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笛声电动汽车无线充电技术开创充电新生态

2020/09/16 来源:景德镇信息港

导读

电动汽车无线充电技术开创充电新生态充电市场现状停车,插枪,刷卡,充电……这是直流充电的大致步骤,也是主机厂最主要的充电方式,但是存在

电动汽车无线充电技术开创充电新生态

充电市场现状

停车,插枪,刷卡,充电……这是直流充电的大致步骤,也是主机厂最主要的充电方式,但是存在不少问题。直充很快,但由于待充电的车子数量庞大,充电桩的数量往往捉襟见肘;另外,充电也有相当部分危险性,比如雨天充电、在“车子如林”的厂内里艰难挪车等等;而在火热市场的推动下,有时候急着交车子,还得充电到半夜;还有,虽然为充电专门预留一部分区域,但是等着充电的车子还是排着长龙,一方面还是因为充电时间较长,另一面也是充电所需空间过大所致。这些充电问题一直困扰着主机厂,在革命性的充电方式普及之前,就产业目前现状来看,并没有更好的解决办法。

考虑到有线充电方式的局限性,部分厂家就把目光转向了无线充电。

无线充电的起源则可以追溯到1901年,尼古拉·特斯拉在纽约长岛建立了187英寸的无线充电塔——沃登克里夫塔,以进行无线输电试验。车用无线充电技术最早出现于上世纪90年代,由通用及其旗下子公司Delco研发,但第一个通过ETL认证并得以推广应用的,是美国Evatran公司的Plugless L2系统,已经在雪佛兰Volt和日产Leaf上安装使用,日产是第一个宣布量产无线充电系统的厂商。

无线充电概况

无线充电的优点在于:

1.充电设备占地小、充电便利性高;

2.充电设施可无人值守、后期维护成本低等优势;

3.在相同的占地面积下,相比于传统的充电桩充电,使用无线充电可以充电的电动车数量有所提升,增大了空间利用率。

无线充电技术路线:

1、电场耦合式;2、电磁感应式;3、磁场共振式;4、无线电波式。

电场耦合方式和无线电波这种方式的传输功率较小,目前还没有在电动汽车上应用。电动汽车用无线充电技术主要采用电磁感应式和磁场共振式。

电磁感应式,初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈钟产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。使用时要求两个设备的距离必须很近,供电距离控制在0mm~10cm左右,而且充电只能对准线圈一对一进行。电磁感应式无线充电的能量转换率高,传输功率范围较大,能从几瓦到几千瓦。

磁场共振式,原理与声波共振类似,只要两个介质具有相同的共振频率,就能够传递能量。这种方式的充电距离在电磁感应式与无线电波式之间,优点是传输功率较大,能够达到几千瓦,可以同时对多个设备进行充电,不要求两个设备之间线圈对应;缺点就是损耗很高,距离越远,传输功率越大,损耗也就越大,最麻烦的是必须对使用的频段进行保护。

电动汽车采用电磁感应式或磁场共振式其构型基本一致,将充电电缆和反射线圈埋设在停车位组成供电机构,当车辆驶入停车位,安装在车辆底部的接收线圈与发射线圈重合,车辆与充电服务器建立通讯开始充电,发射线圈产生交变磁场,接收线圈产生电流通过逆变器将电能传递到电池。如下图所示:

下表为国内外厂家无线充电的技术方向:

无线充电市场需求巨大

根据国务院《节能与新能源汽车产业发展规划(2012―2020 年)》,到 2015 年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到 50 万辆;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。

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%。我们推测,至 2020 年,我国无线充电的市场规模将达到数百亿规模。另外,据知名环保组织Go Ultra Low预测,未来5年,电动汽车的平均续航里程将会翻一倍,到了2025年,电动汽车的平均续航里程将达到300英里(483公里)。电动汽车的保有量毫无疑问将继续提升,对于相关基础设施的要求也会越来越高。

所以,未来10年将是无线充电大显身手的最好时机。虽然无线充电技术优点明显且用户体验更佳,但是它也存在不少问题:

1、充电效率不高,峰值效率为90%左右,而传统充电的效率在95%左右;

2、传递功率不够大,以目前的技术大多数传递功率一般在10kw以下,在电动车辆上无线充电一般为慢充,这个功率是满足需求的,另外随着技术发展这个功率也会不断提升;

3、安全性问题,车辆无线充电主要采用电磁方式,存在辐射泄漏的问题;

4、 未形成统一的标准,与有线充电技术一样,标准化也是阻碍无线充电技术发展的障碍之一;

5、成本与电网负荷,成本与普及之间永远存在着典型的“鸡与蛋”的问题,尤其目前的无线充电设备为了保证传输效率,所采用的线圈尺寸均较大,成本均较高,维修费用也大。

点评:

随着新能源汽车市场的逐渐壮大,相应对基础充电设施也是指数级别的需求递增,而当前的有线充电方式太过繁琐,不具备良好的用户体验,加之过长的充电时间,完全支撑不起快速膨胀的市场需求。所以,市场迫切需求革命性的充电方式出现,即使特斯拉建起了超级充电站,但由于投资过大,大部分厂商无法接受,这就给无线充电发展的提供了绝佳机遇。

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