车辆保养

汽车无线充电,还能讲出新故事?

2024年06月12日 | 查看: 66057

发展如火如荼,补能问题也成为被业界充分关注的问题之一。当大家在争议超充与换电孰优孰劣之时,新能源汽车充电是否还有“Plan C”?

或许受到智能手机无线充电的影响,汽车无线充电也成为工程师们攻克的技术之一。据媒体报道,不久前,汽车无线充电技术得到突破性研究,有研发团队称无线充电板能够以100kW的输出功率向汽车传输电力,可以在20min内将电池充电状态提高50%。

汽车无线充电,还能讲出新故事?
图片来源于网络,如有侵权,请联系删除

图片来源:沃尔沃汽车

汽车无线充电,还能讲出新故事?
图片来源于网络,如有侵权,请联系删除

当然,汽车无线充电技术并非新技术,伴随着汽车的崛起,多方势力就已经针对无线充电探索多时,其中不乏BBA、沃尔沃以及国内各车企的身影。

汽车无线充电,还能讲出新故事?
图片来源于网络,如有侵权,请联系删除

整体来看,汽车无线充电技术依旧处于早期阶段,不少地方政府也借此探索未来交通的更大可能性,不过受制于成本、功率以及基础设施等因素,汽车无线充电技术大面积商业化,还需要破除多重困难。关于汽车无线充电的新故事,还不太好讲。

充电功率依旧是一道坎

众所周知,无线充电在手机行业并不是什么新鲜事。汽车无线充电并未如手机充电那般普及,但是早已吸引众多企业对这项技术垂涎欲滴。

整体来说,主流无线充电有4种方式:电磁感应、磁场共振、电场耦合、无线电波。其中,手机和主要采用的是电磁感应和磁场共振两种方式。

其中,电磁感应式无线充电利用的是电生磁、磁生电的电磁感应原理,充电效率高,但有效充电距离短,并且对充电位置要求也比较严格。相对而言,磁场共振式无线充电位置要求偏低,充电距离也较长,可支持数厘米至数米,但充电效率稍逊于前者。

因此,在无线充电技术探索初期,车企对电磁感应无线充电技术较为青睐,代表企业有宝马、戴姆勒等整车企业。而之后,磁场共振无线充电技术逐步被推崇,代表企业有而高通、WiTricity等系统供应商。

早在2014年7月,宝马与戴姆勒(现梅赛德斯-奔驰)宣布签署合作协议,共同研发用于电动汽车的无线充电技术。2018年,宝马开始生产无线充电系统,并将其作为5系插混版车型的选配装置,其额定充电功率为3.2kW,能量转化效率达85%,可在3.5小时内充满电。

2021年,沃尔沃在瑞典采用XC40纯电版出租车开启无线充电实验。沃尔沃专门在瑞典哥德堡市区设置了多个试验区,充电车辆只需停在嵌入道路中的无线充置上,即可自动启动充电功能。沃尔沃方面表示,其无线充电功率可达40kW,充电30分钟就能行驶100公里。

图片来源:上汽智己

在汽车无线充电领域,我国也一直走在行业前列。2015年,南方电网广西电力科学研究院建成国内首条电动汽车无线充电测试车道。2018年,上汽荣威推出首辆实现无线充电的纯电动车型。一汽红旗在2020年推出了支持无线充电技术的红旗E-HS9。2023年3月,上汽智己正式落地旗下首个11kW大功率整车智能无线充电方案。

还有特斯拉,也是无线充电领域的探索者之一。2023年6月,特斯拉收购Wiferion花费了7600万美元,并将其更名为Tesla Engineering Germany GmbH,计划借此以低成本方式撬动无线充电。而此前,特斯拉CEO马斯克对无线充电持否定态度,并抨击无线充电“低能低效”,如今又称其前景广阔。

当然,还有丰田、本田、日产、通用汽车等多家车企也在研发无线充电技术。

虽然多方在无线充电领域进行了长期的探索,但是汽车无线充电技术还远未成气候,制约其发展的关键因素就是功率。以红旗E-HS9为例,其配备的无线充电技术拥有10kW的最大输出功率,仅比慢充桩7kW功率高一点,而有的车型只能实现3.2kW的系统充电功率。也就是说,这样的充电效率,毫无便利性可言。

当然,如果无线充电的功率得到提升,或许又将是另外一番情况。比如,正如文章开头所表述,有研发团队已经实现实现100kW的输出功率,这也就意味着,如果真正能做到这样的输出功率,理论上1小时左右便可将车辆充满电。尽管依旧难以与超充桩相比,但是也不失为一种补能方式的新选择。

无线充电商业化还有多远?

