在移动设备的无线充电技术日益成熟之际,电动汽车行业也开始探索这一前沿科技的潜力。香港城市大学工学院电机工程学系的江朝强教授及其研究团队成功研发出一种新型高功率22千瓦纳米晶智能无线充电技术,为电动汽车的无线充电应用带来了性的突破。
这一技术不仅将无线充电效率提升至96%,而且使得充电系统体积缩小了20%、重量减轻了14%,极大地推动了无线充电技术在电动汽车领域的普及和应用。无线充电技术,也称为感应充电,通过电磁场实现电能从充电装置到电池的无线传输,无需连接充电线,只需将电动汽车停放在指定区域即可充电,显著提升了充电的便捷性和安全性。
传统的无线充电技术普遍采用铁氧体磁芯,存在热稳定性不足、磁性损耗较大的问题。为了克服这些限制,江朝强教授领导的研究团队对磁材料和磁路设计进行了深入研究,创新性地采用厚度小于18微米的纳米晶合金薄带,以混合式层叠的方式应用于磁耦合机构,成功替代了传统的铁氧体材料。纳米晶合金材料具有更高的饱和磁感应强度,可达1.2特斯拉,远超传统铁氧体的0.45特斯拉,并且具备优异的热稳定性和低磁芯损耗特性。这些优势使得无线充电器的尺寸可以设计得更小,同时有效降低了环境温度对充电效率的影响。
研究团队还通过精确设计磁芯的几何形状和磁属性配置,对磁耦合机构进行了优化,使其能量传输更加高效直接,减少了不必要的能量损耗。利用纳米晶材料的高灵活性,团队设计了多种磁导率组合方案,以满足不同应用的需求,实现电、磁、热性能的最佳匹配。
这项无线充电技术可广泛应用于停车场、商业中心、家庭停车位等多种场景,车主只需将车辆停放在指定位置,无需进行电缆连接,即可实现“即停即充”,极大地提升了充电的便捷性。未来,随着自动驾驶技术的快速发展,无人驾驶汽车能够自动驶入充电区域,无需人工操作即可完成充电过程,这将显著提高电动汽车的运行效率,并有力推动智能交通网络的建设。
在智慧城市的建设中,电动汽车不仅是个人交通工具,更将成为智能电网的重要组成部分。无线充电技术能够与智能电网系统相结合,优化能源管理,实现智能化的能源调度和负载均衡,从而保障电网的稳定性,并提高能源利用效率。随着技术的持续进步和成本的进一步降低,无线充电技术未来还可能在无人机、机器人等多个领域得到广泛应用。