移動的充電寶，電動車邊跑邊充可能嗎
2020/5/18 21:31:13 點擊：
公路上的點對點充電依賴于可操縱的吊桿來實現(xiàn)連接。
噴氣式戰(zhàn)斗機不能在執(zhí)行任務(wù)的時候帶一大桶燃料，這有點不像話。相反，他們使用大型加油機作為加油站，進(jìn)行空對空加油。
如果電動汽車在高速公路上飛馳時也能做同樣的事情呢?一輛有備用充電的汽車可以開到另一輛沒電的汽車前面，這兩輛車可以延長伸縮充電臂，直到它們通過磁力連接在一起。這款充電充足的汽車將分享它的部分電力。為了完成類似于空中加油的事情，只需添加幾輛裝有巨大電池的大型“油罐車”，就可以增加整批電動汽車的電力儲備。www.004048.com
這一概念的優(yōu)點很明顯:它使用了大量的電池容量，而這些電量原本是不會被使用的，而且它允許汽車在行駛過程中通過充電來節(jié)省時間，而不需要繞道行駛或在打氣時坐著不動。
聽到這兒，你可能覺得這有點異想天開。或許共享充電是未來的發(fā)展方向，不僅是高速公路上的電動汽車和卡車，還有其他移動車輛。這是位于蓋恩斯維爾的佛羅里達(dá)大學(xué)電子和計算機工程系的Swarup Bhunia教授和他的同事們的想法。
Bhunia不僅僅是一個愛好者:到目前為止，他和他的同事——prabuddha Chakraborty, Robert Parker, Lili Du和王朔——已經(jīng)在arXiv網(wǎng)上論壇上發(fā)表了他們的新提案。arXiv是一個在線論壇，預(yù)印本已經(jīng)通過審核，如果還沒有完全通過同行評審的話。研究人員將這一概念稱為點對點汽車充電。
關(guān)鍵是要讓一定數(shù)量的電池走得更遠(yuǎn)，從而解決電動汽車的兩個主要問題——高成本和里程焦慮。2019年，電池占中型電動汽車成本的約三分之一，雖然比幾年前的一半有所下降，但仍然是一筆巨大的開支。雖然大多數(shù)司機通常只走很短的距離，但如果需要的話，他們通常希望能夠走很遠(yuǎn)的路。
移動充電的原理是將汽車的電池組分成獨立的電池組。一家負(fù)責(zé)開動馬達(dá)，另一家接受充電。Bhunia介紹：如果電源是一輛裝有電池的卡車，你可以移動大量的電力——足夠“多跑20英里”。沒錯，即使是巨型卡車一次只能給一輛車充電，但每一輛新加滿電的汽車都可以為它在路上遇到的其他汽車提供幾瓦時的電力。
Diagram showing how electric car air-to-air refueling works
點對點汽車充電，就像空中加油一樣，使用可操縱的吊桿來形成傳輸通道。
我們已經(jīng)有了這種電瓶車的外表。最近也寫了一篇關(guān)于大眾汽車公司的概念文章，該公司打算使用移動機器人將電池拖到被困的電動汽車上。即便是現(xiàn)在，你也可以從意大利安德洛米達(dá)公司(Andromeda)購買一套汽車對汽車的充電共享系統(tǒng)，不過到目前為止，似乎還沒有人在開車時使用過這套系統(tǒng)。
如果所有的汽車都參與，那么你將獲得巨大的收益。通過交通模擬相撲進(jìn)行的計算機建模，研究人員發(fā)現(xiàn)電動汽車不得不停止充電的頻率只有原來的三分之一。更重要的是，他們可以用少于近四分之一的電池容量來處理事情。
但也有一些不利因素暴露了出來。首先，兩輛電動汽車在高速公路上高速行駛時是如何停靠的?Bhunia表示，當(dāng)人們期待已久的自動駕駛汽車最終問世時，這對自動駕駛汽車來說一點壓力都沒有。沒有什么比機器人更能精確地將汽車串聯(lián)起來了。但即使是一個人，在自動系統(tǒng)的幫助下，也能完成這項壯舉，就像飛行員在空中加油一樣。
然后還有互惠的問題。有多少人愿意把電池借給一個完全陌生的人?
