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无线充电真的会是电动汽车标配?

导读: 无线充电和汽车电动化、智能化的发展趋势高度契合,因此无线充电一定是未来电动汽车的充电主流方式,并将深远的改变汽车未来用电的场景。

无线充电和汽车电动化、智能化的发展趋势高度契合,因此无线充电一定是未来电动汽车的充电主流方式,并将深远的改变汽车未来用电的场景。

电动汽车无线充电市场规模

电动汽车无线充电项目,是指开发和应用大功率无线电能传输技术,应用近场耦合原理和磁共振技术,使得电动汽车可以实现中距离无线充电,解决目前无线充电传输距离短、损耗大、充电速度慢等难题,以及有线充电桩的建设成本高、操作复杂、兼容性差、占地面空间大等问题。

2016年中国新能源汽车销量超过50万辆,增速同比超过50%,新能源汽车销量在汽车销量的占比达到1.8%,保有量接近100万辆。

按照规划,到2020年,我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。假设充电设施与电动汽车按1:2的比例来建设,而无线充电技术渗透率为50%。预计至2020年,我国电动汽车无线充电的市场规模将达到数百亿规模。

无线充电真的会是电动汽车标配?

无线充电的优势

一是无线充电非常的便捷。目前的汽车在补充能源上,都需要经过加油枪加油或者充电头充电,而无线充电只需要你将车停在无线充电点即可,非常方便。

二是安全性,这是无线充电的一大优势。目前的高电压的充电桩摆放在外面并不安全,尤其是在露天一些雨天等恶劣天气环境中,拥有极大地安全隐患。另外如果遇到恶意破坏的情况下,充电桩也非常容易引发危险。而无线充电桩埋在地下,可以很好地适应恶劣天气以及避免恶意破坏。

三是可靠性。在车长期的使用中,车裸露的充电部分会因为杂物造成充电效率的下降以及各种问题的产生,而无线充电则只需要将无线充电模块置入汽车即可,很容易避免这些问题的产生。

无线充电的痛点

无线充电在发展过程中存在一些瓶颈和需要克服的问题。

1、标准不统一

统一无线充电标准对整个电动汽车行业的发展大有裨益,因为使用统一标准保证了不同系统(车上和地面的充电板)之间能够适配使用。但目前还尚未形成统一的无线充电指南标准。各家公司掌握的电动车用无线充电技术各异,这样会阻碍无线充电的商业化进程。

2、电磁场安全焦虑

虽然从物理原理来讲不认为对生物体有任何的影响,问题是用户接受不接受,如果一天解决不了安全焦虑的问题,就无法大规模商业化。对于充电桩,辐射影响完全可以忽略不计,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,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。

3、电磁兼容问题

主要问题是频段分配,SAE推荐85KHZ左右,80-90KHZ之间的范围。另外对敏感设备的影响,也算电磁兼容的一部分。

4、异物检测

如果发射器上落了一些金属的物体,钥匙,铁钉和硬币,工作时会产生高频交变的磁场,产生感应加热,存在一定的火灾风险。因此需要做异物检测,检测到有这些的东西存在时就停下来。

5、成本

电动汽车无线充电技术未能实现商业化的主要原因,终究还是落在了“成本”二字上。由于缺乏必要的基础设施,这项技术要落地,即便无线充电对电动汽车用户而言是一项非常便利的功能,但要进行大规模推广还得看基础设施供应商买不买账。

电动汽车无线充电技术

在2015年4月22日的Formula E电动方程式锦标赛上,高通就展示了自己研发的Halo无线汽车充电技术。它的原理就是利用磁共振效应来对电动或混动车辆的动力电池组进行非接触式充电。这个充电过程无需使用传统的电缆即可进行,在需要充电时,车主仅需要将车辆停放在Halo的充电板上方即可,因此更加方便、省力。

目前除高通外,市面上还存在WiTricity,KAIST,Momentum Dynamics,Evatran四家提供面向电动汽车的无线充电技术。尽管绝大多数公司在电动汽车无线充电技术领域都拥有自己的知识产权,但只有高通和WiTricity已经开始将其技术授权给第三方硬件供应商使用了。

中国电动汽车无线充电技术走在前列

为了加强行业规范与指导,2016年5月,国际自动机工程师学会(SAE International)发布了混插式以及全电动汽车无线充电技术的行业标准,这是电动汽车无线充电方面的第一个行业标准,具有开创性意义。新出台的行业标准简称为“SAETIRJ2954”,意在为轻型插电式以及全电动汽车无线充电技术制定规范,并在全行业里推行统一标准,以加强行业管理与指导。

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,Tier1供应商等便可加快开发用于全电动汽车及插电式电动汽车的无线充电系统产品。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。

作为新能源汽车最重要的基础技术之一,我国在无线充电技术商用探索中一直和世界保持着同步。以中国电科院、重庆大学、东南大学、中科院、哈工大为代表的国内科研机构和高校已经在无线充电理论和样机领域有十几年的积累,培养了一批该领域专有人才。以中兴通讯/中兴新能源汽车为主的国内企业,近年来已经在成都、长沙、郑州、深圳等国内十几个城市开通了多条商用示范线,为无线充电的规模部署积累了丰富的实践经验。在这些应用的基础上,无线充电地方标准也走在了前面,在中兴通讯/中兴新能源汽车牵头下,深圳无线充电地方标准,在15年8月正式发布,包括《总则》、《通信协议》、《电能传输要求》、《接口》、《安全》、《管理系统》、《电能计量》、《地面设施》、《车载设备》、《充电站》10个部分,是当前全球体系最为完整、条目最为详尽的电动汽车规范。另外,成都市相关地方标准已于2016年7月份发布,广东省、上海市的无线充电地方规范也在制定中,这都是中国制定自己无线充电国家标准非常有利的基础。

2014年,中兴通讯推出自主研发的大功率无线充电系统,该系统是由中兴通讯CGO(cool,green,open)实验室历时三年进行项目孵化的重要蓝海战略拓展项目。与传统的有线充电的方式不同,中兴通讯的无线供电系统是通过非接触的电磁感应方式进行电力传输。当充电车辆在充电停车位停泊后,能自动通过无线接入充电场的通信网络,建立起地面系统和车载系统的通信链路,并完成车辆鉴权和其他相关信息交换。在无线充电过程中,一般小型车需要功率5kw-7kw,大巴车需要30kw-60kw,无线充电的整体效率可达到90%。

目前中兴与国内许多汽车生产厂家展开了合作,乘用车的无线充电已经完成全系统的技术突破或者是商用化能力,包括了无线充电的功率传输、车载模块和地面通讯、异物检测、生物检测,包括车载侧和地载侧的应用,相信不久之后我们也会见到更多汽车配备了中兴的无线充电技术。

小结

一项重大技术的变革,没有那么轻而易举,一旦技术若真正实践起来,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,电动汽车无线充电技术也是如此。

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