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汽车无线充电技术

发布时间: 2016-06-06   浏览次数:   作者:卓定科技

如今,电动汽车已然成为科研攻关与政策指引的重要方向,汽车产业掀起了新能源汽车浪潮。据工信部发布的数据显示,2009年到2015年国内新能源汽车增加49.7万辆,累计已达56万辆,预计到2020年,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,日益增长的新能源汽车将对充电基础设施提出更高的要求。

不难发现,充电基础设施建设远落后于新能源汽车产业发展。截至2015年底,全国只建成了 3600个充换电站、4.9万个公共充电桩,远不能满足超过50万辆新能源汽车的充电需求,与20201.2万座集中式充换电站、 480万个分散式充电桩的规划目标相距甚远。电动汽车的快速增长,必然会对其充电模式的快捷与方便性提出更高的要求,目前各类电动汽车的充电方式主要以充电站、充电桩或更换电池的模式为主,而充电站或充电桩的建设速度完全无法匹配电动汽车快速增长的需求,成为了制约电动汽车发展的最大瓶颈之一。

那么除了充电桩能为电动汽车提供动力,是否还有其他供电方式呢?无线电能传输技术作为一项新兴技术,目前已经大规模商业化推广,主要应用于手机、电脑、随身听等小功率设备的充电上,而应用于电动汽车充电大功率无线电能传输技术,也成为各大汽车厂商以及科研机构的关注焦点。无线充电源于无线电力输送技术。目前主要分为以下三种:

一是电磁感应式充电。初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。比亚迪早在200512月申请的非接触感应式充电器专利,就使用了电磁感应技术;

二是磁场共振充电。由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量;

三是无线电波式充电。主要由微波发射装置和微波接收装置组成,可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。

可以看出,无线充电技术在智能手机等电子设备领域的应用已不新鲜,行业逐渐形成了磁感应技术代表的WPCPMA以及使用磁共振技术的A4WP三大标准,但在新能源汽车领域无线充电普及会有怎样的挑战和优势呢?

四大特性凸显无线充电优势所在

无线充电的难点主要是在于电能的无线传输,需要在能量传输效率、功率、距离以及建设成本、实用性上都有出色的性能,而磁感应与磁谐振技术是目前最为合适的技术。

相比于目前插入式或称接触式的充电技术在充电站建设、实际使用、后期维护等方面均体现了一定的优势:

1、空间利用率高。无线充电设备贴近地面安装,甚至可以埋入地下,在相同建设面积情况下,可植入的充电设备数量更多,增加了充电站空间利用率;

2、适应性强、可靠性高。无线充电可以采取密封安装与无接触使用,可在雨雪天气下进行使用并提高了可靠性;

3、安全性高。无线充电设备无外露导电点,且使用时车与人都无需接触充电设备,理论上可杜绝由于漏电产生的安全问题,保障人身安全;

4、支持无人化管理。简化了充电流程,配合网络进行无人化管理,无需专业人员值守,将来更可以配合自动驾驶与车联网,在方便了用户的同时也降低了充电站的运营成本。

无线充电会实现车辆的半动态及动态充电。当然,想要实现这个目标,需要在城市道路中埋设大量的充电板,在技术、安全、标准、成本以及政策等方面进行更加深入的努力。

主流公司布局汽车无线充电市场

Evatran:一家专业从事大功率无线充电系统技术研究及充电产品设计、制造的公司,是将电动车无线感应式充电技术推向市场的先导者。与丰田和通用汽车公司合作集成整合无线充电技术,目前销售的3.3KW Plugless L2 的产品涵盖了日产LEAF、雪佛兰Volt 及凯迪拉克ELR 电动车,后续公司也将进一步推出7.2KW以及10KW等大功率充电产品。

高通HaloHalo无线充电系统包含四个部分:供电组件、充电板、车载接收板和车载控制器。利用了磁谐振效应来实现无线充电,并对其进行了优化,可以在确保高耦合系数的情况下降低系统电流,从而降低了传输过程中的能量损失,实现了高效率且高功率的无线充电模式。

高通的工程师表示,由于磁共振过程中能量的损失要低于电流在传统线缆中的损耗,因此Halo无线充电的效率非常高,可以达到90%以上,超过了线缆充电。

中兴通讯:中兴通讯发布了国内首条大功率无线充电公交示范线,并联合东风汽车推出了全国第一辆无线充电商用公交大巴。中兴通讯的无线充电解决方案采用了电磁感应的技术,充电功率可以达到 3kw-300kw。中兴新能源汽车有限公司副总裁田锋表示,随着无线充电技术在手机上的普及,现在该技术也用在了新能源汽车之中。

沃尔沃:布局动态无线充电技术。在瑞典的测试中心建立了一条 1/4 英里长的轨道,电动汽车经过时自动启动充电功能,完成充电。沃尔沃集团、瑞典电力公司 Alstom、瑞典能源局正在共同合作测试这套利用公路给电动汽车充电的系统。

大众:推出了将自动泊车与无线充电相结合的停车场服务项目——V-chargeV-Charge由摄像头和传感器构成的自动驾驶技术为基础,充电部分则采用无线充电技术,并且可以通过智能手机进行远程遥控。即当司机将汽车停在停车场的入口,通过智能手机,驱动V-Charge程序,汽车便能通过识别数字地图自行找到合适的车位。

当然,在无线充电的发展中也需要考虑:充电效率、技术标准、电磁辐射三大问题,以电磁波的形式进行能量传输,可能会造成终端用户对于电磁辐射安全的忧虑。但对于电动汽车无线充电发展的争议与忧虑都不会成为真正的障碍,未来技术升级与普及推广将带来无线充电设备制造成本的进一步降低,电动汽车无线充电技术最终将会进入千家万户。
 
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