电动车的无线充电

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1893年,伊龙-马斯克的偶像尼古拉斯-特斯拉,在那一届芝加哥世博会上,向人们展示了一个没有任何电源的闪闪发亮的荧光照明灯。

 

没错,这是人类第一次实现了无线电能传输。

 

1894年,照样尼古拉斯-特斯拉,爱迪生“平生的仇敌”、交流电的发现者、疯狂的科学怪才,在纽约第五大道35号的实验室,用无线传输电能的体式,点亮了一盏白炽灯。

 

随后,加倍狂野的设法,在尼古拉斯-特斯拉的脑海中疯狂生长,终于,他在纽约长岛建造了令人瞠目结舌的“沃登克里弗塔”。



尼古拉斯-特斯拉,将地球的电离层与地表视为电容器的两个极板,经由径向电磁波振荡在其间竖立起频率约为8Hz的低频共振场。简而言之,就是要竖立起一张笼盖全球的无线电能传输收集。

 

“沃登克里弗塔”是尼古拉斯-特斯拉将生产出来的电能首要的全球无线电能传输收集的焦点节点。

 

遗憾的是,因为缺乏资金的支撑,科学家尼古拉斯-特斯拉的疯狂之举,未能得以实现。但他给人类,深深地植入了一个快捷与合理行使电能的妄想。

 

110年之后,他的信徒伊龙-马斯克,沿着他所指引的道路奋勇进步,一家名为“特斯拉”的公司横空出生,并最终将这个世界带向了电动车的时代。

 

所有人都起头意识到,人类行使电能的体式,此后时此刻起,将会发生翻江倒海的转变。

 

2018年12月31日,全球新能源车保有量冲破500万辆后。

 

2019年第一季度,全球销量持续强劲,接近50万辆;在中国乘用车市场正式进入负增进的大配景下,1-4月新能源车销量同比增进83%。

 

在如许的配景之下,尼古拉斯-特斯拉曾经的电能无线传输的妄想,起头在好多人的心中苏醒——电动车的无线充电,是妄想的起点。

 

 

 

电动车无线充电首要运用电磁感应或磁场共振手艺,在车辆底盘安装“领受板”(car pad),地上安装和电网保持的“发射板”(floor pad),经由两块板接近,电磁场近场互相耦合或谐振,实现电能传输。



如许做的优点尽收眼底。

 

省掉了人手动插拨充电插头的动作,规避了人和车或许充电桩触碰的平安风险,也削减了导线的磨损,规避了雨天漏电的问题。

 

此外,“无线”的泊车位更清洁整洁,行使率更高,因为无线充电设备安装在地面或许埋入地下,沟通的扶植面积,可植入的充电设备的数量更多。


 

不管是静态照样动态的无线充电,都提高了充电的便当性和用户体验。

 

静态无线充电,是指泊车即充电,解决“忘怀插电星人”的问题。动态无线充电经由在道路下面铺设的无线充电系统实现车辆边行驶边充电。就像是一边插着手机充电线一边玩手机,再也不消担心续航里程的问题。

 

市场研究机构Allied Market Research (AMR)对将来市场成长给出了积极的展望:全球电动汽车无线充电市场规模从2017年2.2万万美元,估计到2025年增进至14亿美元。

 

奔腾、宝马、奥迪、保时捷等豪华车企接踵供应无线充电选装设置包。

 

2019年的上海国际车展,中国汽车自立品牌广汽的电动车展位上,显现了无线充电手艺,现场对展车进行无线充电。

 

尽管无线充电手艺很酷,且用户体验很好,但真正买单选装无线充电前装设置的人数少得可怜,似乎是汽车电气化大市场中的一个边缘产物。这是为什么呢?

