电动汽车远程无线充电,前景无限、任重道远!


发布时间: 2018/1/15 17:30:33 被阅览数: 1708 次
 

【编者按】梁Sir:

解决电动汽车充电慢的问题,可以在统一电池型号(如统一燃油标号)下功夫。改“充电”为“换电池”,现有加油站、停车场、修车店……都可以作为“换电池站”,10分钟完成。而无线充电技术,为无人驾驶汽车的未来~增添了许多新的想象空间,未来值得期待。分布范围广泛、仅需微电力即可运作的物联网设备,未来可透过无线充电方式维持运作,更会是未来无线充电技术主要应用方向。

一项重大技术的变革,没有那么轻而易举,包括技术理论和应用实践结合起来,都会有很多难关需要突破,对于这个过程,要有期待并保持耐心。想象未来,当你把车停在路边去吃饭购物,甚至正常行驶在路上,车辆都可能进行充电,如此便捷,简直太美好。不过,目前远程无线充电都还只是理论实验,并没有真正的商用实践。

 

 

无线传输电能,不是新科技

随着苹果新手机发布无线充电技术,又热了一把,这项看上去高级的技术,其实早在1890年就已经被发现,但未得到良好的商业化推广,同期的1873年,第一台电动汽车被研制出来,其命运类似,一度销声匿迹。可以说电动汽车和无线充电是“同辈儿”技术,经历了一百多年沉寂后,(随着配套科技和产业的发展)终于在21世纪初,重被人们想起,前景突然一派光明起来,且大有双剑合璧之势。


电动汽车需要无线充电吗?不是需要,是很需要。

对于电动车,大家现在最担心的问题还是续航问题,一般情况,汽车加满油都能跑500-600公里,而电动车,只有300-400公里,最好接近500公里,与燃油汽车还有较大差距。充电时间也是个问题。一般通过厂家专用的充电桩需要两三个小时左右能充满,充满一半电量也需接近一小时。

在这种情况下,电动车非常需要随时随地进行充电,如果能应用无线充电,不仅解决了目前电动车的缺陷,反而还能变成电动车的优势。这将有助于加快电动汽车的推广使用。

 

 

无线充电至今也没普及,是什么问题?

无线主要的优点在于方便,移动领域最奇怪的事情之一,就是在充电的时候不能移动。我们本应该带着移动设备四处行走,但在充电时却需要给它插入电源线,放在固定的位置上。电动车无线充电一直在听说,国家支持电动车充电建设,各技术厂商一片参与热情,车企也不断在实践,可是至今也没普及,是卡在哪了?

无线充电技术按照应用场景、市场、技术、供电范围、充电类型可以分成很多种,但原理都差不多,主要是三种方式:电磁感应、磁共振、微波。目前主流的汽车无线充电技术是前两种:电磁感应、磁共振。主要是通过两个线圈(嵌入地面的发射线圈和置于车内的接收线圈)之间产生的电感耦合进行的,目前存在的问题是:送电距离比较短(半米内),并且送电与接受两部分线圈位置出现偏差时,则电力传输效率就会明显下降;功率大小与线圈尺寸直接相关,需要大功率传送电力时,须在基础设施建设和电力设备方面加大投入。


远程无线充电实现困难,主要原因:

 

空间损耗太大。磁场是辐射状的,即使是谐振式,也会产生很大比例的能量损失。只有距离贴的很近很近,比如手机或者牙刷那种虽然没有导体接触,但空间上几乎挨在一起才能保证一定的转化效率。因此,实现无线充电很容易,实现远程无线充电就相当相当困难了。理想情况下,你肯定不会满足只是在家里进行无线充电,更希望能边开车边充电。

 

最大难题是建设成本(设备成本、施工成本)。目前电动汽车无线充电技术迟迟未能实现商业化,“成本”是最大难题。由于缺乏必要的基础设施,这项技术要落地、要进行大规模推广,还得看产业链上基础设施供应商买不买账。另外,特别不方便的一点是,因为无线充电距离比较短(只能半米内),如果要达到边开车边充电,设备需要挖地埋暗线,不说设备成本,施工成本会更大。现在的有线充电桩建设都这么费劲了,更麻烦的无线充电线圈肯定更不便大面积铺设。

