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電動汽車無線充電技術的前景與挑戰
發布時間:2017-6-7 16:54:06      點擊次數:336
隨著輔助駕駛、自動泊車技術的不斷進步,電動汽車無線充電因其可配合無人駕駛,做到自動充電,而得到廣泛關注。產業化后的電動汽車無線充電產品涉及到無線電能傳輸、室內精確定位、無線通信、金屬異物檢測等多項相關技術。
  產業化路上的挑戰之一是成本。目前國際上計劃在2018款新車安裝原廠無線充電設備的還僅為中高端車型,例如:奔馳S550e、寶馬530e、奧迪A8e-tron。隨著更多中級、緊湊級車型加入無線充電功能,挑戰無線充電的成本問題將會隨著產量增長得到解決。預計2020年以前,主流7千瓦無線充電設備價格會在一萬元左右,之后由于產能提升,占設備主要成本的電力電子部分有望年均降幅超過50%,類似于過去幾年直流充電模塊或光伏逆變器的年均價格降幅。
  標準化、輕量化、高效率也是電動汽車無線充電技術需要面對的幾個挑戰。為此奧迪公司展示了具有可升降發射端的AWC無線充電系統,該系統可以為不同底盤高度的車輛采用標準化無線充電發射端設備,高底盤SUV采用與轎車相同的接收端,將無線充電效率提高93%,已十分接近目前車載充電機效率。
  商用車領域應用較多的是純電動公交車無線充電系統,中興新能源在2015年將30kW無線充電技術應用在城市微循環公交線路,采取夜間充電、白天補電的運營模式。國外具有代表性的是龐巴迪Primove200千瓦無線快充技術,利用車輛運營期間的停車時間來對車輛進行快速補電,使車輛具有24小時不間斷運營能力。由于全部地下安裝,設備使用壽命相對于目前充電樁大大提高,并且可節省城市寶貴的土地資源。
  動態無線供電目前還停留在測試階段。高通公司近日在法國凡爾賽展示了雷諾電動汽車在運動過程中無接觸傳輸能量,功率達到20千瓦,實驗道路長度100米。商用車方面2016年龐巴迪公司在德國曼海姆市展示了10米載重物流車行駛過程中傳輸200千瓦功率,但實驗道路長度也僅為80米。由于動態供電需要較大的基礎設施資金投入,而目前動力電池技術快速發展,成本降低,動態充電的必要性已經大大減弱。
  “靜態無線充電相當于速度等于0km/h的動態無線充電。”業內人士認為如果把動態充電在行駛方向效率連貫性的特點應用在靜態充電,將使目前無線充電效率因停車誤差而產生的效率降低的問題得到根本解決。目前在曼海姆市運營的Primove無線充電公交車使用了動態電磁場接口設計,車輛在行駛方向停靠不需要精確對位,乘客上下車約20秒內使用200千瓦非接觸快速補電。據了解,該技術已累計商業運營60萬公里,得到運營商一致好評。
  相對于傳導式充電,電動汽車無線充電標準處于制定階段,互操作性需要考慮的問題更多,其中涉及到電磁接口,通信協議,定位技術等。我國電動汽車無線充電標準參照IEC與ISO的分工,其中《電動汽車無線充電系統通用要求》由全國汽車標準化技術委員會歸口負責,《電動汽車無線充電系統特殊要求》、《電動汽車無線充電電磁暴露限值與測試方法》、《電動汽車車載充電機和無線充電設備之間的通信協議》由全國電力標準化技術委員會歸口負責。目前已經進入公開征求意見階段,預計2017年底前完成第一輪標準制定工作。
  2014年,Evatran公司世界范圍內首次將電動汽車無線充電設備產業化,為日產凌風、雪弗蘭Volt車主提供無線充電后裝套件,但因3000美元以上的售價而沒能大規模推廣。近期陸續傳出眾多主流品牌將在2018款車型,如奔馳S550e、寶馬530e中原廠安裝無線充電設備,預計未來電動乘用車將采取家用無線慢充,結合公共場所傳導式大功率充電的模式。商用車方面,充電倍率在3C以上的無線快充將逐步應用到固定線路公交車領域。
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