要實現(xiàn)電動汽車的無線充電技術(shù)，還要克服許多難題

隨著輔助駕駛、自動泊車技術(shù)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(guān)注。產(chǎn)業(yè)化后的電動汽車無線充電產(chǎn)品涉及到無線電能傳輸、室內(nèi)精確定位、無線通信、金屬異物檢測等多項相關(guān)技術(shù)。

產(chǎn)業(yè)化路上的挑戰(zhàn)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(shè)備的還僅為中高端車型,例如:奔馳S550e、寶馬530e、奧迪A8 e-tron。隨著更多中級、緊湊級車型加入無線充電功能,挑戰(zhàn)無線充電的成本問題將會隨著產(chǎn)量增長得到解決。預計2020年以前,主流7千瓦無線充電設(shè)備價格會在一萬元左右,之后由于產(chǎn)能提升,占設(shè)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(shù)需要面對的幾個挑戰(zhàn)。為此奧迪公司展示了具有可升降發(fā)射端的AWC無線充電系統(tǒng),該系統(tǒng)可以為不同底盤高度的車輛采用標準化無線充電發(fā)射端設(shè)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(lǐng)域應用較多的是純電動公交車無線充電系統(tǒng),中興新能源在2015年將30kW無線充電技術(shù)應用在城市微循環(huán)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Primove 200千瓦無線快充技術(shù),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(shè)備使用壽命相對于目前充電樁大大提高,并且可節(jié)省城市寶貴的土地資源。

分布式200kW無線快充公交車站

動態(tài)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(tài)供電需要較大的基礎(chǔ)設(shè)施資金投入,而目前動力電池技術(shù)快速發(fā)展,成本降低,動態(tài)充電的必要性已經(jīng)大大減弱。

“靜態(tài)無線充電相當于速度等于0 km/h的動態(tài)無線充電。”業(yè)內(nèi)人士認為如果把動態(tài)充電在行駛方向效率連貫性的特點應用在靜態(tài)充電,將使目前無線充電效率因停車誤差而產(chǎn)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(tài)電磁場接口設(shè)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(nèi)使用200千瓦非接觸快速補電。據(jù)了解,該技術(shù)已累計商業(yè)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(xié)議,定位技術(shù)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(tǒng)通用要求》由全國汽車標準化技術(shù)委員會歸口負責,《電動汽車無線充電系統(tǒng)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(shè)備之間的通信協(xié)議》由全國電力標準化技術(shù)委員會歸口負責。目前已經(jīng)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(nèi)首次將電動汽車無線充電設(shè)備產(chǎn)業(yè)化,為日產(chǎn)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(guī)模推廣。近期陸續(xù)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(shè)備,預計未來電動乘用車將采取家用無線慢充,結(jié)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(lǐng)域。