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《电车知识学堂》纯电动车能用上无线充电技术吗?

2020-02-28 浏览次数:1,670 次 电车资源

提到无线充电技术,大家第一时间想到的就是智能手机上的无线充电功能。而在新能源汽车领域,无线充电技术也被视为未来的充电方式之一,但由于种种原因一直没有得到重用,反倒是在手机、鼠标、牙刷等消费领域火了一把。而这项看上去很“黑科技”,又十分便捷的无线充电技术,为什么至今没有在新能源汽车领域得到广泛应用呢?

● 无线充电技术的原理及特点

目前最贴近我们生活的就是支持无线充电的智能手机,而它的原理与汽车无线充电的基本原理都是一致的,主要采用电磁感应和磁场共振方式传递电能,而这两种方式其实各有优缺点。

以电磁感应式的无线充电系统为例,它由两个线圈组成,一个是发射线圈,通过产生震荡磁场让另一个接收线圈在法拉第电磁感应定律下产生交流电,从而达到充电的目的。如今不少支持无线充电功能的手机正是电磁感应式,这种感应式充电的优势在于能量转化率高。不过,对于无线充电系统而言,充电效率与发射线圈和接收线圈之间的距离、位置偏差等有着直接的关系,一旦两个线圈位置稍有偏差,就会严重影响无线充电效率,且只能实现一对一充电。

所以这项技术应用在汽车上就带来不少问题,车辆的无线充电系统通常是在地上固定一个“充电垫”,也就是发射线圈,而接收线圈则安装在可移动车辆的底部,当驾驶者需要进行无线充电时,只有精准倒车进入指定位置之后才能无线充电。那么,如何保证车辆每次停车都能停到准确的位置呢?

正因为如此,很多车企将无线充电技术和泊车系统结合了起来。比如丰田,为了保证电磁感应式的无线充电效率,丰田开发了一套泊车辅助系统,驾驶者可以通过中控显示屏看到充电垫的位置,从而提升停车的效率。宝马也为实现无线充电功能推出过一套泊车辅助系统,驾驶者根据中控显示屏的俯视图上的停车辅助线进行倒车,当到达充电垫的精确位置时,系统会自动发出停车指示。

考虑到磁感应式的无线充电对位置的高要求,有不少企业转而采取另一种主流方式——磁场共振技术。磁场共振的原理是让发射线圈和接收线圈具有相同的共振频率,通过频率共振进行能量转换,这种方式不仅对线圈的位置要求不高,而且还能一对多充电。

在这样的技术优势下,磁场共振技术为实现动态无线充电的设计提供了条件,即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。比如韩国早在2013年铺设了一条12公里长的无线充电车道,也是世界上第一条无线充电公交车道。而作为全球领先的无线运营商,高通也推出过磁场共振式的无线充电系统,这种Halo充电板可以在50mm-200mm的距离内完成对车辆的感应充电,理想条件下充电功率范围从3.7kW到22kW不等。

相比传统的充电方式,无线充电系统确实可以极大提升了充电便利性,做到即停即充,而且无线充电设备对于空间需求更低。此外,依靠磁场共振式无线充电,理论上可以做到边走边充,甚至有望解决纯电动车的里程焦虑。然而,看起来如此美好的无线充电,为啥发展不起来?

● 无线充电解决不了充电痛点

无线充电发展不起来最关键的一点是解决不了现阶段用户的充电痛点,目前来看,市面上装备无线充电技术的车型多为豪华品牌的插电混合动力车型,究其主要原因是因为这类电池的容量小。毕竟如今的无线充电方式的充电功率都很低,不管是电磁感应式还是磁场共振式。以宝马530Le 9.4kWh的电池组为例,其无线充电功率约为3.2kW,而要充满电还至少需要3个小时。

一般来说,主流的无线充电系统输出功率不超过10kW,这与普通的交流慢充桩相差无几。如果再算上能量转换过程中的损耗,那么实际的输出功率比传统的有线慢充更低。

● 无线充电抗干扰能力差、成本巨大

无线充电除了充电功率不占优势,而且其抗干扰能力也较差。无论是无线电信号还是其他电磁信号干扰都可能让充电停止,而且在充电过程中,发射线圈和接收线圈之间不能有障碍物,不然也可能让充电停止。所以,要想避免这些不利因素的影响,无线充电设备最佳的安装位置是在相对密闭的空间,但这样一来不利于无线充电设备大面积推广。

无线充电设备的高成本也是一个难啃的骨头,因为安装无线充电设备除了需要挖地、埋暗线,还要算上造价不菲的无线充电设备。据悉,一套无线充电设备的造价是普通立体慢充桩的5-6倍。如果日后埋在地下的发射器出了问题,后期维护也非常麻烦,维护成本也更高昂。至于动态无线充电,建设一条铺满无线充电设备的道路的成本更是难以想象的。

● 写在最后

综上所述,目前无线充电技术应用在部分高端的插电混动车型上是合适的,即便充电效率低,也不会影响正常的驾驶需求。但对于续航长、电池容量大的纯电动车型而言,现阶段无线充电确实没什么存在感,毕竟传统的有线快充不是更“香”吗。当然,也许有一天,无线充电技术可以突破性地提升充电效率和速度,甚至解决用户的充电痛点,那么到时无线充电技术才有可能真正普及开来。

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