充电时间长、续航里程焦虑,一直是电动汽车推广绕不开的两道坎。本田(Honda)给出的解题思路,不是单纯加大电池,而是让汽车"边行驶边充电"。记者从本田获悉,这家日本车企正持续推进"行驶中无线供电"技术研发,目标是通过道路基础设施与车载电池的双重进化,实现无需在意能量补给即可自由移动的全新出行形态。
所谓"行驶中无线供电",是指将电力以非接触方式,从埋设于道路下方的地表供电单元(GA)传输至行驶中车辆所搭载的受电单元(VA)的技术。与先充电、后使用的模式不同,这一方案能将发电厂产出的电能,在车辆行驶过程中直接输送并加以使用。本田正在推进单个GA单元最大150千瓦(瞬时峰值输出)电力传输技术的开发,若供电电源接入太阳能、风能等自然能源,还有望实现"地产地消",助力碳中和目标。
这项技术的核心原理并不陌生。其与智能手机无线充电同属"磁场耦合方式":电流通过埋设在道路中的送电线圈产生磁场,车辆受电线圈接收磁场并还原为电流,完成"电流—磁场—电流"的能量形态转换。关键在于集成于线圈中的谐振电容器,当送电、受电线圈调整至同一频率精确谐振,即使路面与车身存在距离、行驶导致位置偏移,也能高效输电。
决定系统性能的关键部件是线圈。一般线圈的高输出化与小型化往往此消彼长,本田则在保持最大150千瓦输出的同时,将受电单元小型化至可容纳于乘用车副车架的尺寸。针对高频交流电流下突出的"趋肤效应",本田借鉴电动出行电机开发中积累的电流密度分析技术,采用结构简单的"铜条线"替代传统利兹线,在同等表面积下实现了同等性能,并将线圈绕组胀大降低约30%,同时压低了制造成本。受电单元已可小型化到人工即可搬运的程度,乘用车搭载1个单元,大型商用车最多可并联4个单元,支持最大40吨级车辆。
道路侧的供电单元同样关键。由于GA埋设于道路之中,除耐久性外,施工与维护的便捷性直接决定普及成本。本田的一大特征,是将把直流转换为交流的逆变器内置于各GA中并与线圈一体埋设,形成"直流配电型GA系统"。这一逆变器充分运用了混合动力车开发中积累的高耐久性技术,省去了向每个单元单独布线的工序,可大幅减轻道路开挖施工负担。
由于这已超出单纯汽车功能构建的范畴,本田与大成建设集团开展共同研究:本田负责直流配电型GA系统及车辆侧受电系统的开发,大成建设负责直流电源系统,大成罗泰克负责无线供电道路施工方法。三方融合各自经验,正在验证其在公共道路上的可行性,未来力争以与既有道路修缮工程相当的时间和距离完成铺设。
从普及前景看,作为道路基础设施的GA并不限定于本田车辆使用。本田与各公司共同参与通信规格等国际标准化工作,只要符合标准,其他车企的EV同样能从同一道路获得供电,反之亦然,目标是将其普及为不限于特定厂商、所有车辆都能受益的社会基础设施。作为NEXCO东日本下一代高速公路构想项目之一,本田已预定参与2027年度之后在千叶・馆山自动车道开展的公共道路实证实验。
在业内看来,行驶中无线供电所追求的不仅是减少充电麻烦,更是通过行驶中供给能量,支撑要求高运营率、长距离行驶的大型商用车电动化。本田表示,该技术将首先以卡车物流等大型商用车领域的实用化为目标,并作为其"2050年碳中和"战略的技术选项之一持续开发。