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电动汽车无线充电技术靠谱吗?

2018-3-15 10:19| 发布者: 闪电| 查看: 1| 评论: 0

摘要: 随着无线充电技术的日渐成熟,其在电动汽车领域的应用也逐渐成为了大家关注的焦点,但是在实际应用中依然存在着诸多问题,如充电效率不高、安全可靠性较差、干扰因素较多等。电动汽车无线充电技术到底还需多久才能进 ...

随着无线充电技术的日渐成熟,其在电动汽车领域的应用也逐渐成为了大家关注的焦点,但是在实际应用中依然存在着诸多问题,如充电效率不高、安全可靠性较差、干扰因素较多等。电动汽车无线充电技术到底还需多久才能进入我们的生活呢?

无线充电原理

无线充电简单来说就是在不通过实体电线连接的情况下,通过电磁场或电磁波等方式来为用电设备进行充电。

目前主要有三种方式:电磁感应式、电磁共振式、无线电波式。

1电磁感应式

通过初级和次级线圈感应产生电流,从而将能量从传输段转移到接收端。

电磁感应式无线充电技术已经实现了大规模的量产,在生产和成本上低于其它技术,并已经经过市场的检验;但是电磁感应在传输距离上太短,随着距离的增加,充电过程中的电能损耗会增加,效率降低。

2电磁共振式

通过两个振动频率相同的物体高效传输能量,当发射器和接收器端以同一频率振动时,接收器会从发射器产生的电磁场获得能量,并将其转换为电流来为移动设备供电或充电。

3无线电波式

通过整流电路将电磁波转换成电能,从而为用电设备进行充电。

无线电波的技术目前无法实现长距离有效传输,当电磁波能量越集中时,方向性才能够保证,像激光在空间传输要受到空气和尘埃的折射,导致能量转移率极低。

无线充电的优势

1

无线充电非常的便捷。目前的汽车在补充能源上,都需要经过加油枪加油或者充电头充电,而无线充电只需要你将车停在无线充电点即可,非常方便。

2

安全性,这是无线充电的一大优势。目前的高电压的充电桩摆放在外面并不安全,尤其是在露天一些雨天等恶劣天气环境中,拥有极大地安全隐患。另外如果遇到恶意破坏的情况下,充电桩也非常容易引发危险。而无线充电桩埋在地下,可以很好地适应恶劣天气以及避免恶意破坏。

3

可靠性高。在车长期的使用中,车裸露的充电部分会因为杂物造成充电效率的下降以及各种问题的产生,而无线充电则只需要将无线充电模块置入汽车即可,很容易避免这些问题的产生。

电动汽车无线充电普及和流行还须假以时日,而且必须跨过几个关键的坎

1价格

首先,无线充电的元器件比有线充电桩要多出电磁感应相关的部件。整体成本比有线充电桩高很多,甚至是几倍。

现在商业化比较早的Plugless3.3-7kW无线充电产品价格在1500-2500美金。而有线充电桩7kW充电桩的价格300-500美金。无线充电想要大规模普及,首先要把自身价格降下来。

2安全

电动汽车的无线充电,功率在3.3kW以上,存在辐射,引起金属融化,活物伤害的风险。所以无线充电产品需要保证符合规范的低辐射,并提供异物检测和活物保护两大关键功能。

异物检测(FOD,Foreignobjectdetection)需要在地面发射板中集成异物检测传感器,目前有厂家采用了电子线圈阵列作为传感器,来检测发射板和接收板之间是否有异物存在。检测物体最小约为一个硬币大小。系统一旦检测到异物,会及时采取措施,预防危险。

活物保护(LOP,Liveobjectprotection)同样需要在地面发射板中集成活物保护传感器,及时检测出发射板和接收板之间是否有活物。活物检测可以采用摄像头,红外,雷达等多种传感器。综合来看,雷达的整体效果最好,活物尺寸在1瓶矿泉水大小可以被检测到,并及时采取措施,保护活物。

3标准化

需要不同设备商提供的发射板和接收板能够兼容对接,安装A厂家的车辆可以到B厂家的发射设备上去充电,这就需要业界有统一的标准和兼容性。

4体验

因为无线充电需要车载接收板和地面发射板对齐度比较好的情况下才能达到较高的充电效率,这就要求汽车司机停车的位置精度高。

现在的无线充电产品一般要求发射板和接收板的偏移范围是15cm,对汽车司机也是一项小小的挑战,并对充电体验有重要影响。

好在随着配备自动泊车功能的车型越来越多,集成自动泊车和无线充电系统的车辆就不需司机操心对齐的过程,能极大改善使用体验。

5用户习惯和心理

电动汽车在今天还是一个较为新生的事物,广大消费者还需要一定的时间去接受,电动汽车无线充电更是超前的黑科技,用户对于安全,可靠,性能等都有一些怀疑,接受度还很低,就像其他很多新兴事物一样,需要一个过程才能逐步为大众所接受。

这里还需要说明一个信息:充电功率和效率这两个指标直接关系到充电速度和总体充电时间。而现在无线充电在技术方面实现7kW以上的功率,90%左右的效率已经没有问题。所以这两个大家关注的因素不会成为无线充电普及的障碍。

无线充电辐射几何?

