电动车充电麻烦?那么无线充电时代何时才能到来呢?

文章来源:互联网      责任编辑:中北国泰      编辑时间:2019-06-26

导读:2018年,新能源汽车市场迎来了爆发式的增长,而据国外权威研究机构R& M的最新报告显示,直至2025年,电动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到117.56%

2018年,新能源汽车市场迎来了爆发式的增长,而据国外权威研究机构R& M的最新报告显示,直至2025年,电动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到117.56%。也就是说,电动车及其附属技术产品的前景,必然是一片光明的!
  解决电车里程焦虑,无线充电技术或成“救命稻草”!
  尽管市场一片大好,但纯电动车型充电时间较长、充电设施落后等问题,的确还未找到合适的解决方法。而无线充电技术,是否可以成为电动车充电问题的“救命稻草”呢?
  无线充电技术,是指在不使用电线或电缆的情况下,还可以使汽车自动连入电网并进行充放电的技术。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量,所以两者之间不用电线连接,因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。相比于传统充电桩,在用电安全性方面,有着里程碑式的提高。
  该技术按充电原理划分,可分为三种:无线电波式、电磁感应式、磁场共振式。其中,电磁感应式和磁场共振式,在中小距离场合的能量传输效率较高,更适用于电动车充电。而按照充电方式划分,无线充电技术可以分为动态充电和静态充电。其中,动态充电系统更易于使用,优点是在行驶状态下,也能为车辆充电。正因如此。技术开发公司大多都专注于动态无线充电系统的开发。
  行业巨头逐渐发力,国内技术研发与国际基本接轨随着电动汽车市场的体量不断增大,也使得相关行业的巨头以及各大跨国车企,在无线充电市场不断发力,从而进一步占领先机。
  作为通信行业的独角兽,高通也是发展下一代无线技术的领军企业之一,其中高通无线充电业务,全球员工近100人,分布于慕尼黑、苏黎世、奥克兰、上海等世界各大城市。
  目前,高通已经能够提供整套的电动汽车无线充电方案了,该方案包括高效电磁部件、功率电子,还集异物检测、活体保护、及定位引导等重要的功能为一体。并且涵盖了从3.7kW——22kW共四个不同的功率等级,在工作范围内,可以达到90%以上的系统工作效率。
  此外,高通还拥有着超过1500个与无线充电相关专利及专利申请的拥有权或控制权,并积极参与制订了,SAE、ISO等国际无线充电技术标准,并且高通的无线充电技术方案,已经在不同的车型平台上进行了测试。
  全球总部设在德国柏林庞巴迪运输集团,早在十年之前,就已经在曼海姆开设了专用的技术中心,而其创新的PRIMOVE技术使电动车辆可以在行驶中动态或静态时,都可进行充电,其22kW无线充电技术,在电动轿车或公交巴士的上面,最高效率可达90%。
  从2008年至2009年,庞巴迪的第一台充电技术样车,开始进行测试。2010年9月,庞巴迪运输集团在德国奥格斯堡的一段线路上,为有轨电车安装了无接触网的PRIMOVE系统。2012年,庞巴迪与布伦瑞克市政府和交通运营商进行了合作,将两辆装备有PRIMOVE技术的公交巴士投放在一条12公里长的线路上运营,并取得了成功。
  与此同时,国内的无线充电技术也取得了巨大的成功,早在2012年6月,中兴新能源就研制出了无线充电技术样机。并在2014年将该技术应用到城市公交大巴上,于2015年7月及2016年12月完成了乘用车分体式及一体式无线充电系统设计,同时中兴也是电动汽车无线充电技术标准的制定者之一。
  2019年1月27日,在南通举办的一场无线充电技术的研讨会上,发布了一款由清华大学博士团队研发的新一代无线充电技术。这项纯自主研发的技术系统,是由地面发射端和车载接收端共同构成。安装在车辆底盘的中央的接收设备只有8毫米。该项技术允许用户最大泊车偏差提20cm以上,异物侵入也不会导致充电中断。
  核心技术尚未成熟,无线充电普及遥遥无期
  尽管有着像高通,中兴这样的行业巨头,在无线充电领域不断发力,但实际上,无线充电技术还是有许多问题丞待解决的。
