從智能手機到新能源汽車,無線充電正站上新風(fēng)口。近日,美國無線充電系統(tǒng)供應(yīng)商WiTricity宣布與宇通客車合作,為宇通旗下自動駕駛電動小巴小宇2.0提供無線充電服務(wù)。
當(dāng)前,電動汽車無線充電尚處于早期階段,沃爾沃、奧迪、寶馬、梅賽德斯-奔馳等車企都在大力研發(fā)測試電動汽車無線充電技術(shù),不少地方政府也借此探索未來交通的更多可行性,但考慮到成本等因素,在這項技術(shù)真正落地之前,還有很多障礙需要消除。
車企積極測試布局
現(xiàn)階段,市面上常見的無線充電技術(shù)多應(yīng)用于智能手機,而電動汽車的無線充電技術(shù)也是業(yè)內(nèi)研發(fā)的重要方向之一,車企、零部件供應(yīng)商、電子科技公司等都在積極布局。據(jù)了解,主流的無線充電有4種方式:電磁感應(yīng)、磁場共振、電場耦合、無線電波。其中,手機和電動汽車主要采用的是電磁感應(yīng)和磁場共振兩種方式。
具體來看,電磁感應(yīng)式無線充電利用的是電生磁、磁生電的電磁感應(yīng)原理,這類裝置主要由初級線圈和次級線圈組成,充電效率很高,但有效充電距離只有幾毫米。此外,如果兩個線圈位置沒有對準(zhǔn),也很可能會出現(xiàn)問題。相比之下,磁場共振式無線充電對于兩個線圈的位置要求相對低一些,且可以支持?jǐn)?shù)厘米至數(shù)米的無線充電,但充電效率稍遜于前者。
應(yīng)用方面,電磁感應(yīng)是很多跨國車企研究無線充電初期較為青睞的技術(shù),例如寶馬、梅賽德斯-奔馳等,而高通、WiTricity等系統(tǒng)供應(yīng)商更看好磁場共振技術(shù)。
早在2014年7月,寶馬與戴姆勒(現(xiàn)梅賽德斯-奔馳)宣布簽署合作協(xié)議,共同研發(fā)用于電動汽車的無線充電技術(shù)。2018年,寶馬開始生產(chǎn)無線充電系統(tǒng),并將其作為5系插混版車型的選配裝置,其額定充電功率為3.2kW,能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)85%,可在3.5小時內(nèi)充滿電。
沃爾沃去年在瑞典采用XC40純電版出租車開啟無線充電實驗。據(jù)悉,沃爾沃專門在瑞典哥德堡市區(qū)設(shè)置了多個試驗區(qū),充電車輛只需停在嵌入道路中的無線充電裝置上,即可自動啟動充電功能。沃爾沃聲稱,其無線充電功率可達(dá)40kW,充電30分鐘就能行駛100公里。
基于現(xiàn)代汽車集團E-GMP平臺打造的捷尼賽思首款純電動SUV——GV60也將無線充電作為賣點之一。為此,捷尼賽思在韓國首爾蠶室樂天世界大廈的汽車充電區(qū)安裝了相關(guān)設(shè)備,該車只需根據(jù)地面車位標(biāo)識,停在指定位置,就能直接為車輛充電。此外,豐田、本田、日產(chǎn)、通用汽車等多家車企也在研發(fā)無線充電技術(shù)。
劍指百億級大市場
為了推進無線充電技術(shù)的研發(fā),不少車企、零部件供應(yīng)商正尋求與WiTricity這樣的專業(yè)無線充電系統(tǒng)供應(yīng)商合作,希望能讓電動汽車擺脫充電電纜的束縛,進一步加快電動汽車的普及,為無人駕駛奠定基礎(chǔ)。
捷尼賽思GV60的無線充電設(shè)備供應(yīng)商就是WiTricity,這是一家位于美國馬薩諸塞州的初創(chuàng)公司,成立于2007年,一直致力于研發(fā)無線充電技術(shù),并于2019年初收購了高通旗下電動汽車無線充電部門Halo。WiTricity的客戶還包括一汽紅旗、宇通客車等。通過與WiTricity合作,宇通旗下號稱具備L4級自動駕駛能力的小宇2.0將開啟商用無線充電進程,該車可容納10名乘客,續(xù)駛里程為150公里。“隨著全球自動駕駛班車及公交車應(yīng)用的增加,無線充電將在保持這些車輛行駛的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。”WiTricity在一份聲明中表示。
德國工業(yè)巨頭西門子也看好無線充電技術(shù)前景。該公司預(yù)計,到2028年,歐洲和北美的電動汽車無線充電市場規(guī)模將達(dá)到20億美元(目前1美元約合6.96元人民幣)。為此,去年6月,西門子投資2500萬美元,獲得WiTricity公司的少數(shù)股權(quán),并決定與之合作,推動無線充電系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)。去年8月,西門子與德國零部件廠商馬勒簽署了一項協(xié)議,雙方將在無線充電領(lǐng)域展開合作,共同對全套充電設(shè)施和車輛匹配系統(tǒng)進行開發(fā)和測試,并致力于無線充電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化。
