電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)如今日益成熟，但是在實(shí)際應用中依然存在著(zhù)許多問(wèn)題，如充電效率低、安全性不可靠、干擾太大等。電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)距離我們還有多遠呢?
無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，即Wireless charging technology，是指具有電池的裝置不需要借助于電導線(xiàn)，利用電磁波感應原理或者其他相關(guān)的交流感應技術(shù)，在發(fā)送端和接收端用相應的設備來(lái)發(fā)送和接收產(chǎn)生感應的交流信號來(lái)進(jìn)行充電的一項技術(shù)，源于無(wú)線(xiàn)電力輸送技術(shù)。無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)前期主要是應用在手機的充電中。
目前在電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)上無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)也得到了應用。各大車(chē)場(chǎng)在幾年前就開(kāi)始著(zhù)手研究汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)。
從具體的技術(shù)原理及解決方案來(lái)說(shuō)，目前無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)主要有電磁感應式、磁共振式、無(wú)線(xiàn)電波式、電場(chǎng)耦合式四種基本方式。這幾種技術(shù)分別適用于近程、中短程與遠程電力傳送。這幾種方式的比較如下圖所示。
對于無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的應用，其實(shí)各大廠(chǎng)商已經(jīng)先后推出了支持無(wú)線(xiàn)充電的電動(dòng)汽車(chē)。早在2013年，日產(chǎn)便選擇旗下全球銷(xiāo)量最好的純電動(dòng)汽車(chē)聆風(fēng)作為推廣無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的車(chē)型。2014年7月，奔馳和寶馬聯(lián)合宣布要合作研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)。奔馳將基于全新S級進(jìn)行測試，而寶馬則計劃率先將其應用在i8身上。奧迪則在2015CES展上，展示了奧迪最新的無(wú)線(xiàn)充電設備，這套可自動(dòng)升降供電線(xiàn)圈的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，足以應對底盤(pán)較高的SUV。
合作/收購公司技術(shù)技術(shù)參數
高通收購HALO公司磁共振感應高通的Halo無(wú)線(xiàn)充電裝置共有三款，其中額定功率分別為3.3KW、6.6KW和20KW.前兩種產(chǎn)品需要整夜充電，而第三種可以在半小時(shí)內將電動(dòng)車(chē)充滿(mǎn)。鎳氫電池、鋰離子電池、甚至鉛酸電池都可以使用。
中興與國家電網(wǎng)合作，與東風(fēng)汽車(chē)、蜀都客車(chē)聯(lián)合推廣電磁感應通過(guò)電磁感應方式進(jìn)行電力傳輸，無(wú)線(xiàn)充電裝置被埋入停車(chē)位或者路面下面。整個(gè)系統只有充電器、發(fā)射墊、以及車(chē)輛底盤(pán)上的接收端。充電8分鐘可以支撐客車(chē)運行6KM。
西門(mén)子 電磁感應底盤(pán)與地面距離7-15cm之間，充電功率達到3.6kw.充電效率可以達到90%。
大眾 電磁感應將電池充滿(mǎn)電需要8-10個(gè)小時(shí)，充滿(mǎn)后根據不同路況，可以行駛150-200KM。
日產(chǎn) 電磁感應該系統最大輸出功率為3.3KW,以240V的電壓需要充8小時(shí)，車(chē)上配備自動(dòng)泊車(chē)系統，以防止地面線(xiàn)圈和車(chē)上線(xiàn)圈錯位。
豐田 電磁共振無(wú)線(xiàn)充電系統額定輸出功率2KW,使用頻帶是國際標準取得共識的85KHZ。電力傳輸效率為80%，地面設置的線(xiàn)圈與車(chē)輛底部設置的受電線(xiàn)圈距離為15cm，水平錯位允許有一條輪胎的距離。
豐田與Vitrioity公司合作磁場(chǎng)共振式只要發(fā)射端與接收端面積重合，線(xiàn)圈在橫向誤差±10cm,縱向誤差±5cm,平行誤差為±2度的條件下，任可以實(shí)現80-90%的傳輸率。
寶馬、奔馳寶馬奔馳合作電磁感應式這套系統目前額定功率為3.6KW,以寶馬I8位例，該系統可以在兩個(gè)小時(shí)內為其充滿(mǎn)電。目前雙方正在對線(xiàn)圈進(jìn)行進(jìn)一步改造，使其輸出功率達到7KW.
奧迪 電磁感應式奧迪的無(wú)線(xiàn)充滿(mǎn)電裝置輸出功率同樣為3.6kw,使用的頻率在80KHZ-90KHZ之間。
沃爾沃 電磁感應式C30電動(dòng)汽車(chē)充電過(guò)程只要2.5h,汽車(chē)邊行駛邊充電。
現代起亞與美國無(wú)線(xiàn)動(dòng)力公司MojoMobility合作。無(wú)線(xiàn)電波式該系統動(dòng)力傳輸率最高而已達到19.2KW。充電效率超過(guò)85%的動(dòng)力傳輸系統，效率達到92%。
除沃爾沃以外，車(chē)企基本都是運用在車(chē)輛靜止的狀態(tài)充電的方式。2012年，沃爾沃就啟動(dòng)了一個(gè)名叫“電網(wǎng)道路系統”的項目，并在瑞典的測試中心建設了一條長(cháng)約400米的測試道路。該道路內部鋪設了電纜，當測試卡車(chē)經(jīng)過(guò)這段道路時(shí)，車(chē)輛會(huì )同電纜自動(dòng)展開(kāi)連接，750V的直流電將對車(chē)輛進(jìn)行充電。2013年，韓國龜尾市鋪設了一條長(cháng)達12公里的無(wú)線(xiàn)充電路段，純電動(dòng)公交車(chē)行駛在路上可邊開(kāi)車(chē)邊充電。而在中國廣西也已經(jīng)建成了首條電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電車(chē)道。
雖然無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)已經(jīng)得到了應用，但是無(wú)線(xiàn)充電系統任然有一些需要注意的重點(diǎn)。
1、移動(dòng)性
在無(wú)線(xiàn)充電系統的實(shí)作中，定位和跟蹤多個(gè)移動(dòng)接收器的能力至關(guān)重要。近場(chǎng)充電中發(fā)射器和接收器的相對位置不變，但在遠場(chǎng)充電中用戶(hù)可能不斷移動(dòng)。用戶(hù)應能隨意移動(dòng)而不會(huì )丟失訊號。
2、安全性
射頻安全性取決于在不損害人類(lèi)健康的前提下，人體可以承受的照射量，通常是以吸收率(SAR)用來(lái)定義這個(gè)極限值。消費類(lèi)產(chǎn)品的安全性要求其實(shí)相當嚴格，因為它關(guān)乎能否讓消費者建立安全感，不能只以通過(guò)安全規范為目標來(lái)設計。
至于超音波的安全性，可能也是消費者非常關(guān)心的問(wèn)題，畢竟消費者對于充滿(mǎn)射線(xiàn)的空間，心理上可能多少會(huì )有排斥，而且超音波有可能會(huì )影響動(dòng)物。在動(dòng)物也感知不到的高頻段上提供無(wú)線(xiàn)充電，可能是此一問(wèn)題的解決方法。
3、系統干擾
無(wú)線(xiàn)充電系統基于高頻率開(kāi)關(guān)訊號，必須具備預測噪訊來(lái)源的能力，包括充電系統本身的噪訊和系統外部的噪訊。
4、充電效率提升
充電效率一直是電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)比較關(guān)注的重點(diǎn)。目前無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的充電效率一般在70%-80%，有線(xiàn)直流充電樁的充電效率在95%左右，因此無(wú)線(xiàn)充電效率依然有提升的控制。充電效率的提升也能夠縮短充電的時(shí)間。
對于無(wú)線(xiàn)充電、直流充電樁的充電效率的測試，一般可以采用對輸入端電壓電流和輸出端電壓電流進(jìn)行測量，將測試的數據進(jìn)行計算得出充電的效率。但是想測試的數據更加準確，就必須保證在同一時(shí)刻對輸入和輸出端進(jìn)行測量�？梢圆捎酶呔鹊墓β史治鰞x對充電樁進(jìn)行測試。
如果無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)能夠很好的解決充電效率低、安全性、系統干擾等問(wèn)題，相信在不遠的時(shí)間內，無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)會(huì )逐漸替代目前主流的“有線(xiàn)充電樁”，會(huì )成為新能源行業(yè)一個(gè)新的發(fā)展機遇。 |
