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技术更趋成熟 量产指日可待 无线充电:隐形革命进行时

2019-05-31 浏览次数:1,969 次 中国汽车报网

今年前4个月,我国新能源汽车销量同比增长83%,依然保持高速发展势头。而随着电动汽车不断扩大市场渗透,下游产业链也在积极寻求以技术创新改变充电场景。无线充电便是方向之一:让消费者实现无桩充电,甚至可以实现边行车边充电。

1890年,尼古拉·特斯拉曾进行无线充电的试验。一百年后的今天,手机领域开始推广这项技术。如果电动汽车也能够实现无线充电,其所能提供的用户体验很可能再上一个台阶。理想能够照进现实最好不过,但无线充电技术究竟发展得如何,是否具备了市场化的基础?

► 克“劣”方能转“优”

在电动汽车领域,无线充电虽然现阶段还比较“边缘”,但这项技术因其前沿性,反而往往成为新闻热点。今年1月,我国无线充电领域的初创企业有感科技发布了新一代解决方案,并宣布其在江苏南通的智能制造基地正式投产。据有感科技创始人王哲介绍,该公司目前已拿到包括北汽集团、广汽传祺、上汽大通等30余家主流车企无线充电项目,供货车型总数已超80款。

据悉,电动汽车无线充电,主要是运用电磁感应或磁场共振技术,在车辆底盘安装“接收板”,地上安装和电网连接的“发射板”,通过两块板接近,电磁场近场相互耦合或谐振,实现电能传输。目前,无线充电主要分为静态和动态两种。静态无线充电,是指停车即充电;动态无线充电通过在道路下面铺设的无线充电系统,实现车辆边行驶边充电。王哲说,目前最接近量产的是静态无线充电技术,充电效率最高能到95.4%(实验室结果),最低不低于85%,基本上可以媲美线充;而动态无线充电预期3~5年后才会实现产业化。

王哲认为,电动汽车配备无线充电功能是未来的趋势。对于用户来说,采用无线充电只需把车辆直接停进车位充电即可。无线充电没有外露的高压电线缆,避免了安全隐患。相较有线充电,其在安全性和便捷性方面更胜一筹。中国电动汽车百人会在《公共领域充电基础设施发展报告(2019)》也提到,无线充电是解决无人驾驶阶段电动汽车充电的重要手段。

不过,在实际操作中,车辆停入车位后,要求车辆上的接收端线圈和地面发射端信圈圆心重合偏移不超过10cm

(据介绍,有感科技将这一数字提升至20cm)。车主只有精准倒车进入指定位置之后才能无线充电。另外,如果在无线充电的能量通路中存在金属异物,就会引起发热,甚至有发生火灾的风险。曲别针、大头针类似小的金属物体都会对充电产生影响。因此,在实现安全充电之前的金属异物检测成为一个核心难点,目前许多企业都在致力于解决这个问题。

成本则是另一方面的挑战。据了解,北美无线充电的领头羊Evatran为特斯拉、宝马i3和日产聆风提供的后装无线充电产品,充电功率为3.6kW和7.2kW,价格为6000美元和13000美元。王哲提到,在成本方面,如果能够达到3万套以上的出货量,出货价格就能控制在1万元内,并且成本降低更有利于这项技术的普及。据他介绍,目前如果是低功率版本的无线充电产品,大概增加几千元成本;如果是高功率版本,则增加1.5万~2万元;主要的成本在发射端,接收端只占约30%。

对于消费者比较担心的电磁泄漏问题,王哲也进行了释疑:“设备的耦合系数比较高,意味着发射能量几乎都被接收端接收,在空气中辐射的能量很少。在无线充电过程中,人在车内或在车辆周围都几乎不会有影响。我们做过整车EMC检测(电磁兼容性检测),散射到空间中的无线充电能量场还不如一部放在耳边手机辐射量大。”