“未來,電動汽車無線充電將成為主流。除了讓充電變得更加便利,無線充電也是實現(xiàn)無人駕駛的必要條件之一。”西門子充電基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)開發(fā)和創(chuàng)新主管斯蒂芬·佩拉斯表示,“如果真的想大規(guī)模推出自動駕駛汽車,無線充電技術(shù)不可或缺。這是我們進入自動駕駛世界的重要一步。”
道路基礎(chǔ)設(shè)施須跟上
在無線充電技術(shù)的探索中,除了靜態(tài)充電,動態(tài)充電也進入公眾的視野,即在道路內(nèi)鋪設(shè)無線充電裝置,電動汽車可以邊開邊充電。
目前,德國巴林根市正與以色列Electreon公司合作,在一段1公里長的高速公路上鋪設(shè)無線充電線路,以便為電動公交車供電。該項目將于今年晚些時候開啟公開試驗。如果開車就能充電,那么駕駛者的“里程焦慮”將化為烏有,未來電動汽車也不再需要配裝大尺寸電池包。
推動該項目落地的德國議員恩納克·費爾曼表示:“該項目旨在確定德國道路基礎(chǔ)設(shè)施如何以更現(xiàn)代的方式設(shè)計,以及如何將充電設(shè)施集成到瀝青路面中。”他還表示:“動態(tài)無線充電將大大節(jié)省了駕駛者的時間和精力,人們不需要去充電站排隊了。”
除了德國外,美國密歇根州也在修建一條長1.6公里、可提供無線充電的道路,這段道路底下埋著連接到電網(wǎng)的充電線圈,能在電動汽車行駛時幫電池充電,技術(shù)供應(yīng)商同樣是Electreon公司。“道路無線充電系統(tǒng)對于電動汽車來說將是革命性的,隨開隨充隨走,誰不向往呢?”美國密歇根州交通部網(wǎng)聯(lián)及自動駕駛車輛高級項目經(jīng)理米歇爾·穆勒說。
據(jù)悉,美國密歇根州的道路測試將在今年啟動,主要針對公交車,該州還將在機場、火車站等地的停車位上設(shè)置靜態(tài)無線充電裝置。
除了德國、美國外,瑞典、意大利、以色列等地也在進行道路無線充電測試。其中,瑞典2019年著手對一段1.6公里的公共道路進行智能化改造,進行電動巴士和卡車的動態(tài)無線充電測試。至于高通和雷諾,更是早在2017年就在封閉跑道進行過車輛行駛時的無線充電測試。
商業(yè)化短期難落地
當(dāng)前,電動汽車補能方式愈發(fā)多樣化,無線充電的前景備受期待。不過,雖然無線充電在智能手機上變得越來越普及,但到目前為止,其在電動汽車領(lǐng)域仍然處于測試階段,面臨的問題還有很多,例如成本高、充電慢、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、商業(yè)化進展緩慢等。
成本可能是最大的“攔路虎”。據(jù)了解,英國公交運營商FirstBus在推進車隊電動化的過程中,曾經(jīng)考慮過采用無線充電技術(shù),但考察之后發(fā)現(xiàn)該技術(shù)過于昂貴,每個地面充電板供應(yīng)商報價7萬英鎊(目前1英鎊約合8.28元人民幣)。至于無線充電道路,更是造價不菲。據(jù)悉,瑞典1.6公里無線充電道路的造價大約為1250萬美元。
充電效率方面,以捷尼賽思GV60為例,其采用的無線充電系統(tǒng)功率為11kW,充滿電需要8個小時,與快充根本沒法比。再加上充電板比充電連接器更難移動,無線充電的靈活性也可能會“大打折扣”。此外,系統(tǒng)維護、標(biāo)準(zhǔn)化等方面的難題,也給電動汽車無線充電商業(yè)化帶來一些阻力。
盡管如此,仍然有不少人相信,未來通過無線方式給電動汽車充電,也會像給手機充電一樣方便快捷。我國政府和企業(yè)也在不斷探索和布局電動汽車無線充電,2020年國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布了電動汽車無線充電4項國家標(biāo)準(zhǔn)。中興新能源、中惠創(chuàng)智、萬安億創(chuàng)等企業(yè),以及中科院電工所、華南理工大學(xué)等研究機構(gòu)和高校,都在進行電動汽車無線充電系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。今年2月28日,長安深藍(lán)工程師鄧清鵬在一次公開活動中透露:“我們已經(jīng)開發(fā)出無線充電的樣車,相信在不久的將來,汽車無線充電不再只是一項存在于實驗室,而是落到生活實處的新科技。”
原標(biāo)題:無線充電,下一站能否滿電