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突破性发展——动力电池无线充电技术的前景展望

2019-10-09 22:54:56·  来源:汽车与新动力  作者:RICHARD WILLIAMS  
 
随着个人电子器件感应式充电技术的不断发展,此技术已经开始力争拓宽电动车市场。当今,行业内的无线充电研制成果可能意味着其将在汽车领域得以广泛应用。无线充
随着个人电子器件感应式充电技术的不断发展,此技术已经开始力争拓宽电动车市场。当今,行业内的无线充电研制成果可能意味着其将在汽车领域得以广泛应用。

突破性发展——动力电池无线充电技术的前景展望11

无线充电或感应式充电源于法拉第的1831感应规律,其简单描述了如何由通过电缆中的电流产生的磁场中引入线圈而感应出电流。

然而感应通常被用作为无线充电的一种术语总称,特别是在电动汽车充电领域可起到关键作用的磁共振技术,基于麻省理工的科技公司WiTricity的首席执行官Alex Gruzen为此解释到,该公司已经为诸多汽车制造商办理了无线充电技术证书。通过磁共振,功率能够在较长距离上进行传输,并通过等效功率级界面进行插入式充电。

基于电动汽车的技术开发进程已经超过10年,但汽车行业终于逐渐加快发展速度,配备无线充电技术的汽车目前也是方兴未艾。

Gruzen声称,WiTricity技术与传统插电式系统一样高效、快速,关键是容易使用。重要的是,不是将消费者智能手机无线充电设想应用到电动车技术中。当给电动车进行无线充电时,与插电式充电相比没有任何效率损失。

由WiTricity研发的系统DRIVE Ⅱ,包含一个连接240 V电源的壁柜和一块在地上的充电基板。配备接收器的汽车需要停在充电基板上面来进行充电。但比起仅有的无线便利,对于该技术而言还有更多的便利。

快充的理性

关于电动车市场的关注点很大一部分集中在快捷的插入式充电,但是使用无线充电速度能有多快?沃尔沃在Flander´s Drive战略研发中心进行研究,且成功完成为沃尔沃C30的无线充电任务,其采用一个89 kW电力的功率输出,并在2.5 h内完成。

Mojo Mobility首席执行官Afshin Partovi为此提到,技术上来说,能提供快速的无线充电,且功率能达到100 kW或甚至是200 kW,但问题是人们愿意为其支付多少呢?

进入市场的电动汽车现有7 kW的车载直流充电器,车主能在家进行充电,所以Partovi认为在家里,车主不想在三相快速无线充电器上进行花费过多。并且仍有一部分客户对快速充电电动车的这一特殊概念心存疑虑。Gruzen希望行业将开始接受未来的技术发展,如在泊车的地方进行充电。

售后市场机遇

基于无线充电领域已有许多售后服务方案,由Virginia开发的基于Evatran的Plugless Power是第一个投入商业化的无线电动汽车充电器。该产品于2014年发布,被改型后曾用于诸多车型,如日产聆风,特斯拉Model S。

然而,售后服务方案中的电缆方案遭受了类似标准化问题,不过,Richie Frost相信一旦标准形成后,在无线充电这个部分将会面临诸多机遇。售后市场仍有巨大潜力。有成百上千的电动汽车在外部无法实现无线充电,考虑到当前汽车的技术水平,例如有很多电动出租车出行载客,但仍不具备无线充电能力。显然,该领域仍具有潜力巨大的市场。

里程焦虑

英国科技公司Sprint Power集团首席执行官Richeie Frost提到,无线充电具有诸多益处,电动汽车的更新以及替代燃料系统都依靠此基础结构——如果没有配备合理的充电设施,电动车市场将前景黯淡。位于伯明翰的低碳汽车工程公司,也是与汽车制造商一起合作来生产订制的无线系统。



