車道下埋放充電線就好。

但眼下，這樣的想法還是顯得過于樂觀。

汽車無線充電技術(shù)雖然初露曙光，但離踏上真正的商業(yè)化仍有一段距離。首先需要解決的是感應(yīng)技術(shù)的靈敏程度，以及由此引發(fā)的智能匹配問題。感應(yīng)式線圈是目前看來最可行的無線充電手段，通過在接收線圈上配備一個(gè)電容、構(gòu)成一個(gè)具有特殊功能的天線，在特定的頻率下與發(fā)射線圈共振，之后便可以開始轉(zhuǎn)化電能。道理并不復(fù)雜，但是如何能讓不同公司、不同型號(hào)的汽車，都能方便地找到這個(gè)頻率，卻是一個(gè)大問題；此外，如果發(fā)射器附近放置的是不匹配的異物，就有可能引發(fā)危險(xiǎn)，所以無線充電設(shè)備需要有對(duì)受電目標(biāo)的識(shí)別，只有識(shí)別準(zhǔn)確了才能夠送電。

如此看來，所有這些設(shè)備——無論是發(fā)射設(shè)備還是接收設(shè)備，都必須能針對(duì)共振頻率進(jìn)行自我調(diào)整、智能識(shí)別，這樣才能走向真正的市場(chǎng)化。這意味著必須建立一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使技術(shù)可以跨品牌使用。不僅要有一組通用的共振頻率，還需要一套標(biāo)準(zhǔn)的識(shí)別碼發(fā)送、解碼和激活技術(shù)。這一切都是為了發(fā)射器能夠在各種條件下正確感應(yīng)到接收器，以便傳送電力。消費(fèi)者并不愿意看到每一家公司都各自推出自己的無線充電標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槟且馕吨l(fā)展這一技術(shù)的初衷已經(jīng)蕩然無存。

精明的汽車公司的老板們不會(huì)不知道這一點(diǎn)。不過要讓他們下定決心，恐怕就是另一回事了。多家公司共同遵循同一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且還是顛覆性的，在很多時(shí)候都不是一件容易實(shí)現(xiàn)的事。這已經(jīng)不是技術(shù)問題，它通常與環(huán)境、時(shí)機(jī)和運(yùn)氣有關(guān)。我們能做的，恐怕只有等待。

在電池技術(shù)無法取得突破性進(jìn)展的今天，想到用更方便、更快速的充電方式來刺激電動(dòng)汽車市場(chǎng)的發(fā)展，是一個(gè)聰明的舉動(dòng)。如果無線充電技術(shù)最終能夠走出實(shí)驗(yàn)室、并且形成標(biāo)準(zhǔn)化，那么將帶動(dòng)更多人選擇電動(dòng)汽車。到那時(shí)，電動(dòng)汽車也將會(huì)從小眾市場(chǎng)走向主流。