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雞肋or香饃饃?聊車輛無線充電技術(shù)普及

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無線充電技術(shù)原理

  [汽車之家 新能源技術(shù)]  說起無線充電技術(shù),我們在日常生活中早就開始使用了,,包括智能手機(jī),、耳機(jī)、鼠標(biāo),、牙刷都能夠?qū)崿F(xiàn)無線充電,,而車輛無線充電技術(shù)也在好幾年前就被研究出來了,因其便捷,、步驟簡單的充電方式讓其一度成為未來充電技術(shù)的發(fā)展方向,。可幾年過去了,,無線充電技術(shù)在手機(jī)等消費(fèi)級市場上發(fā)展得一片紅火,,但在量產(chǎn)車型上卻鮮少出現(xiàn),?無線充電技術(shù)真的就不香了嗎?是什么制約了它的推廣普及,?

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一,、無線充電是怎么回事?

  無論是手機(jī)的無線充電還是車輛的無線充電,,它們最基本的原理都是一致的,。充電器與用電裝置之間不用電線連接,通過電磁場傳送能量,。目前主流的無線充電有四種方式,,電磁感應(yīng)式、磁場共振式,、電場耦合式,、無線電波式,手機(jī)和車輛上主要應(yīng)用的是前兩種方式,。

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  如今市面上越來越多的手機(jī)也具備了無線充電功能,,而且隨著該項(xiàng)技術(shù)的普及,相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)用而生,,只要符合同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),,發(fā)射線圈和接收線圈可以感應(yīng)耦合,那同一個(gè)充電座就能給不同的手機(jī)甚至是電子設(shè)備充電,。我們國家在2010年將無線充電聯(lián)盟的Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)引入國內(nèi),,這也是為什么在不少電子設(shè)備的無線充電器上可以看到Qi標(biāo)志的原因。不過像手機(jī)無線充電這種感應(yīng)式充電技術(shù)有一個(gè)缺點(diǎn):發(fā)射線圈和接收線圈對位置的要求比較高,,線圈耦合對失調(diào)性非常敏感,,位置對不齊就會讓充電效率大大降低甚至無法傳遞電流。

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  這對于該技術(shù)應(yīng)用在車輛上提出了較大的挑戰(zhàn),,雖然我們可以將發(fā)射線圈固定,,通常的做法是使用一個(gè)類似充電墊的東西固定在地上,但接受線圈是被安裝在移動的車輛上,,如何保證每次充電,,車輛都能停在精準(zhǔn)的位置上,而不用為了充電來來回回挪車,?

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  該充電系統(tǒng)停車位置縱向最多偏差7厘米,,橫向最多偏差14cm,可以提供3.2kW的無線充電功率,,相當(dāng)于普通交流慢充充電樁的功率,,以寶馬530Le 9.4kWh的電池組計(jì)算,充滿電的時(shí)間約為3個(gè)小時(shí),。

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  既然感應(yīng)式充電這么麻煩,,有不少企業(yè)就另辟蹊徑,,采用磁場共振式技術(shù)。簡單來說,,就是發(fā)射線圈和接收線圈只要具有相同的共振頻率,,就能夠傳遞電能。這種方式對于兩個(gè)線圈的位置要求相對低一些,,從技術(shù)的角度來說,它為動態(tài)充電也提供可能,,即在道路內(nèi)鋪設(shè)發(fā)射線圈,,車輛可以邊開邊充電。

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  高通曾經(jīng)在寶馬i系列,、日產(chǎn)聆風(fēng)以及雷諾ZOE等車型上進(jìn)行過測試,,都取得了很好的效果。本田的無線充電技術(shù)也采用磁場共振式無線充電技術(shù),,在2019年CES上,,本田還展示了基于V2G的無線充電技術(shù),只要充電座和被接收器只要有80%的面積重合,,就可以為車輛充電,。

  無線充電擺脫了線纜的束縛,不用再插拔笨重的充電槍,,即停即充,,而且從上面的介紹來看,無線充電技術(shù)已經(jīng)可以進(jìn)入量產(chǎn)階段了,,但為什么它沒有向有線充電一樣普及呢,?到底是什么阻礙了它前進(jìn)的腳步?