Bhunia ：“他們顯然不會那么無私， 他們會在需要的時候恢復(fù)信用。如果你在一個網(wǎng)絡(luò)中收取費用，“就像Uber和Lyft這樣的拼車司機”，一個中央管理系統(tǒng)就可以做到。但如果你想在網(wǎng)絡(luò)之間共享，這筆交易可以以信用的形式存入銀行，以后再以實物或現(xiàn)金的形式返還。”
在他們的提案中，研究人員設(shè)想了一個運行在云中的中央管理系統(tǒng)。
任何自行移動的設(shè)備都可以從“分享式”充電計劃中受益。如果送貨機器人不需要花費一半的時間來尋找墻上的插座，那么它們會更有意義。而且，能夠從移動的卡車上為無人機充電，將極大地造福于任何無人機貨運隊運營商，亞馬遜似乎也有此意。
當(dāng)然，只要一提到高速能源交換，道路安全監(jiān)管機構(gòu)就會口誅筆伐。沒錯，電池技術(shù)的進(jìn)步將把這個想法拋到腦后。盡管如此，如果飛行員早在1923年就能共享燃料，司機們可能會在一個世紀(jì)后就可以試駕了。
延伸閱讀——電動車邊走邊充？日本汽車廠率先開展實驗
電動車的好處自不必說，但過長的充電時間給很多車主在使用習(xí)慣上造成不便，對于那些習(xí)慣了平均每個月加一次油的汽油車車主來說，換成現(xiàn)在的EV電動車幾乎每天都要充電，的確是個麻煩的事情。本來充電樁就不多，而且將近十個小時的充電時間實在是太長了。這就要求車主每晚把車停好后還要記得插上充電設(shè)備，不然第二天就別指望開車出門了。
于是，可以不用把車接在電線上充電的“非接觸充電”方式成為了業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。其實這項技術(shù)并不算新鮮，早在北京奧運會期間就已經(jīng)在部分電動汽車和混合動力巴士開始嘗試，只不過近日通過科學(xué)家們的最新努力，不久這項技術(shù)可能在普通乘用車型EV電動車上得到應(yīng)用。
不只是北京，日本的羽田機場、奈良也都進(jìn)行過采用“非接觸式充電”技術(shù)巴士的試運行。之所以首先在巴士上嘗試，這些駕駛員的駕駛技術(shù)都比較高，能夠準(zhǔn)確把車停到裝有送電線圈的位置，而且這些巴士運行線路固定，只需要設(shè)立很少的充電設(shè)施就可以滿足使用需求。
對于普通車主駕駛的EV車，因為大家的駕駛技術(shù)水平不同，需要開發(fā)出一種位置有些偏差也不會影響使用的充電技術(shù)，而且建設(shè)充電設(shè)施的范圍也要更廣。因此業(yè)界一直認(rèn)為在乘用車中采用非接觸式充電還需要一段時間。
這一方面日本汽車廠商的表現(xiàn)最為積極，日產(chǎn)汽車公司打算在2013年～2015年推出的第二代EV中廣泛運用采用輸出功率為3kW左右的非接觸式充電系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)上的特點是在車輛底盤下方安裝受電裝置，與地面上的送電裝置之間實現(xiàn)非接觸式充電。
非接觸充電技術(shù)包括電磁感應(yīng)方式、微波傳輸方式以及磁共振方式等。其中，走在開發(fā)最前沿的是電磁感應(yīng)方式。電磁感應(yīng)方式可利用與變壓器相同的原理，進(jìn)行電力的無線傳輸。無論使用哪種具體技術(shù)，要是真的能夠在車位下埋上這么“一捆草料”，我們只要像平常那樣把車停好，等到天亮“馬兒們”就都偷偷“吃飽了”。
空中加油，路上充電
以前很多汽車駕駛員認(rèn)為飛機能夠在空中加油是一件很不可思議的事情，想象著汽車也能一邊開一邊補充能量該有多好，或許這樣的夢想已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。當(dāng)然不會是讓一輛汽油小轎車跟著一輛大油罐車邊開邊加油，那樣也十分危險，我們這里說的是EV電動車，而這個行駛中充電也是建立在之前提到的非接觸式充電技術(shù)之上的。充電過程不需要停車，也不必連接任何電線。車輛行駛中也在充電，聽起來非常誘人。
根據(jù)現(xiàn)在工程師們的設(shè)想，將送電感應(yīng)線圈鋪設(shè)在行車道的路面下，車輛勻速直線行駛過去也就同時完成了充電過程。據(jù)了解，德國穩(wěn)孚勒、日本昭和飛行機工業(yè)、加拿大龐巴迪等公司都開始了相關(guān)項目的研發(fā)工作，2007年由美國麻省理工學(xué)院研究人員成立的WiTricity也在2011年4月接到了日本豐田汽車公司的投資信息，主要開發(fā)非接觸式充電技術(shù)，為EV
電動車和PHEV插電式混合動力汽車提供無線充電解決方案。“我們現(xiàn)在已經(jīng)可以去考慮應(yīng)該把哪條車道建成充電車道，因為要保證行駛中不受左右車輛的影響才能達(dá)到充電效果，而且目前公路上的彎道太多了，勻速行駛并不是那么容易。”一位相關(guān)技術(shù)人員表示。
也許在未來的高速路上就能出現(xiàn)專門的“充電車道”，結(jié)合現(xiàn)在汽車上已經(jīng)開始使用的ACC自適應(yīng)跟車系統(tǒng)和車道循跡技術(shù)等，我們再開車長途出行的時候就真的可以做到“馬不停蹄”了。
沒有噪音也不行
美國國家道路交通安全管理局（簡稱NHTSA）根據(jù)一份之前的研究報告表示，他們正在準(zhǔn)備擬定一項新的規(guī)定“EV電動車或Hybrid混合動力車型必須配置行人警報器”，以降低這類車型的“寧靜度安全問題”。
報告中指出“行人因為沒有聽到來車的聲音，所以電動車和混合動力車型的意外交通事故發(fā)生概率遠(yuǎn)超過一般內(nèi)燃機的車型”。NHTSA準(zhǔn)備提案立法，讓所有的電動車和混合動力車型都要配備行人警示器。NHTSA也將定義一個相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)了解這套系統(tǒng)將不能主動關(guān)閉，同一品牌的相同車型將配有相同的“警示音”。
想想前幾年興起的電動自行車，每當(dāng)騎行者悄無聲息地快速駛過時還真是比較危險。最關(guān)鍵的還是要提高駕駛員的安全意識，見到行人都能自覺放慢車速就不用這么讓人擔(dān)心了。
噴氣式戰(zhàn)斗機不能在執(zhí)行任務(wù)的時候帶一大桶燃料，這有點不像話。相反，他們使用大型加油機作為加油站，進(jìn)行空對空加油。
如果電動汽車在高速公路上飛馳時也能做同樣的事情呢?一輛有備用充電的汽車可以開到另一輛沒電的汽車前面，這兩輛車可以延長伸縮充電臂，直到它們通過磁力連接在一起。這款充電充足的汽車將分享它的部分電力。為了完成類似于空中加油的事情，只需添加幾輛裝有巨大電池的大型“油罐車”，就可以增加整批電動汽車的電力儲備。www.004048.com
這一概念的優(yōu)點很明顯:它使用了大量的電池容量，而這些電量原本是不會被使用的，而且它允許汽車在行駛過程中通過充電來節(jié)省時間，而不需要繞道行駛或在打氣時坐著不動。
聽到這兒，你可能覺得這有點異想天開。或許共享充電是未來的發(fā)展方向，不僅是高速公路上的電動汽車和卡車，還有其他移動車輛。這是位于蓋恩斯維爾的佛羅里達(dá)大學(xué)電子和計算機工程系的Swarup Bhunia教授和他的同事們的想法。
Bhunia不僅僅是一個愛好者:到目前為止，他和他的同事——prabuddha Chakraborty, Robert Parker, Lili Du和王朔——已經(jīng)在arXiv網(wǎng)上論壇上發(fā)表了他們的新提案。arXiv是一個在線論壇，預(yù)印本已經(jīng)通過審核，如果還沒有完全通過同行評審的話。研究人員將這一概念稱為點對點汽車充電。
關(guān)鍵是要讓一定數(shù)量的電池走得更遠(yuǎn)，從而解決電動汽車的兩個主要問題——高成本和里程焦慮。2019年，電池占中型電動汽車成本的約三分之一，雖然比幾年前的一半有所下降，但仍然是一筆巨大的開支。雖然大多數(shù)司機通常只走很短的距離，但如果需要的話，他們通常希望能夠走很遠(yuǎn)的路。
移動充電的原理是將汽車的電池組分成獨立的電池組。一家負(fù)責(zé)開動馬達(dá)，另一家接受充電。Bhunia介紹：如果電源是一輛裝有電池的卡車，你可以移動大量的電力——足夠“多跑20英里”。沒錯，即使是巨型卡車一次只能給一輛車充電，但每一輛新加滿電的汽車都可以為它在路上遇到的其他汽車提供幾瓦時的電力。
Diagram showing how electric car air-to-air refueling works
點對點汽車充電，就像空中加油一樣，使用可操縱的吊桿來形成傳輸通道。
我們已經(jīng)有了這種電瓶車的外表。最近也寫了一篇關(guān)于大眾汽車公司的概念文章，該公司打算使用移動機器人將電池拖到被困的電動汽車上。即便是現(xiàn)在，你也可以從意大利安德洛米達(dá)公司(Andromeda)購買一套汽車對汽車的充電共享系統(tǒng)，不過到目前為止，似乎還沒有人在開車時使用過這套系統(tǒng)。
如果所有的汽車都參與，那么你將獲得巨大的收益。通過交通模擬相撲進(jìn)行的計算機建模，研究人員發(fā)現(xiàn)電動汽車不得不停止充電的頻率只有原來的三分之一。更重要的是，他們可以用少于近四分之一的電池容量來處理事情。
但也有一些不利因素暴露了出來。首先，兩輛電動汽車在高速公路上高速行駛時是如何停靠的?Bhunia表示，當(dāng)人們期待已久的自動駕駛汽車最終問世時，這對自動駕駛汽車來說一點壓力都沒有。沒有什么比機器人更能精確地將汽車串聯(lián)起來了。但即使是一個人，在自動系統(tǒng)的幫助下，也能完成這項壯舉，就像飛行員在空中加油一樣。
然后還有互惠的問題。有多少人愿意把電池借給一個完全陌生的人?
Bhunia ：“他們顯然不會那么無私， 他們會在需要的時候恢復(fù)信用。如果你在一個網(wǎng)絡(luò)中收取費用，“就像Uber和Lyft這樣的拼車司機”，一個中央管理系統(tǒng)就可以做到。但如果你想在網(wǎng)絡(luò)之間共享，這筆交易可以以信用的形式存入銀行，以后再以實物或現(xiàn)金的形式返還。”
在他們的提案中，研究人員設(shè)想了一個運行在云中的中央管理系統(tǒng)。
任何自行移動的設(shè)備都可以從“分享式”充電計劃中受益。如果送貨機器人不需要花費一半的時間來尋找墻上的插座，那么它們會更有意義。而且，能夠從移動的卡車上為無人機充電，將極大地造福于任何無人機貨運隊運營商，亞馬遜似乎也有此意。
當(dāng)然，只要一提到高速能源交換，道路安全監(jiān)管機構(gòu)就會口誅筆伐。沒錯，電池技術(shù)的進(jìn)步將把這個想法拋到腦后。盡管如此，如果飛行員早在1923年就能共享燃料，司機們可能會在一個世紀(jì)后就可以試駕了。
延伸閱讀——電動車邊走邊充？日本汽車廠率先開展實驗
電動車的好處自不必說，但過長的充電時間給很多車主在使用習(xí)慣上造成不便，對于那些習(xí)慣了平均每個月加一次油的汽油車車主來說，換成現(xiàn)在的EV電動車幾乎每天都要充電，的確是個麻煩的事情。本來充電樁就不多，而且將近十個小時的充電時間實在是太長了。這就要求車主每晚把車停好后還要記得插上充電設(shè)備，不然第二天就別指望開車出門了。
于是，可以不用把車接在電線上充電的“非接觸充電”方式成為了業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。其實這項技術(shù)并不算新鮮，早在北京奧運會期間就已經(jīng)在部分電動汽車和混合動力巴士開始嘗試，只不過近日通過科學(xué)家們的最新努力，不久這項技術(shù)可能在普通乘用車型EV電動車上得到應(yīng)用。
不只是北京，日本的羽田機場、奈良也都進(jìn)行過采用“非接觸式充電”技術(shù)巴士的試運行。之所以首先在巴士上嘗試，這些駕駛員的駕駛技術(shù)都比較高，能夠準(zhǔn)確把車停到裝有送電線圈的位置，而且這些巴士運行線路固定，只需要設(shè)立很少的充電設(shè)施就可以滿足使用需求。
