破解充电难题：无线充电、超级电容引畅想

[摘要] 如今，电池性能尚未有质的飞跃，能量传输技术是行驶里程限制和能量传输效率低等问题的解决方案之一。

　　畅想未来交通的时候新能源是无法避免的，摆脱对化石燃料的依赖是人类的梦想，但是电动车、燃料电池车、生化柴油等等概念已经被各大媒体说的无可再说，所以今天我想讨论的是在电池性能尚未有质的飞跃时如何解决电动车行驶里程限制和能量传输效率低的问题。

　　首先了解一下目前电池技术的短板。传统的汽油车在加油站5分钟就能加满油箱，一箱油可以跑800公里。而电动车在充电桩充5个小时的电也只能跑100公里左右。这种补充能量效率的差距构成了电动车不方便的第一个原因。

　　如果将加油和充电的例子图表化，那么向油箱注入燃料的效率是充电效率的50多倍。加油每分钟可以注入115200千焦的能量，而充电每分钟只能注入192千焦的能量。这种现象又引出了下面的一个问题，能量密度。

　　每升燃料的能量密度要高于每立方厘米电池的能量密度，从图表中可以看到，4.35公斤的燃油就足够车辆行驶80公里，而电动车要行驶80公里需要一个180公斤重的电池。这就是同样体积和重量的汽油所包含的能量远远大于电池所包含的能量。能量密度的差异就决定了电动车续航里程短的现实。

　　在目前电池技术没有突破的情况下，上面的问题是无法得到解决的。那么只能通过其他的技术手段来解决续航里程和充电时间的问题。

　　无线充电实现随走随充的愿望

　　如果电动车不受到充电桩和电线的束缚，在行驶中就能完成充电，那么将是一种非常理想的状态，电动车的行驶里程将不再受限。

　　如今无线充电技术已经没什么神秘的了，在一些手机上已经支持无线充电。无线充电的原理就是发射端将电能转换成电磁波发射给接收段，在接收端再将电磁波携带的能量转化成电能。

无线充电

　　无线充电技术在汽车上也已经开始实践，不过仍然处于验证阶段，尚未在量产车上普及。电能发射板放在地上，车辆底盘上的接收器可以接收它发射的电磁波。

　　那么大胆的设想一下，如果我们将这些充电发射板铺在马路上，整条马路就成为了一个巨大的充电场，车辆在马路上行驶的时候就可以实现充电。至于电费，可以通过车辆内置的计量表计算所摄取的电能收取，计量表可以内置电卡，和现在的家庭电卡一个道理。当然这种马路的成本比较高，所以适合像大城市道路这种车流密集的路段。其实在上一篇智能交通技术的中我们已经提到了关于充电马路的设想。

　　如果到了郊区道路利用率比较低的道路，内置电能发射器的马路利用率变得低下而显得不划算也难以收回建设成本。那么充电可以选用另外一种方法。

　　目前一种高效利用太阳能的办法正在成型，它就是空间太阳能发电站。当前我们使用的地面太阳能发电站由于大气和云层的反射干扰，照射到地面的阳光能量已经衰减很多。如果将太阳能电池板放置在大气层外就可避免大气对阳光的损耗，空间站产生的电能通过微波传递给地面接收站转化成电能，微波在大气中的损耗非常小，所以空间太阳能发电效率最高。此外还有在月球使用氦3发电通过微波传回地球的构想。

　　在空间电站的设想中，一种核心技术就是远距离微波电能传递。如果能将这种远距离微波输电技术用在电动车上，从空间太阳能电站传回的微波能直接可以被电动车接收转化，那么电动车将不存在行驶里程的限制，只要在地球表面就能接收到能量波实现充电，卫星的辐射面覆盖了整个地球表面，只有南北极会略少一些。

　　超级电容几分钟可以充满电

　　为了解决充电时间的问题，我把目光放在了超级电容上。众所周知，电容是一种快速储电的设备，它的内部不存在电池那样的电能和化学能的转换，只是电相不同的离子分别聚集在两个极板上实现电位差。充放电都很快是电容的特点，而且它不存在使用寿命的问题，理论上使用寿命是无限的。

超级电容

　　超级电容简单理解就是大号的电容，储能更多。电池驱动的电动车受到电池放电效率和电池寿命的影响，往往功率比较低，缺乏爆发力。而且随着电池使用时间的增加，电池的储电能力逐渐衰弱，电动车的加速能力也会越来越差。而使用超级电容的电动车则不存在这种问题。据近期关于超级电容的报道透露，新的超级电容每公斤可以存储0.3kwh的电量，是锂电池的2.5倍。

　　具有如此优势的储电设备应用到电动车领域将是很合适的，所以2006年开始，上海市已经有超级电容公交车运营。早期的超级电容公交车只需要在进站时升起受电架充电2分钟即可保证行驶3-8公里的距离，这种公交车摆脱了传统电车架空输电线的束缚。今年上海更新的新型的电容公交车增加了电容容量，充电一次可以跑一个线路单程。

　　由于公交车站间的距离往往不超过3公里，所以在车站设置电容充电设备就可实现公交车不间断行驶，即没有柴油公交车需要定时加油的需求也没有电池公交车频繁充电的需求，运营效率实现最大化。

　　动力系统体积小也是超级电容公交车的优势之一，没有了庞大的柴油发动机，公交车可以在后部增加一排座椅，震动和噪音也同时消失。三、四个超级电容组就可以驱动公交车行驶，所占的空间不到柴油发动机的1/2。

　　目前超级电容存在成本高昂的缺点，而且项目缺少投资，发展支持不像锂电池那样充足，所以进展比较缓慢。从性能角度，超级电容不失为解决充电时间长，放电功率小的一种现实方法。

　　未来总是充满可能性，我所说的只是可能性中的一些，并不全面。科技的发展离不开人类的想象，所以各位网友不妨发挥想象力一同讨论未来可能出现的交通科技，没准今天的想象明天就成为了现实。

　　第一电动网（www.d1ev.com）声明：以上消息转载自合作媒体，转载此消息之目的在于传播更多信息，并不意味此消息代表第一电动网立场或赞同其中的观点、立场或描述。