从使用场景上来看,汽车无线充电技术最大的优势便是减少人工操作步骤。相比有线充电,车主需要进行停车、下车、取枪、插入充电等一系列操作,面对第三方还要填写各类信息,相对而言过程较为繁琐。

而无线充电的场景便十分简洁,驾驶人员停好车辆之后,设备便自动感应,随后就进行无线充电,车辆满电之后车辆直接驶离,车主无需进行更多的操作。从使用体验上来看,也会给人带来使用电动汽车的高级感。

汽车无线充电为何会成为备受企业和供应商的重视?从发展的眼光来看,无人驾驶时代的到来,或许也是无线充电技术大发展的时候。汽车真正做到无人驾驶,便需要无线充电这样的充电形式,摆脱充电电缆的束缚。

因此,有不少充电供应商便十分看好无线充电技术的发展前景。德国巨头西门子就预计,到2028年,欧洲和北美的电动汽车无线充电市场规模将达到20亿美元。为此,早在2022年6月,西门子投资2500万美元,获得无线充电供应商WiTricity公司少数股权,推动无线充电系统的技术研发。

西门子方面认为,未来电动汽车无线充电将成为主流。除了让充电变得更加便利,无线充电也是实现无人驾驶的必要条件之一。如果真的想大规模推出自动驾驶汽车,无线充电技术不可或缺。这是进入自动驾驶世界的重要一步。

当然,前景很美好,现实却骨感。当前,电动汽车补能方式愈发多样化,无线充电的前景备受期待。但是,从目前来看,汽车无线充电技术依旧处于测试阶段,面临的问题还有很多,例如成本高、充电慢、标准不统一、商业化进展缓慢等。

充电效率问题便是拦路虎之一。比如,我们在前述红旗E-HS9就针对效率问题进行探讨,无线充电效率低下备受诟病。目前,电动汽车无线充电的效率要比有线充电效率低,原因在于无线传输过程中存在能量损失。

从成本角度来看,汽车无线充电还需进一步下压。无线充电对基础设施的要求较高,充电部件一般铺设在地面,这样便会涉及地面改造等问题,建设成本必然会高于普通充电桩的成本。此外,无线充电技术在推广前期,产业链不成熟,相关零部件的成本也会高企,甚至会是同等功率下家用交流充电桩价格的数倍。

比如,英国公交运营商FirstBus在推进车队电动化的过程中,有考虑过采用无线充电技术。但是,经过考察之后发现,每个地面充电板供应商报价7万英镑。此外,无线充电道路建设造价也高企,比如,瑞典1.6公里无线充电道路的造价大约为1250万美元。

当然,安全性问题也可能会是制约无线充电技术的问题之一。从对人体影响角度来看,无线充电并非大碍。工信部公布的《无线充电(电力传输)设备无线电管理暂行规定(征求意见稿)》中表明,19—21kHz、79—90kHz的频谱为无线充电汽车专用。相关研究表明,只有充电功率超过20kW,且人体与充电底座近距离接触,才可能对身体有一定影响。但是,这也需要各方不断进行安全性普及,才有可能得到消费者的认可。

无论汽车无线充电技术的实用性如何,使用场景如何便捷,要想实现大范围商用依旧还有很长的路要走。走出实验室,落实到生活实处,汽车无线充电道阻且长。

充电机器人,或许更胜一筹

当各方在大力探索汽车无线充电技术之时,“充电机器人”概念也悄然而生。无线充电要解决的痛点表示用户充电便捷性的问题,在未来与无人驾驶理念相辅相成。但是,通往罗马的路不止一条。

因此,“充电机器人”也开始成为汽车智能充电环节中的一个补充。不久前,北京城市副中心建设国家绿色发展示范区新型电力系统实验基地,就推出公交全自动充电机器人,可为电动公交车充电。

电动公交车进入充电站后,视觉系统捕捉车辆到位信息,后台调度系统随即给机器人下发充电任务,在寻路系统和行走机构的辅助下,机器人自动行驶到充电工位、自动抓取充电枪,利用视觉定位技术识别电动车辆充电口位置,进行自动充电操作。

图片来源:路特斯汽车

当然,车企也开始看到“充电机器人”的优势。2023年上海车展,路特斯发布了一款闪充机器人。当车辆需要充电时,机器人可以伸出机械臂,自动将充电枪插入车辆充电孔,结束充电后还能自行拔枪,完成车辆启动充电到结束的全过程。

相比之下,充电机器人不仅具备无线充电的便捷性,同时也可以解决无线充电的功率限制问题,用户同样可以在不下车的情况下,享受超充带来的快感。当然,充电机器人也会涉及成本以及定位、避障等智能化问题。

总结:新能源汽车补能问题,一直是产业各方十分重视的问题。当下,超充方案与换电方案,是最为主流的两种方案。从理论上来看,这两种方案做到一定程度,就足以满足用户的补能需求。当然,事物总是向前发展,或许随着无人驾驶时代的到来,无线充电、充电机器人或许会迎来新的机会,讲出新的故事。

关键词: