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电动汽车无线充电技术前景广阔 相关标准即将发布

2019-08-12 10:16:01

停车、插线、刷卡、充电……这是目前电动汽车普遍采用的直流充电的大致步骤,也是目前最主要的充电方式,但也存在不少问题。如充电时间一般需要数小时,赶上充电高峰时充电桩数量明显不足,排队充电比燃油汽车加油等待时间更长;加油站只需有车辆通道就能开设,而充电站的占地面积更大……

  上海交通大学电气工程系教授、博士生导师唐厚君在接受《中国汽车报》记者采访时表示,正是因为有线充电的局限性,所以业界把目光盯向了无线充电技术。“电动汽车无线充电技术前景广阔,国内科研机构、高校、企业都在进行研究,整体处于研究和试用阶段。”

  国内:起步晚进展快

  目前国内正在开发的电动汽车无线充电技术,大都是利用电磁感应原理,通过非接触的方式为电动汽车进行充电。该项技术的应用,通常是在地面端与车载端各安装两个耦合线圈,利用两线圈之间的磁场耦合,实现电能从发射端到接收端的传输。电动汽车的无线充电,省掉了充电线,具有易操作性、高安全性、强环境适应性等特点。

  “无线充电相比有线充电,虽然目前成本相对高一些,但由于不需要插拔充电插头,无线充电设施可以埋设在水泥路面之下,损坏几率远低于有线充电桩,因此维护成本可大幅降低。”在国内推出第一代无线充电产品且已开始试用的浙江万安亿创电子科技有限公司(简称“万安亿创”)首席研发工程师姚辰告诉记者,电动汽车的无线充电技术不仅能让充电更便捷,还能创造一些新的应用场景和商业模式。

  近年来,汽车特别是电动汽车结合自动驾驶技术的研发在全球范围内如火如荼,充电桩(机)测试问题也必定引起重视,如果自动驾驶技术能够在实现自动泊车的情况下,再配合无线充电技术可体现电动汽车独特的优越性。更清洁、更便捷是无线充电技术的核心竞争力所在。在不远的将来,无线充电技术将有望改变人们用车的习惯,随停随充,省去排队等待时间。

  记者在采访中了解到,国内已经有数家企业在研发电动汽车无线充电产品,如中兴通讯、比亚迪、万安亿创等。其中,中兴通讯在2012年就推出了应用于电动公交车的实验产品,如今与其开展试点合作的主要车企有东风汽车、蜀都客车、宇通、北汽、长安、奇瑞等,无线充电设施试点城市包括成都、襄阳、张家口、大理、丽江、贵阳等。

  “国内研究起步虽然比国外要晚,但与国外的技术差距不大,目前面临的技术难点,是如何设计电磁场和线圈系统提高无线充电的效率,以及降低成本。” 中国科学院电工研究所(简称“中科院电工所”)研究员、博士生导师王丽芳介绍,中科院电工所正在开展试用的无线充电系统设计功率等级 3.3kW ,与当前大多数电动汽车的车载充电机功率吻合。

  国外:强研发重标准

  目前,美、欧、日等多个国家和地区的研究机构与企业都在发力电动汽车的无线充电技术。英特尔、苹果、美国无线电力公司(WiTricity)在这方面具备技术优势,同时,宝马、奔驰、奥迪、沃尔沃、丰田、现代等车企也都在无线充电方面开展了研发布局。

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  近日,苹果公司结合开发自动驾驶技术,申请了电动汽车无线充电技术专利。该专利名为“无线充电校准系统”,通过与电动汽车自动驾驶中的自动泊车相结合、以实现无线充电。宝马于去年 7 月,在其插电式混合动力汽车 BMW 530e iPerformance PHEV 车型上市的同时,向市场投放了电动汽车无线充电系统。电动汽车只需停放于充电底座正上方,按下启动按钮,无需电缆线即可开始充电,充电完成系统也将自动关闭,此系统支持安装在私人车库中,功率 3.2kW 3.5 小时内可将电池充满。

  无线技术领军者之一的高通(Qualcomm)多年前就开始研究电动汽车的无线充电技术。其研究从 1988 年开始,并在 1996 年成功开发出 30KW 的电动公交无线充电系统。高通于 2013 年成为国际汽联电动方程式比赛( Formula E )的官方技术合作伙伴,赛事中 BMW i8 安全车及 BMW i3 医疗车就配备了高通的无线充电系统,以保证紧急情况时能够快速部署到现场。发展至今,高通相关技术具备先进的异物检测、活体保护及定位引导等特有技术,并且设计涵盖 3.7kW 7.4kW 11kW 22kW 等不同功率等级,充电效率达到 90% 以上。不过,高通更多的是采取技术授权的业务模式,不直接生产和销售产品。

  投入技术研发较早的还有美国无线电力公司,其具有高效率的3.6kW~11kW电动汽车无线充电系统,充电效率最高可达 94% ,还适用于不同底盘高度的电动车辆,包括电动乘用车、越野车和轻型卡车等。

  总部位于加拿大蒙特利尔的庞巴迪公司,虽然是飞机和火车制造商,但其研发的无线充电技术可以对行驶中(动态 ) 或静止时 ( 静态 ) 的电动车辆进行无线充电,效率同样高达 90% 以上。

  今年4月,瑞典宣布将建设动态无线充电示范道路。该项目将花费 1.16 亿瑞典克朗(约合人民币 8520 万元),在 1.6 公里道路下埋设无线充电设施,使电动汽车和电动卡车、公共汽车都能够在行驶中实现动态无线充电。

  “国外尤其是欧美,在电动汽车无线充电技术研发上比国内起步早一些,而且,国外更重视相关技术标准的制定。”哈尔滨工业大学电气工程学院教授、博士生导师朱春波在接受《中国汽车报》记者采访时表示。重视技术标准制定,已经成为把握市场竞争主动权的关键。如高通不仅拥有一系列的技术专利,还积极参与了电动汽车无线充电技术相关标准的制定,包括 SAE IEC ISO 等国际标准。其中, SAE 主导汽车无线充电发展,已经发布了针对电动( EV )与混动( PHEV )的国际无线充电标准 J2954 、无线充电通讯标准 J2847-6 等。此外,德国推出的 STILLE 计划、日本的 JSAE 等标准也都提出了适合本国国情的电动汽车无线充电标准。

 


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