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CEC批准并发布了一套电动汽车无线充电国家标准

来源:汽车工程师   作者:汽车工程师   2020/6/5   浏览12108次   

[摘要]近日,中国电力企业联合会(CEC)批准并发布了一套电动汽车无线充电国家标准,该标准基于美国WiTricity公司开发并获得专利的磁共振无线充电技术而来。


很多人还没享用过手机无线充电时,汽车无线充电又来了。


近日,中国电力企业联合会(CEC)批准并发布了一套电动汽车无线充电国家标准,该标准基于美国WiTricity公司开发并获得专利的磁共振无线充电技术而来。据介绍,这种磁共振充电比其他无线充电技术效率更高,因为能量在空气中移动时的流失很少,仅为7%到10%左右,为当前无线充电效率最高的技术。




汽车无线充电,怎么充?


所谓无线充电WCT(Wireless charging technology)其实很容易理解,就是在不通过实体电线连接的情况下,通过电磁场或电磁波等方式来为用电设备进行充电。这一过程中,设备将电能转化为可无线传播的能量并向外发射,而后在接收端将能量转化为电能,从而实现电能的无线传输。


19世纪90年代,尼古拉·特斯拉发明“特斯拉线圈”,开启了无线式电力传播时代的大门。现在,无线充电技术已大规模应用到了手机及穿戴式电子设备领域。汽车无线充电则是将这一应用场景具体到了汽车上。



一般来说,无线充电主要有三种方式:电磁感应式、磁共振式、电磁波式。其中电磁感应式、磁共振式更具应用前景,电磁波式用在手机等小功率场所尚且不可能,大功率的充电更难实现。


先说说电磁感应式。


这就是初中物理学的电磁感应,通过初级和次级线圈感应产生电流,将能量从传输端转移到接收端,技术水平相对比较简单。不过这一技术的传输距离较短,随着距离的增加电能损耗会大大增加,影响充电效率。


(1831年,迈克尔·法拉第发现电磁感应定律)


目前手机无线充电大多采用这一近距离充电形式。



再说说磁共振式。


这种即是此次国家标准选定的技术路线。其通过两个振动频率相同的物体高效传输能量,当发射器和接收器端以同一频率振动时,接收器会从发射器产生的电磁场获得能量,并转换为电流来为移动设备供电或充电。



磁共振式技术相对复杂,但充电功率大、距离相对较长、定位精度要求稍低,可以一对多充电。这或许是此次中国电力企业联合会(CEC)选定这一技术路线作为国标的关键所在。


技术成熟度与优势


据WiTricity官网显示,该公司的无线充电技术能够实现接近常规家用充电桩的充电效率和速度,它从电网到电池的充电效率将达到90%-93%;充电功率将能够达到3.6-11kW,甚至更高;其地面的发射端与车辆的接收端保持的工作距离可以达到10-25厘米,和绝大部分的纯电动跑车、轿车以及城市SUV都能正常适配。



这是什么概念呢?


目前的汽车充电桩可分为交流桩和直流桩两大类,一般家用充电桩使用220V单项交流电源,功率主流为7kW,此外也有3.5kW和更大的40kW。


如果WiTricity公司公布的信息属实,那么将大概率满足纯电动汽车充电的场景需求。


在用户普遍担心的汽车无线充电可能带来的电磁辐射问题,“微鹅科技”电源工程师余峰表示:


不管是磁感应还是磁共振,最后传递能量用的都是空间磁场,而且因为至少要传递kW级以上的能量,能量等级大,空间磁场的频率也相应地较低,否则作为驱动的开关电源部分会非常难以实现。因此,通常用于电动汽车的无线充电设备,其空间磁场频率低于100kHz,这也是考虑了电磁兼容之后的选择。这么低的频率传递,kW级能量中几乎没有能量可以逸散出去,成为电磁波。


换句话说,生物体是没有办法吸收空间磁场能量的,人们不用担心空间磁场会对人造成辐射。


当然,现阶段这方面用不用听专家的,还需大家自行判断。医学专家也说过,电磁辐射可导致儿童智力残缺、影响人们的心血管系统、影响视觉系统、诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖。


不过随着科技的发展,这些后果应该能被克服。


另据报道,目前获得WiTricity技术许可的中国公司,有浙江万安科技和苏州安捷,后者已经与小鹏汽车展开了合作,并以小鹏汽车G3作为测试车,测试该公司的无线充电设备。


整体来说,汽车无线充电技术目前尚处于早期开发阶段,市场化水平较低,而国家标准的出台将会加速该技术的发展。


汽车无线充电的优势也显而易见。


首先,方便。


直观看,汽车无线充电少了一个充电头的插播动作;深层看,在充电灵活度上更具优势,甚至在后期可以摆脱一桩一车的局限,实现一桩多车充电。


其次,安全。


汽车无线充电技术的安全性相对比较高,没有外露的连接器,避免漏电、跑电等安全隐患,不用担心“用生命在充电”的情况发生。


正是因为这些优势,无线充电技术不仅被车企追捧,也成为各种未来智能出行的重要组成部分。


离大规模应用有多远?