为了推动公司和英国国内充电桩业务的发展,英国政府奖励240万英镑来为电动汽车开发无线充电平台,并且Sprint被指派来证实无线充电技术在轻型商务车中的适应性。Frost相信无线技术为电动车车主的里程焦虑提供了相应解决方法。他说,现在电驱动生活——汽车、公共汽车、卡车,但问题是终端用户能否重新给这些车辆充电,无线技术为充电提供了更多的机会。考虑到出租车在排队、在超市的停车场,或者甚至当车辆停在交通灯前时,这些所有地方,车主都能为爱车进行充电。

在未来,当在道路表面有充电器嵌入后,无线充电过程甚至能在车辆移动时进行,当然,该过程包括要对道路设施的优化,其将是终极目标。除了这些,仅有少数的汽车制造商已经针对电动车市场而引进了无线充电系统。

宝马早在2018年5月就发布了其作为世界第一款的地面感应充电站(Ground Pad)。其被用作宝马530e电动性能的租赁选择,但截至2019年夏天,仍未正式投放市场。宝马方面宣称说该技术目前成本过高,而在公共领域布设的感应充电站依然太少,因而并不鼓励采用,同时依然缺乏跨制造商的标准化体系。Partovi博士提到,标准是当前面临的主要问题。与现代起亚合作开发无线充电系统后,并已在现代起亚美国技术中心的5台soulEV上进行配装。

当从2013年开始研发时,专业人士已经在调查该技术,以参考其是否能投入使用。现在已经证实无线充电是一个高效的系统,且正变得更加主流化,并且已开始获取用于消费者产品的路线图。Mojo已经开展了多年的试验,对每个流程都进行了试验。由于较为安全、可靠,测试人员对此充满信心,在许多方面,其比电缆充电更安全,因为在电缆遭到损坏的前提下,如果在潮湿等恶劣的天气下触摸插头或插座进行充电时,就会存在较高的风险。同时电磁场已经通过测试和相关认证,其风险系数极低,所以安全不是一个问题。

主流选择

Partovi博士声称,进行大规模应用的背景是汽车制造商需要商定一系列技术的标准,标准将认可无线充电系统的互用性,因此任何汽车在任何地面充电基板上都能进行充电。问题的一部分是目前许多公司已开发了诸多系统,但是仅有WiTricity公司Alex Gruzen发现了实际的方式去解决标准化问题。

今年早期,WiTricity公司获取了高通Halo技术,以及Formula E电动方程式赛车系列的支持,这是将繁复的技术方案缩减到仅有一个技术版本的策略方法。



兼并简单化了电动汽车无线充电技术的公用性。美国机动车工程师学会(SAE)将出版第一份无线充电标准。SAE J2954将是第一份用于将电动汽车无线电力传输升至11 kW功率级别的世界范围的规格要求。一旦制造商具有相应标准,下一个难关则是成本的持续降低。

无线充电最大的挑战之一是通过降低成本以满足汽车制造商的需求。WiTrcity的目标是将无线充电能力集成到所有类型的电动车中,无论是奢华汽车或更主流的平价品牌。然而,其他人不确定这是正确的途径。汽车具有不同的电池容量,不同的发动机功率,遮阳玻璃,以及各式各样的附加特征和选择,Partovi认为无线充电能力将会是其重要特征之一。无论充电过程怎样开展,无线技术开发者都表示赞同,世界范围的无线充电将有助于增加消费者对电动汽车的选择可能性。

现在的电动汽车购买者仍是早期的电动车接受者。其购买行为具有明显的目的性,主要是出于环境保护的原因,但是WiTrcity仍然在以个位数逐步渗透市场。电动汽车对典型人群仍有着广泛的吸引力,其对环保事业仍有着重要作用,而且当前依然会面临一系列障碍。目前能最有效缓解里程焦虑的方式仍是确保驾驶者在每天起步前为车辆充满电量。

使用无线充电,车主仅需停车就能进行充电,这将会成为一项充满乐趣的客户体验,Partovi在对未来的汽车展望时总结到,Sprint现在也正朝向自动驾驶技术而不断发展。 


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