 

 

电动车无线充电首要的作对是什么呢?解决方案是首当其冲的问题。

 

最初的手艺限制在于充电速度和电能转换效率。

 

用功率来权衡充电速度的话,最早推出无线充电选装包的量产车宝马530e是3.2kw,电能转换效率85%;这两个指标,在奥迪车上的示意据说是3.6kw,90%。

 

这个水平的充电功率,决意了无线充电只能用在电池容量较小的PHEV上。电能转化效率低于插电慢充的转换效率,意味着布满同样的电池,需要支付更多的电费。

 

无线充电器经由电磁感应或电磁共振的传输局限有必然距离限制,这种限制一方面使得设备成本高。

 

另一方面,为了战胜上述问题,解决方案是经由车载摄像头画面给驾驶员泊车供应指导,将车底部的感应板和车库地板上的充电板瞄准。如许的把持,和手动插插头比,似乎很难说会轻易更多。

 

价钱也是一个问题。

 

北美无线充电的领头羊Plugless为特斯拉、宝马i3和日产leaf供应的后装无线充电产物,充电功率为3.6kw和7.2kw,价钱为6000美元和13000美元。

 

能接管高成本的无人充电选装包的PHEV的购置群体,还能拥有能安装充电设备的私人车位,局限不得不缩小到豪车PHEV。

 

若是这批人还对照担心电磁辐射,或许对不小心显现在充电场之间的小猫小狗的遭遇担忧,方针人群就会少之更少了。

 

如斯价位的产物,输电板跟电网保持的电线随意拖散在地面上,不光不敷清洁整洁,户外车位的话,雨雪天照样不敢冒险使用。

 

这些实际的问题,都在阻碍着电动车无线充电的妄想照进实际。


 

 


 

当然,人类手艺的提高从来就没有住手过。

 

经由全球局限内的高档学校和科研院所和首要供给商的络续起劲,现阶段无线充电手艺的系统机能、充电速度、电能转换效率已经和插电慢充相当。

 

在转化率上,插电慢充的电能转换效率是95%摆布,无线充电也已经能做到90%水平。

 

在充电功率上,也逐渐从3kw水平,提高到7kw, 11kw, 22kw水平。2019岁尾要上市的保时捷Taycan的无线充电设备功率达到11kw,上海车展表态的广汽Aion S对外发布的也是11kw。

 

车辆停放的位置、车底盘距离地面高度的限制也放宽了。无线充电设置供给商传播能笼盖各类车型,包罗底盘较高的SUV。

 

掌握手艺也络续优化,当有异物(具有金属部门)显现在WPT充电系统的线圈之间时,会接纳适当办法以防止过热事件的发生。



异物干扰、生物监测等方面都有较为成熟的解决方案。小猫和小狗们,理应获得更多的关爱。

 

当然了,成本是与规模成反比的。某国内设备供给商说,若是装机量能达到3万台,单套无线充电设备的成本能降到1万人民币摆布。

 

2019年,除了豪华品牌车企以外,广汽、北汽、长安等国内大厂,也纷纷公布在旗下电动车型上配备无线充电功能。越来越多的主机厂进入,更多的车型配备,最终会进一步降低成本。

 

宝马530e无线充电设备的供给商WiTricity,已经抛却了医疗设备、消费电子其他行业的无线充电买卖,All in聚焦到电动汽车的无线充电。他们也清楚地看到中国市场的前景,落地中国,经由与TIER1、主机厂合作的体式进入中国市场。


 

任何一个财富的成长,都是尺度先行的,电动车无线充电财富,尤其是如斯。

 

充电桩行业的成长,已经给出了惨痛的教训。分歧于充电桩接口各行其道,国标接口7孔,美标接口5孔,两者不兼容,无法在对方的充电桩上使用,而采用国标的企业充电接口在参数上也分歧。

 

无线充电非常有潜力在财富成长的初期就统一尺度。最终实现互联互通,使得不分汽车品牌,只要有无线充电功能,在随意无线充电泊车位上都能使用。

 

2018年,美国汽车工程师协会发布了第一个无线充电方面的行业尺度。

 

2019岁首,WiTricity和谈收购高通旗下做无线充电的Halo公司“必然的手艺平台和IP资产”,高通Halo也将成为WiTricity的少数股东之一。两大无线充电玩家的归并,更有利于提高统一尺度的速度。

 

在中国方面,由国熟行业协会、通信、充电、整车行业的企业配合介入,已经完成了四个尺度的编制。

 

 

估计到2020年,国内无线充电手艺路线和互联互通尺度会悉数落成公布,2022年将公布无线充电举措尺度。

 

