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“充電”的概念將被徹底改變，原因在于業(yè)界出現(xiàn)了具有較長的使用壽命并可以快速充電的鋰離子電池，而且非接觸充電技術(shù)也得到了較大發(fā)展。為了延長電池每次充電后的使用時間，充電電池正朝著更大容量的方向發(fā)展。而在以往，充電時間需要數(shù)小時的大容量電池的壽命通常只有2年左右。 壽命長且可快速充電的電池的出現(xiàn)也為電子設(shè)備的設(shè)計帶來了新的選擇。比如，設(shè)計工程師可以選擇小容量的電池，通過頻繁充電來解決容量不足的問題，只要電池的壽命夠長，就無需在設(shè)備的使用壽命期內(nèi)更換電池。 將上述電池與非接觸充電技術(shù)相結(jié)合，就能夠開發(fā)出可以隨時隨地進行充電的新設(shè)備。此類設(shè)備的出現(xiàn)也將促使非接觸充電的基礎(chǔ)設(shè)施得到完善。相應(yīng)的設(shè)備與充電基礎(chǔ)設(shè)施的共同發(fā)展將能形成新的市場，產(chǎn)生驚人的利潤(見圖1)。實際上，壽命長且可快速充電的電池與非接觸充電技術(shù)的研發(fā)已頗為活躍，在各行業(yè)內(nèi)，利用此類技術(shù)所開發(fā)的充電基礎(chǔ)設(shè)施及各種設(shè)備也越來越多(見圖2)。 圖1 快速充電與非接觸充電技術(shù)將改變設(shè)備 圖2積極開發(fā)使用新充電電池與新充電方法的設(shè)備 *圖中的紅色標記符表示汽車與工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，綠色標記符表示便攜設(shè)備領(lǐng)域 電動汽車是新技術(shù)的試金石 面向電動汽車領(lǐng)域進行的鋰離子電池的開發(fā)工作，催生了壽命長且可快速充電的電池。自2004年登場以來，這類電池先是廣泛應(yīng)用在電動工具及工業(yè)設(shè)備上，到2009年可能會正式應(yīng)用于混合動力車及電動汽車。 汽車生產(chǎn)商將于今后的1年"2年內(nèi)正式投入電動汽車的研發(fā)。為了大幅減少汽車的二氧化碳排放量，日產(chǎn)汽車企劃/先進技術(shù)開發(fā)本部技術(shù)企劃部資深專家上田昌則認為：“開發(fā)完全不排放氣體的電動汽車勢在必行。”其它多家汽車生產(chǎn)商也都持相同觀點。 例如，三菱汽車將于2009年7月開始銷售電動汽車iMiEV，公司計劃在推出后的第一年生產(chǎn)2000輛，第二年生產(chǎn)4000輛，之后將逐漸擴大到年產(chǎn)2萬輛。日產(chǎn)汽車也計劃于2010年在日本和美國、2011年在中國銷售電動汽車，到2012年則計劃推廣到世界各國。就連在電動汽車研發(fā)方面不太積極的豐田汽車(該公司是混合動力車市場的領(lǐng)先者)也表示將于2012年進入電動汽車市場。 要擴大電動汽車的市場，就必須加大充電站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。目前開發(fā)的電動汽車用鋰離子電池的能量密度僅為100Wh/kg左右，還不到筆記本電腦與手機中采用的鋰離子電池的一半。這主要是因為，與便攜設(shè)備相比，用于電動汽車的電池更注重安全性與使用壽命。目前，受限于充電電池的成本與外形尺寸，電動汽車每次充電后的續(xù)航距離最多也不過100km～200km，僅為引擎車的1/4左右。 充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善是電動汽車獲得普及的重要前提。實際上，企業(yè)與地方政府共同完善充電基礎(chǔ)設(shè)施的行動正在世界各國如火如荼地開展著，其中最為突出的就是美國Better Place公司。該公司與以色列、丹麥等國的政府聯(lián)手，正在積極準備建設(shè)用于電動汽車的充電基礎(chǔ)設(shè)施，僅在以色列就計劃將建設(shè)50萬座充電站。 