如此方便的汽车充电方式,概念车、模型车倒是出了不少,什么时候大规模应用呢?实现的前提是试验车的验证。为此,奔驰、宝马、日产以及中国的长城汽车等都在进行技术攻关。


比如2017年,WEY品牌在法兰克福车展上推出了的XEV概念车,亮点之一就是采用了矩阵式无线充电技术,吸引了众多网友关注。


同样是在2017年,奔驰计划于次年推出首款无线充电系统。奔驰将感应充电垫子放置在车库或者车道的地板上,当车辆进入充电垫的范围时,汽车的显示屏指示灯会自动引导汽车进入有效充电的最佳位置。这个计划公布之时,奔驰车主喜大普奔。不过据SlashGear报道,奔驰这套无线充电系统的功率为3.6kW,充电时间相对非常漫长。


有意思的是,奔驰的这个系统是与其“老对手”宝马一起合作研发的。2017年9月,宝马宣布2018年款530e混动汽车将配有无线充电系统配件。不过充电慢仍是宝马无线充电系统的痛点之一。


现阶段,除了充电效率低,造价昂贵也是汽车无线充电系统走向市场的绊脚石。据了解,Evatran公司的plugless无线设备售价,基本上是有线充电设备的5-6倍,而且目前无线充电也只是比有线充电少了一个插电源的步骤,绝大多数人不会想为此付出更多成本。


新事物的出现总会有各种各样的阻力,科研人员和市场推广者需要做的,是将这些问题一一破解。高通汽车无线充电业务高级技术市场经理舒杰在接受采访时表示:“随着技术的发展,人们对无线充电的种种担心已经逐步解决。我们要知道,任何一项技术进入市场前,一定会经过一定的安全性、可靠性的验证,也一定是在符合相关标准要求之后才能进入市场的。据我了解,无论是在中国还是在国际上,无线充电的相关标准都已经列入日程,确保相关产品在市场应用前得到验证。”


国内在汽车无线充电方面的探索


从充电状态看,汽车无线充电可以分为静态和动态。静态比较接近于充电桩充电,车辆停在固定车位上,但不用插线;动态充电则是车辆在行驶状态下,由外部设备进行无线充电。


相比之下,动态无线充电似乎更有吸引力。其应用场景是,车辆一边行驶一边充电,这样也就没有什么里程焦虑了。实际上,国内已经有省份开始着手规划。


2018年,浙江规划国内首条“超级高速公路”的说法得到当地交通部门的证实。这条“超级高速公路”是杭甬高速复线,其中杭州段长约9公里,绍兴段长约29公里,宁波段长约123公里,规划双向6车道。该路段的吸引人之处,在于其智能、快速、绿色、安全四大革新。这条超级高速公路有一个非常值得期待的远期目标——利用移动式无线充电技术,“一边开车一边充电”,浙江省交通运输厅副厅长任忠表示。


而在此之前,2017年,山东济南绕城高速上的光伏公路即竣工通车。由于路面能发电、未来还可能为行进中的电动汽车无线充电,一时间吸睛无数。


这段全长1.1公里的路面有着众多光环,包括“世界第一条光伏高速公路”、“最具科技含量的现代化高速公路”、“自带充电、发电和融雪等黑科技功能”等。


不过遗憾的是,2018年6月,这条光伏公路因重型货车的碾压、雨水的浸蚀等原因,开始封闭维修。两个月后的8月,施工单位再次进行维修。这次干脆将行车道的光伏组件全部拆除,恢复成了沥青路面,仅剩下应急车道的光伏组件还在“倔强”的存在。


值得一提的是,济南光伏高速通车还不到一个月,光伏路面组件就被偷走了一块,表面有切割痕迹,同时旁边还有7块遭遇了重击。


虽然路上有坎坷,但却无法阻止不可逆的大趋势。汽车无线充电,必将改变我们的未来出行。而且,这也只是无线充电应用的一个小场景而已。


来源:汽车工程师



(责任编辑:葛良宵)


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