對于普通車主駕駛的EV車，因為大家的駕駛技術(shù)水平不同，需要開發(fā)出一種位置有些偏差也不會影響使用的充電技術(shù)，而且建設(shè)充電設(shè)施的范圍也要更廣。因此業(yè)界一直認(rèn)為在乘用車中采用非接觸式充電還需要一段時間。
這一方面日本汽車廠商的表現(xiàn)最為積極，日產(chǎn)汽車公司打算在2013年～2015年推出的第二代EV中廣泛運用采用輸出功率為3kW左右的非接觸式充電系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)上的特點是在車輛底盤下方安裝受電裝置，與地面上的送電裝置之間實現(xiàn)非接觸式充電。
非接觸充電技術(shù)包括電磁感應(yīng)方式、微波傳輸方式以及磁共振方式等。其中，走在開發(fā)最前沿的是電磁感應(yīng)方式。電磁感應(yīng)方式可利用與變壓器相同的原理，進(jìn)行電力的無線傳輸。無論使用哪種具體技術(shù)，要是真的能夠在車位下埋上這么“一捆草料”，我們只要像平常那樣把車停好，等到天亮“馬兒們”就都偷偷“吃飽了”。
空中加油，路上充電
以前很多汽車駕駛員認(rèn)為飛機能夠在空中加油是一件很不可思議的事情，想象著汽車也能一邊開一邊補充能量該有多好，或許這樣的夢想已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。當(dāng)然不會是讓一輛汽油小轎車跟著一輛大油罐車邊開邊加油，那樣也十分危險，我們這里說的是EV電動車，而這個行駛中充電也是建立在之前提到的非接觸式充電技術(shù)之上的。充電過程不需要停車，也不必連接任何電線。車輛行駛中也在充電，聽起來非常誘人。
根據(jù)現(xiàn)在工程師們的設(shè)想，將送電感應(yīng)線圈鋪設(shè)在行車道的路面下，車輛勻速直線行駛過去也就同時完成了充電過程。據(jù)了解，德國穩(wěn)孚勒、日本昭和飛行機工業(yè)、加拿大龐巴迪等公司都開始了相關(guān)項目的研發(fā)工作，2007年由美國麻省理工學(xué)院研究人員成立的WiTricity也在2011年4月接到了日本豐田汽車公司的投資信息，主要開發(fā)非接觸式充電技術(shù)，為EV
電動車和PHEV插電式混合動力汽車提供無線充電解決方案。“我們現(xiàn)在已經(jīng)可以去考慮應(yīng)該把哪條車道建成充電車道，因為要保證行駛中不受左右車輛的影響才能達(dá)到充電效果，而且目前公路上的彎道太多了，勻速行駛并不是那么容易。”一位相關(guān)技術(shù)人員表示。
也許在未來的高速路上就能出現(xiàn)專門的“充電車道”，結(jié)合現(xiàn)在汽車上已經(jīng)開始使用的ACC自適應(yīng)跟車系統(tǒng)和車道循跡技術(shù)等，我們再開車長途出行的時候就真的可以做到“馬不停蹄”了。
沒有噪音也不行
美國國家道路交通安全管理局（簡稱NHTSA）根據(jù)一份之前的研究報告表示，他們正在準(zhǔn)備擬定一項新的規(guī)定“EV電動車或Hybrid混合動力車型必須配置行人警報器”，以降低這類車型的“寧靜度安全問題”。
報告中指出“行人因為沒有聽到來車的聲音，所以電動車和混合動力車型的意外交通事故發(fā)生概率遠(yuǎn)超過一般內(nèi)燃機的車型”。NHTSA準(zhǔn)備提案立法，讓所有的電動車和混合動力車型都要配備行人警示器。NHTSA也將定義一個相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)了解這套系統(tǒng)將不能主動關(guān)閉，同一品牌的相同車型將配有相同的“警示音”。
想想前幾年興起的電動自行車，每當(dāng)騎行者悄無聲息地快速駛過時還真是比較危險。最關(guān)鍵的還是要提高駕駛員的安全意識，見到行人都能自覺放慢車速就不用這么讓人擔(dān)心了。
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