如果充電基礎(chǔ)設(shè)施能夠得到進一步的完善，那么對于用戶來說，電動汽車每次充電后的續(xù)航距離就不再是問題。到時，用戶更關(guān)注的將是電池的充電時間及充電方式，這將導致電池開發(fā)過程中的思維轉(zhuǎn)換。以往為了延長續(xù)航距離而拼命提高電池能量密度的做法不再可取，對于開發(fā)者來說，更重要的是降低電池的成本及明確相應(yīng)的產(chǎn)品定位。 共振式非接觸充電技術(shù)值得期待 用戶一旦認可了在較短時間內(nèi)對電池進行反復充電的使用方式，那么，對于非接觸充電的需求就會越來越多(見圖3)。自動搬運設(shè)備通常會以固定的頻率反復啟動、停止，因此，業(yè)界正在開發(fā)無需人工充電，而通過非接觸充電技術(shù)進行充電的設(shè)備。在電動汽車方面，如定期行駛的巴士等也已經(jīng)開始進行非接觸充電系統(tǒng)的實驗。 圖3 目標是在移動中進行充電 目前，已實用化的非接觸充電系統(tǒng)主要采用電磁感應(yīng)方式，也就是通過一個線圈給另一個線圈供電。但是，電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)存在以下三方面的問題：首先，當位置發(fā)生偏移時，會導致充電效率下降；其次，有異物進入時，會出現(xiàn)局部發(fā)熱的情況；最后，電磁波及高頻方面的防護也不易解決。因此，電場或磁場共振式非接觸充電系統(tǒng)的開發(fā)在近期更為活躍。例如，日本竹中工務(wù)店正在開發(fā)的電場共振式非接觸充電系統(tǒng)就可以解決電磁感應(yīng)式系統(tǒng)中的局部發(fā)熱及電磁波和高頻防護等問題。 此外，麻省理工學院(MIT)于2007年6月曾公布了其對于磁場共振式非接觸充電技術(shù)的研究。如果這項技術(shù)進展順利，那么就有可能進行空間全方位的電力傳輸。應(yīng)用該技術(shù)，電動汽車將可以在行駛過程中通過道路或護欄進行充電。 也將影響到電力系統(tǒng) 電動汽車的普及還可能產(chǎn)生新的商機，這就是電池的再利用。隨著充電次數(shù)的增加，電池的容量及輸出功率都會越來越小，使其無法再用于電動汽車。但是，從電動汽車上淘汰下來的電池還可以繼續(xù)用作家庭或小型發(fā)電站的蓄電設(shè)備。電池本身的生命周期延長了，也就等于降低了電池成本。家庭或小型發(fā)電站可以利用這些低成本電池建立蓄電系統(tǒng)，這將出現(xiàn)新的電力系統(tǒng)。 便攜設(shè)備也將發(fā)生改變 當快速充電與非接觸充電在電動汽車及工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)成功應(yīng)用后，這兩項技術(shù)在手機等便攜設(shè)備領(lǐng)域中的融合也將得到加速(見圖4)。 圖4 充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善將導致便攜設(shè)備發(fā)生變化 據(jù)NTT DoCoMo公司分析：“非接觸充電的優(yōu)點是可以隨地設(shè)置充電站，對用戶來說，這將非常方便。”因此，目前業(yè)界對于在各種場合設(shè)置可對便攜設(shè)備進行充電的基礎(chǔ)設(shè)施十分關(guān)注。 寶馬公司于2009年2月開始在韓國銷售的寶馬7系列轎車中集成了三星手機專用的非接觸充電系統(tǒng)，只需將特定的手機放在中心控制臺上，就可以進行非接觸充電。而精工愛普生公司也推出了用于非接觸充電系統(tǒng)的電磁感應(yīng)式充電模塊，有0.5W與2.5W兩款。 如果便攜設(shè)備具備了完善的可隨時隨地充電的環(huán)境，那么用戶就無需再在乎電池容量與充電時間，而對可快速充電的電池的需求也將會越來越大。惠普公司舉例說：“拿筆記本來說，在使用4個小時之后，充電30分鐘，就可以再使用4個小時，這種使用模式將會對用戶產(chǎn)生極大的吸引力。”不少廠商都對可快速充電的電池與非接觸充電技術(shù)在便攜設(shè)備領(lǐng)域的融合持樂觀態(tài)度。 |