► “沉寂”之后的“暗涌”不断

事实上,2014年,中兴新能源与北汽福田、厦门金龙、宇通、东风、蜀都等整车企业,以及全国20多座城市曾签署相关合作协议,为公交车提供无线充电技术。不过,关于合作项目进展的消息并不多见于报端。记者日前致电一位曾在中兴新能源供职的业内人士,得到回复称:现在中兴新能源的无线充电项目一直在进行中,但具体的细节不便透露。

此前,中兴新能源相关人士曾公开表示:“目前,我们的无线充电项目集中于乘用车领域,并且有不少车企主动寻求合作。每一款车的项目要做三年,最大的规划会在2020年发布。”

Research and Markets的最新报告显示,至2025年,电动汽车无线充电市场规模预计达4.07亿美元,2020~2025年期间的年复合增长率将为117.56%。在全球市场,不少企业都布局无线充电技术,国内有中兴新能源、有感科技、中惠创智及其他技术公司及科研院所,国外有WiTricity、Evatran、Bombardier、Elix等。目前,除了电动汽车无线充电系统制造商正在加大投入力度,一些整车企业与零部件供应商也在进行独立或合作开发。王哲的观点是:“谁能够率先量产,谁就将影响行业标准,并且促使更多的新能源车企尝试这项新技术。”

种种迹象表明,车企有意加快无线充电技术的市场化步伐。据了解,2016年,Evatran公司曾为特斯拉开发Plugless Power系统,让Model S的车主可以享受无线充电服务。2018年,上汽荣威推出了支持无线充电的车型Marvel X,宝马发布旗下首款拥有无线充电功能的车型530e,在当年日内瓦车展上亮相的保时捷MissionE Cross Turismo概念车也支持无线充电。2019年底要上市的保时捷Taycan,无线充电设备功率达到11kW;今年上海车展上亮相的广汽Aion S,无线充电设备功率也是11kW。2019 CES上,本田展出了最新研发的Wireless Vehicle-to-Grid无线充电技术,以无线方式连接电动汽车和电网,使车辆停在垫片上就能够充放电。

► 定标准才可产业化发展

国际上,电动汽车无线充电标准分为两大类:一是国际自动机工程师学会(SAE)在2018年发布的无线供电汽车充电技术指南——SAE TIR J2954,这是目前市场上比较公认的标准,使无线充电走上了标准化的轨道;二是欧洲的标准化组织——IEC和ISO,IEC负责地面车辆段的标准制定,包括地面设备和壁挂设备,ISO制定相关车载侧无线充电标准。据了解,在国内,车端制定标准的机构是中国汽车技术研究中心有限公司,地面端制定标准的结构是中国电力企业联合会。

“无线充电做成车规级的产品之所以门槛比较高,是因为要符合很多测试标准,满足几百项的要求。目前,关于无线充电的国家标准还没有出台。”王哲表示,“2020年,电动汽车无线充电产品很可能大批量出货,预计今年中旬或中下旬,我国电动汽车无线充电标准就会从草案形成可对外发布的最终版本。标准出台将促进行业的繁荣发展。”

2018年1月,国家标准委对365项拟立项国家标准项目公开征求意见,其中包括《电动汽车无线充电系统商用车应用特殊要求》、《电动汽车无线充电系统互操作性及测试》。

文件指出,我国处于电动汽车无线充电技术研究、产品开发、应用推广3个方面的国际领先地位,但标准化落后,有必要尽快实现“有标准可依”。我国已进行电动汽车传导式充电和换电的标准化工作,无线充电作为向电动汽车提供能量的第三种方式,其标准化工作在我国还没有开展,这与我国的技术和产业领先地位不匹配。电动汽车无线充电应用具有特殊优势,标准化是其推广发展的前提条件。无线充电系统可用于电动汽车在车库、停车场、充电站等场所的无人值守自动充电,大幅提升土地使用效率,构建电动汽车充电公共服务设施建设和运营的新模式,加速实施我国新能源汽车发展战略。而对于已投身于汽车无线充电系统开发和应用的电力企业、车企、设备商、运营企业、用户来说,无标准可依的状态阻碍了无线充电技术在电动汽车领域的应用推广。

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