 

 

在如许的配景之下,关于电动车无线充电的应用和落地索求,起头在各个方面推进。

 

想象的空间非常大。

 

届时,除了私人泊车位的场景之外,无人充电的应用场景还包罗:

 

1.运营方跨界和共享出行平台、出租车车队合作;

 

2.与聪明城市以及能源企业互联互动,保持电动车成为智能电网的主要节点;

 

3.与机械人出租车、机械人送货车的运营方合作,将无人充电和主动泊车的连系。

 

当然,铺设具有无线充电功能的路面或许泊车位根蒂举措需要大量的民众和私人投资,需要各个方面的协作。

 

然则,全球局限的测验,已经如火如荼地开展起来了。

 

北欧国度一向在电动化索求上走在前面,在瑞典Gotland城市中心和机场的线路上,已经完成招标,将对个中1英里路段进行智能革新,使电动汽车、卡车、民众汽车可以实现动态无线充电,项目预算为万万美元级别。

 

芬兰电力公司Fortum与无线充电系统供给商Momentum Dynamics,规划在挪威首都奥斯陆出租车经常等客的区域,安装最大75kw的感应充电设备,节约出租车司机特地找充电桩充电的时间,鞭策出租车电气化。



2019年4月,中国的国度能源局牵头多部委联手推广贸易充电,也将无线充电纳入重点项目名单,并提出加速推进进步手艺研发,包罗无线充电以及智能充电的推广,并在重点区域和城市开展充电举措与电网互动。

 

2019年3月,国度电网在天津的聪明能源小镇试点,规划行使进步的建筑及能源手艺,实现所需能源100%自产;电动汽车无线充电和“一拖多”充电系统,能供应多种便捷充电模式。

 

2018年10月,世界首条“三合一”公路在江苏同里表态,国度电网和中惠创智合作的500米试验路段,能够实现路面光伏发电、动态无线充电以及无人驾驶,为将来的能源使用体式和城市面貌供应参考。

 

当然了,最具想象力的照样雄安。凭据规划,经由手艺立异,电动汽车与整个能源系统能协调互动,无线充电手艺真正实现电动汽车充电“车停人走”,一键智能充放电手艺还能让车成为储能对象,车在电价低谷时充电,在用电岑岭反向放电给电网,成为车主的“小金库”。

 

雄安作为要新建的立异“将来城市”,将最有或者显现最早的公里级动态无线充电道路。

 

听着很美妙,是吧?

 

 

 

那么,电动车的无线充电,究竟什么时候会成为实际呢?

 

无线充电行业,在今朝有一个对照乐观的预期,他们认为:

 

2019-2021年,会是该手艺的“引入期”。

 

在这个阶段,无线充电举措处于大规模推广模式, 市场占有率起头提拔,设备厂商积极索求各类应用场景。无线充电的手艺、规范、贸易模式相对成熟。

 

2022-2025年,是无线充电手艺的推广期。

 

无线充电举措在一线城市普及,逐渐向另外区域渗透。手艺、规范、贸易模式慢慢成熟。

 

起头提拔充电智能化、用户体验等,除了完美静态充电手艺和尺度,持续推广降低成本之外,动态无线充电也逐渐走进城市的生活中。

 

2025年今后,成熟期。

 

在这个阶段,财富链打通, 无线充电举措大规模生产和落地,根蒂举措的充电智能化水平高。无线充电成为生活弗成贫乏的一部门,大大的轻易了人们的平常生活,也为城市办事供应了便当。


 

此时此刻,电动车无线充电仍是小众产物。但考虑到无线充电手艺的吸引力,尺度统一、适用于各品牌电动车的潜力,汽车充电和能源收集联动的或者性,以及,手艺的成长会在充电速度、效率和成本方面络续提高,将来可期。

 

终有一天,大量的电线会从我们的生活中消散,当无线充电设置会从选装设置变为尺度设置的时候,当我们回忆起充电要手动插拔插头时,会呵呵一笑:“那是电动车时代早期的事情了…” 


(建约车评主编余建约、安洁无线总司理陈卫东对此文也有进献,在此鸣谢)


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