2007年,WHO(世界卫生组织)向各成员国推荐使用ICNIRP(国际非电离辐射防护委员会)的《限制时变电场、磁场和电磁场曝露(300GHz)导则》(ICNIRP1998)。其中提出的标准限值是工频电场强度不超过5千伏/米,磁场强度不超过0.1mT(1mT=1000μT),在此范围内的极低频(电网频率固定为50赫兹)电磁场对人体无害。2010年,根据“国际电磁场计划”的评估结果和新的科学进展,ICNIRP修订了针对100kHz以下频段的新标准(ICNIRP2010),将磁场强度的安全限值提高到0.2mT。由此可见,对于日常生活中辐射,我们大可不必过分焦虑,只要稍加注意和调节即可。

说了这么多,我们还是来看一下,无线充电辐射到底有多少吧。

上图为烟台市产品质量监督检测所对中惠创智无线供电技术有限公司7.7kW无线充电桩磁感应强度检测的检测报告。

我们可以看到,车内测试结果0.066-0.034μT,在靠近充电装置的车头位置检测到的磁场强度最高值为7.001μT,而在离开车前位置,磁场强度就变成了0.206-0.134μT。

根据测试结果,这个数值远低于ICNIRP给出的安全限值,电动汽车无线充电的辐射值在安全范围以内,也就是说,电动汽车无线充电的辐射对人体不存在什么危害性。

在科学技术的高速发展同时,另一方面公众对于电磁辐射的恐慌心理越来越严重,往往谈之色变,事实上我们对于辐射的担忧源自“狼来了”式的不了解。

其实,在实际使用过程中,几乎没有一个车主会坐在车里等着电动汽车充电。根据目前电动汽车无线充电的模式,电动汽车无线充电可远程操作进行,哪怕有一定的辐射,也不太可能接触到,何况,其辐射值远低于安全限值。

中国电动汽车无线充电技术走在前列

为了加强行业规范与指导,2016年5月,国际自动机工程师学会(SAEInternational)发布了混插式以及全电动汽车无线充电技术的行业标准,这是电动汽车无线充电方面的第一个行业标准,具有开创性意义。新出台的行业标准简称为“SAETIRJ2954”,意在为轻型插电式以及全电动汽车无线充电技术制定规范,并在全行业里推行统一标准,以加强行业管理与指导。

整个汽车产业将这项指南的发布视为推动无线充电技术标准化的关键一步,OEM主机厂,Tier1供应商等便可加快开发用于全电动汽车及插电式电动汽车的无线充电系统产品。但用于保证与其他公司系统间兼容性的国际标准预计2018年才能发布。SAE希望将包括其在内的框架最终发展成为电动汽车无线充电标准。

作为新能源汽车最重要的基础技术之一,我国在无线充电技术商用探索中一直和世界保持着同步。以中国电科院、重庆大学、东南大学、中科院、哈工大为代表的国内科研机构和高校已经在无线充电理论和样机领域有十几年的积累,培养了一批该领域专有人才。以中兴通讯/中兴新能源汽车为主的国内企业,近年来已经在成都、长沙、郑州、深圳等国内十几个城市开通了多条商用示范线,为无线充电的规模部署积累了丰富的实践经验。在这些应用的基础上,无线充电地方标准也走在了前面,在中兴通讯/中兴新能源汽车牵头下,深圳无线充电地方标准,在15年8月正式发布,包括《总则》《通信协议》《电能传输要求》《接口》《安全》《管理系统》《电能计量》《地面设施》《车载设备》《充电站》10个部分,是当前全球体系最为完整、条目最为详尽的电动汽车规范。另外,成都市相关地方标准已于2016年7月份发布,广东省、上海市的无线充电地方规范也在制定中,这都是中国制定自己无线充电国家标准非常有利的基础。

2014年,中兴通讯推出自主研发的大功率无线充电系统,该系统是由中兴通讯CGO(cool,green,open)实验室历时三年进行项目孵化的重要蓝海战略拓展项目。与传统的有线充电的方式不同,中兴通讯的无线供电系统是通过非接触的电磁感应方式进行电力传输。当充电车辆在充电停车位停泊后,能自动通过无线接入充电场的通信网络,建立起地面系统和车载系统的通信链路,并完成车辆鉴权和其他相关信息交换。在无线充电过程中,一般小型车需要功率5kW-7kW,大巴车需要30kW-60kW,无线充电的整体效率可达到90%。

目前中兴与国内许多汽车生产厂家展开了合作,乘用车的无线充电已经完成全系统的技术突破或者是商用化能力,包括了无线充电的功率传输、车载模块和地面通讯、异物检测、生物检测,包括车载侧和地载侧的应用,相信不久之后我们也会见到更多汽车配备了中兴的无线充电技术。

一项重大技术的变革,没有那么轻而易举,包括技术和真正实践起来,都会有很多难关需要突破,对于这个过程,要有期待并保持耐心,想想如果未来,当你把车停在路边去吃饭购物,或者正常行驶在路上,车辆都可能进行充电,如此便捷,简直不要太好。

(文章来源:电联新媒)

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