  目前主流的汽车无线充电技术有两种——电磁感应、磁场共振。其中,电磁感应能量转化率高,但只能一对一充电,供电时间距离近使用场景不广泛。磁场共振的优点就是一对多的充电方式,不需要精准定位,但是该方式的能量传输损耗特别高的。
  更为致命的是,现在可以实现的任何一种无线充电技术,充电功率都很小,且能量转换效率比有线方式低,算未来充电功率得到了进一步提高,但是随着车载动力电池容量的不断增大,无线充电技术的充电时长方面,还是不会有太理想的成绩。
  除此以外,无线充电技术还面临着许多难以解决问题。首先,设备成本十分高昂,一个3kW的无线充电系统一万多,而传统的充电桩只需要1000——2000元。
  第二,该技术对充电环境要求十分严苛,因为无线充电器,需要通过电磁感应和/电磁共振来传输电能,而传输范围是有一定距离限制的。面对高底盘车辆,充电效果必然不是十分理想。因此,无线充电技术的全面普及时间,仍是遥遥无期。
  小编说:目前,电动汽车的无线充电的充电功率,还远远不及有线充电,这也使得无线充电,在今后很长一段时间内,只能是传统充电桩的补充技术了。而随着越来越多的行业巨头加入到无线充电的研究行列中,这项技术必然会进入快速发展期,而何时才能全面普及,我们也只能拭目以待了!(新能源观察)相关阅读:2020年-2025年无线充电将逐步实现商业化 标准亟待完善作为新兴的电动汽车充电方式,无线充电近年来在业内广受关注。据了解,无线充电技术能够与自动驾驶及自动泊车技术相结合,在便捷性、安全性、智能性等方面具有明显的优势,是未来新能源汽车的充电方式之一。
  国网电动汽车服务有限公司高级工程师吴尚洁表示,比起目前常用的有线充电,无线充电具有明显的优势——智能化程度高,可与智能电动汽车高度融合,可以为用户提供良好的体验。例如用户的电动汽车如果具有无线充电功能,把车开到某个位置,通过操作手机就可以完成充电过程,非常方便,不用担心充电枪的插拔问题和过充风险。
  面对无线充电研发的火热趋势,业内专家认为,我国虽然在电动汽车无线充电技术研究、产品开发、应用推广等方面处于国际领先地位,但标准化依然落后,有必要尽快实现“有准可依”。值得注意的是,我国已在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,其标准化工作明显滞后。
  据吴尚洁介绍,目前无线充电的相关标准正在逐步完善,标准制定主要由能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员会无线充电标准工作组负责。她预计,到2020年,无线充电的标准基本可支撑无线充电的操作性要求,在2020年-2025年之间,无线充电将逐步实现商业化,从局部特定场合下的应用向商业化应用拓展。
  相关阅读:充电、换电、无线充电齐头并进 谁将是未来市场领跑者“充电难”是困扰电动汽车市场化的关键因素之一,为解决充电难题,各方也都在探索不同的充电模式,目前已衍生出多种电能补给方案。整体而言,用充电桩充电仍是当前主流,但同时充电桩痛点的存在,也为换电、无线充电模式的出现提供了机会。对于三种电能补给模式,业界也一直在讨论:究竟哪种方案能主导未来市场?
  ■充电桩充电仍是主流
  走在北上广深的大街上,随处可见一根根充电桩立在马路边,在居民小区、大型公共设施旁边,充电桩更是整齐划一地排列着。目前,充电桩已是电动汽车车主使用最多的充电工具。
  不过,如此庞大的充电桩数量仍然无法满足消费者的充电需求,但相对此前,“充电难”已经缓解不少。
  目前,充电桩仍是各地充电基础设施建设的主要内容,如今已有80多个省市出台充电基础设施建设规划,设定了2020年充电基础设施建设目标。山东省数量最多,规划目标为70000个,目前完成率为18%。北京、上海是我国电动汽车推广最积极的两个城市,也制定了充电设施建设规划。按照北京的规划,将建设65000个充电桩,目前完成率为34%;上海的充电桩规划数量虽不及北京多,数量为28000个,但完成率却是全国最高的,目前已完成总规划数量的59%。
  不过,在各种新能源汽车电能补给方案中,充电桩数量虽最多,但面临的问题也不少。中兴智能汽车副总裁田锋说:“充电桩需要占据大量的土地资源,尤其在北京、上海等大城市,城市中心地带寸土寸金,大规模建设充电桩的难度很大,即使是快充桩,车主也需要花费较长时间。而发展私人充电桩也不现实,目前我国城市居民很少拥有私人车库,私人充电桩不会是未来的发展方向。”