停车场线圈建设、无线充电公路、无线充电停车场这些,一个重要前提都是要在建设之前在地下埋好线圈。新建的还好,已经存在的停车场都挖开装线圈,把所有公路再修一遍铺满线圈、接入电网,这种规模的投资和基础设施建设,这个成本相当高。

 

电磁辐射对健康的影响

对于目前的充电桩,辐射影响完全可以忽略不计,我们生活在Wifi、手机、信号塔、微波炉的环境中,辐射对人体的影响主要都是体现在心理上,而不是身体上。但是换成无线充电,尤其是远距离无线充电,由于频率远高于日常的50hz,产生的辐射可能就不可同日而语了。

 

 


尚未形成统一的无线充电指南标准

尽管目前各家掌握的电动车用无线充电技术各异,但没有形成统一的无线充电标准仍会阻碍无线充电的商业化进程。这一项措施正在推进。

美国汽车工程师协会(SAE International)今年五月底就公开发布了以无线供电(WPT)技术为纯电动及插电混动汽车充电的技术指南——SAE TIR J2954。整个汽车产业将这项指南的发布视为推动无线充电技术标准化的关键一步,OEM主机厂,Tier 1供应商等便可加快开发用于EV及PHEV的WPT系统产品。但用于保证与其他公司系统间兼容性的国际标准预计2018年才能发布。SAE希望将包括其在内的框架最终发展成为电动汽车无线充电标准。

 

国外搞的无线充电汽车样本:

 

无线充电,普及起来怎么这么难?有人说是技术不行,当然技术是首要因素。但据了解,技术层面已经开始成熟了。今年10月份在香港举行的2016电动方程式锦标赛上(Formula E),来自美国高通公司的Halo电动汽车无线充电技术让人眼睛一亮。技术的原理是利用磁共振感应,在地面充电板和电动汽车充电板之间传输能量,基本上可以实现“即停即充”,非常方便。在Formula E现场,三辆宝马汽车充分展示了高通的halo无线充电技术,这是高通的无线充电技术Halo连续第三年在Formula E大赛上被采用,也展示了该技术越来越成熟的商业化特征。


在充电速度方面,Halo可以根据用户需求调整充电的功率,其范围可以从6.6kW-20kW不等。宝马i8汽车,无线充电输入功率达到7.4kW,使充满电时间缩短至不到1个小时内,一举超越了普通的线缆充电。如果充电功率达到20kW,完全可以满足电池容量更大的纯电动车需求。可见,从充电效率上看,高通的Halo电动汽车无线充电技术是靠谱的。

对底盘的要求上,Halo充电板可以在50mm-200mm的距离内完成对车辆的感应充电,因此不论底盘高低都可以方便地使用。

充电板尺寸问题也解决了,在提高输入功率的同时,高通已经将充电板大小减小到类似iPad尺寸,这已经是汽车厂商能够接受的一个尺寸,这个尺寸放在汽车底板上已经不占什么位置。

还有大家关心的电池类型,Halo对电池的类型并没有选择性,目前市面上的电动以及混动车型所采用的镍氢电池、锂离子电池、甚至铅酸电池都可以通过Halo进行充电。

除了高通,已有多家掌握电动无线充电技术,美国橡树岭国家实验室(ORNL)研究团队日前在电动汽车无线充电技术方面也获得重大进展。一个20千瓦的无线充电系统充电效率达到90%,充电速度是通常使用的插电式电动汽车设备的三倍。由于更高的功率水平对于较大型的汽车,如卡车和公共汽车必不可少,研究人员正把50千瓦的无线充电系统作为下一个努力目标。

所以技术方面的问题,如充电效率,车辆底盘高低,电池类型,充电板大小这些不是现在的难题。


 

     


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