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無線充電技術(shù)普及路上的絆腳石

二,、路上的“絆腳石”

  1,、充電功率偏低、造價(jià)高

  無論是我們說的感應(yīng)式充電還是磁場共振式充電,,它的充電功率都比較低,,較成熟的乘用車無線充電系統(tǒng)輸出功率基本在3-10kW左右,少數(shù)可以做到輸出功率超過20kW,,這和現(xiàn)階段交流慢充樁的充電功率相似,。而且由于線圈耦合受到距離的影響,充電傳輸效率基本在80%-90%(有線充電的傳輸效率在95%以上)之間,,所以上面說的輸出功率在實(shí)際充電過程中還需要打一定的折扣,。

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2、對環(huán)境要求高,、后期維護(hù)麻煩

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  很多車主的充電場景是晚上回家充電,,第二天用車,,如果充電途中有寵物或者其他物體打斷了充電,那第二天用車無疑將受到影響,,無線充電這種充電方式需要時(shí)不時(shí)地查看一下,,這讓本來便捷的充電方式變得更加麻煩了。

  此外,,這種充電設(shè)備安裝后維護(hù)起來也比較麻煩,。目前車輛無線充電的設(shè)備主要有兩種,一種是充電底座在地面上,,一種是將充電底座安裝在地面下,。地面上的充電底座即便是不充電停車時(shí)也需要對其小心呵護(hù),而地面下的充電底座則有散熱的問題,,充電過程中產(chǎn)生的大量的熱該如何冷卻,,后期如何維修?這些問題都將增加充電設(shè)備的前,、后期成本,。

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  3、標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一

  參照有線充電設(shè)備,,國內(nèi)近幾年才有了統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn),,對充電樁的功率等級、安全要求,、結(jié)構(gòu)要求,、通訊協(xié)議有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),而無線充電還涉及到充電頻率,、電磁環(huán)境等諸多問題,,目前累積的案例還比較少,標(biāo)準(zhǔn)尚難形成,。

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三,、有線充電技術(shù)不斷向前發(fā)展

  那未來充電技術(shù)除了向著“無線”發(fā)展還有那些方向呢?超級充電樁(大功率直流快充樁)或許是一個(gè),。特斯拉的CEO伊隆·馬斯克就認(rèn)為無線充電技術(shù)和超級充電站相比,,無線充電屬于一種“低效且低能”的充電方式。

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  澳大利亞制造商Tritium不久前,,還發(fā)布了充電功率高達(dá)475kW的充電樁,。在目前階段,有線充電的功率已經(jīng)大大提高,,充電時(shí)間會相應(yīng)降低,,只要車輛的電池技術(shù)能夠跟得上,充電時(shí)間長的問題會得到緩解,。無論車企還是充電運(yùn)營商,,大家都已經(jīng)將大部分精力放在了布局有線充電網(wǎng)絡(luò)上,,就對降低對無線充電技術(shù)普及和應(yīng)用的優(yōu)先級。

  除了超級充電樁,,即插即用的無感支付也是有線充電的發(fā)展方向之一�,,F(xiàn)在大多數(shù)充電方式需要插入充電槍,再在充電樁上進(jìn)行啟動充電,、支付費(fèi)用等操作才能充入電量,,步驟比較繁瑣,這也是有線充電與無線充電相比的劣勢,。即插即用的無感支付在一定程度上免去了很多步驟,,讓充電更加方便。

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  充電技術(shù)還在發(fā)展當(dāng)中,,有線充電技術(shù)還沒有到成熟的階段,有線充電費(fèi)時(shí),、費(fèi)力,、費(fèi)事的問題正逐步得到解決,未來還有無限的的可能,。特斯拉開發(fā)的可自動尋找接口的充電臂,,大眾汽車的移動充電機(jī)器人都為我們描繪了未來充電的場景。

全文總結(jié):

  有人認(rèn)為車輛的有線充電和無線充電就像多年前的固定電話和手機(jī),,后者必定代替前者,,實(shí)際上這種類比并不太準(zhǔn)確,因?yàn)楣潭娫挼陌l(fā)展在一定階段是固步不前,,但有線充電技術(shù)依然在不斷向前發(fā)展著,,在可以預(yù)見的幾年內(nèi),車企和充電運(yùn)營商已經(jīng)會以布局有線充電網(wǎng)絡(luò)為主,。不過任何先進(jìn)的科技,,都是伴隨著爭議發(fā)展起來的,也許有一天車輛無線充電領(lǐng)域會有突破性的技術(shù)出現(xiàn),,那時(shí)或許會出現(xiàn)車輛無線充電全面代替有線充電的時(shí)代,。(文/圖 姜田雙)

文章標(biāo)簽: 電動車技術(shù)
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