  另外,我国充电桩利用率也不高,城市中心区的充电桩几乎24小时不停充电,但位置偏僻的充电桩却几乎闲置,且闲置的充电桩数量占有相当高的比例。
  ■换电有特定场景限制
  早在我国电动汽车兴起之时,就曾出现过充电与换电之争,在随后的发展中,换电模式虽落了下风,但也不乏企业在坚持推广,因为换电模式的优点很明显。
  充电时间长是所有电动车车主感到头痛的问题,但是,换电模式可以在3分钟内帮助车主补充能源,与传统汽车加油时间相当。换下来的电池可以在波谷时充电,能够提高能源利用率,充电费用也低于普通充电方式。
  当然,换电模式的缺点也特别突出,这也是其没有得到大规模推广的原因。换电模式必须建设换电站,换电站需要整块的土地,在城市中心区和居民小区,很难辟出一大块土地建设换电站。相比于换电站,充电桩可以利用街边的小块土地,对土地资源的要求没有换电站那么苛刻。
  土地资源的限制使得换电站不可能像充电桩那样见缝插针式地随处建设,这给车主换电带来极大的不便利。北京曾建设了亚洲最大的换电站,但在五环路外,如果车主隔三差五去那里换电将是一件非常痛苦的事情。
  换电模式的缺点不止一点,还存在成本、电池规格、安全性等问题。
  就成本而言,一般来说,一辆电动汽车需要配备1.7块电池才能满足周转需求,这使得换电模式的初期投资成本非常高,投资回收期漫长,稍有不慎很难收回投资成本。
  就电池规格而言,换电模式要求电池规格统一,但我国动力电池有方形、圆柱、软包等多种形式,技术路线的差别决定了电池形态各异,统一电池规格是一件很难的事情。一位业内专家告诉记者,手机电池这么多年尚且难统一,汽车动力电池统一规格的难度可想而知。中国电动汽车充电基础设施促进联盟综合部主任张帆告诉记者,各企业生产的电池不能相互替换阻碍了换电模式的发展。
  不过,统一电池规格的障碍已得以清除。《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》正式发布,已于2018年2月1日执行。中汽中心汽车标准化研究所总工程师周荣说:“电池包内的单体电池千差万别,成组后的外形尺寸可以统一。统一外形尺寸能够降低企业研发费用,增强了电池的流通性。”
  相对成本和电池规格,安全性则是人们对换电模式的最大担心。张帆说:“换电的电池采用卡扣固定,不如充电电池的固定牢靠,在非常极端的情况下,比如发生碰撞时容易出现电池脱落而引发事故的情况。”
  种种缺陷导致换电模式一直难成规模,不过近年来,换电模式再次兴起,力帆汽车、北汽新能源都推出了换电车辆。吴鹏飞说:“换电模式有特定的应用场景,适合公交、出租车领域。首先,可以利用公交场站的土地资源建设换电站,解决建站难题;其次,公交车和出租车在城市运行的速度不快,安全隐患会大幅降低。”
  ■无线充电逐渐兴起
  便利性是消费趋势,企业的技术研发总是围绕这个趋势不断推进。从这个角度看,未来电动汽车充电将向智能充电方向发展,而无线充电恰好能够较好地满足智能充电的要求。田锋举例说,固定电话曾经非常普及,如今,移动通讯已经取代固定电话成为人们的主要通讯工具,这其中便利性是最主要的原因。
  无线充电的优点不止便利性。无线充电传送器可以埋在地下,不占用城市土地资源;自动识别过往的车辆为其补充能源,使得车上的电池始终处于合理能量储存范围内;无线充电的安全性高于充电桩。
  不过,在现有的技术条件下,无线充电也存在诸多问题。张帆说:“无线充电的使用效率仅为80%左右,与充电桩超过90%的使用效率相比还有较大差距。无线充电还存在遇到障碍物出现传输受阻的问题,充电时发热量大也是一大缺点。”
  此外,无线充电利用电磁波传送能量,在这个过程中,电磁辐射对人体是否有伤害也是大家比较担心的问题。中国电力企业联合会标准化中心副主任刘永东告诉记者:“目前国家对于无线充电的辐射量有明确规定,这一规定可以保证无线充电辐射量在安全范围内,对此无需担心。”
  目前来看,三种新能源汽车补能方案由于技术等方面的原因,都有其优点,但缺点也很明显,未来哪种补能方式会成为主流仍无法确定。刘永东表示,各种充电技术都有自己的应用场景,不存在谁替代谁的问题。张帆则认为,消费者的选择将决定哪种方式将成主流。
 

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