無線充電萬般好,但為什么無線充電樁難普及?
今年初,深圳機場300個電動汽車智慧充電站投入運營,首次全方位覆蓋了無線充電、有線快充和有線慢充等多種電動汽車充電方式,這意味著無線充電技術(shù)在量上獲得較大突破。
無感充電,讓開車的人忘記充電這件事。開電動汽車,一摁開關(guān)就走,平時基本不需要保養(yǎng),省錢是一方面,方便是另一方面,但是現(xiàn)階段還不到最方便的時候。那么問題來了,什么是最方便?
“讓開車的人忘記充電這件事?!敝信d新能源汽車公司副總經(jīng)理田鋒設(shè)想,如果未來無線充電普及之后,新能源汽車與電網(wǎng)之間將實現(xiàn)無障礙能源交換,每臺車停泊時將可以自動充電,甚至可以反向饋電,即在某些情況下,車輛可以把電池的電反向輸送給電網(wǎng)。
“如果不能方便地推廣使用,就不算最好?!币晃黄嚇I(yè)內(nèi)人士評價。
對此,中興通訊副總裁孫枕戈打了個比方,就像馬車時代,馬總是在目的地補充草料。電網(wǎng)就像新能源汽車的“草料”,能不能在公司、家庭、商場、酒店、餐廳的停車位上一停,就能充電呢?
“ 酷酷的”的無線充電設(shè)想,顛覆了模仿燃油汽車加油站的充電樁模式。
前景美好,為什么普及困難
我們先八一八國內(nèi)外無線充電的發(fā)展情況,看看到底是什么原因阻礙了無線充電的發(fā)展呢?
國外:
07年麻省理工學(xué)院隔空點亮2米以外60W燈泡
12年諾基亞推出無線充電手機
12年日本展出可在運行過程中通過道路充電的汽車
13年荷蘭首都機場提供無線充電器
14年荷蘭開通世界首條太陽能公路,長230英尺
國內(nèi):
04年雙飛燕公司出無線鼠標(biāo)
05年比亞迪申請非接觸感應(yīng)式充電專利
10年無線充電聯(lián)盟將Qi無線充電國際標(biāo)準(zhǔn)引入中國
11年海爾推概念性“無尾電視”
12年華為加入無線充電聯(lián)盟稱其隨時都可開發(fā)無線充電產(chǎn)品
13年哈爾濱工業(yè)大學(xué)發(fā)布一米以外的磁共振式無線充電技術(shù)
回歸正題,既然無線充電一直在發(fā)展,那汽車行業(yè)的無線充電什么時候才會應(yīng)用普及?
至今未被使用是因為政府?車企?技術(shù)提供商?還是基礎(chǔ)設(shè)施還是無利可圖還是?
政府方面
國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見國辦發(fā)〔2015〕73號
車企方面
兩個代表企業(yè)奔馳和寶馬,2014年7月,奔馳和寶馬聯(lián)合宣布要合作研發(fā)電動車無線充電技術(shù)。奔馳表示將基于全新S級進行測試,而寶馬則計劃率先應(yīng)用在i8身上。雙方表示將在未來2-3年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。
技術(shù)提供商
凌力爾特公司是一家面向高端應(yīng)用的高性能電源和模擬芯片供應(yīng)商,該公司設(shè)計經(jīng)理Trevor Barcelo表示,目前的無線充電標(biāo)準(zhǔn)主要集中在消費類應(yīng)用(如手機、平板電腦等),但這并不是凌力爾特所關(guān)注的領(lǐng)域。它現(xiàn)有的400mA無線電源接收器LTC4120可覆蓋許多應(yīng)用,而且將來的重點是汽車、工業(yè)、醫(yī)療、和軍事應(yīng)用。
IDT公司最早從事無線充電技術(shù)研究的廠商之一,營銷副總裁Graham Robertson表示,IDT在推進無線充電標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展中一直非常積極。IDT支持Qi和PMA標(biāo)準(zhǔn)。
還有Active-Semi 、ROHM等知名與無線充電相關(guān)的公司都表示對無線充電的關(guān)注和支持
政府、車企、技術(shù)提供商都對這個事情不反對,那是因為什么?
繼續(xù)八
①充電樁標(biāo)準(zhǔn)剛剛統(tǒng)一,無線充電技術(shù)出現(xiàn)后標(biāo)準(zhǔn)依舊需統(tǒng)一
②無線充電基礎(chǔ)設(shè)施投放,誰來建誰買單?
③充電效率,如果無線跟有限的充電效率想等,無線設(shè)備造價高昂,我們消費者為什么要買單
繼續(xù)八
短期內(nèi)很難實現(xiàn)無線充電的原因:
①空間損耗太大。磁場是輻射狀的,即使是諧振式,也會產(chǎn)生很大比例的能量損失。只有距離貼的很近很近,比如手機或者牙刷那種雖然沒有導(dǎo)體接觸,但空間上幾乎挨在一起才能保證一定的轉(zhuǎn)化效率。因此,實現(xiàn)無線充電很容易,實現(xiàn)遠程無線充電就相當(dāng)相當(dāng)困難了。
②二次轉(zhuǎn)換損耗大。無線輸電需要把220V的家用電先整流為直流電,在利用高頻電路逆變?yōu)楹芨哳l率的交流電,經(jīng)過無線傳輸后,由汽車接收再一次整流為直流,這其中多次能量轉(zhuǎn)換的損失非常大。
③功率不足。2014年,A4WP能夠?qū)崿F(xiàn)的無線輸電功率是5W,而我們習(xí)慣的慢充樁是多少呢?7000W。
④設(shè)備尺寸大。如果安裝高頻無線接收設(shè)備,這么大的功率設(shè)備尺寸會非常大,占據(jù)很大空間,估計后排座位和后備箱不一定夠用。
⑤線圈體積大,重量沉。同4一樣,金屬線圈除了個頭大,重量還特別重,特別重,特別重。
⑥停車場線圈建設(shè)。LZ提到的無線充電公路,無線充電停車場這些,一個重要前提都是要在建設(shè)之前在地下埋好線圈。新建的還好,已經(jīng)存在的停車場都挖開裝線圈,這個成本可相當(dāng)高。
⑦電磁輻射。沒錯,對于目前的充電樁,輻射影響完全可以忽略不計,我們生活在Wifi、手機、信號塔、微波爐的環(huán)境中,輻射對人體的影響主要都是體現(xiàn)在心理上,而不是身體上。但是換成無線充電,由于頻率遠高于日常的50hz,產(chǎn)生的輻射可能就不可同日而語了。
陳端是新能源汽車創(chuàng)業(yè)者,算是最早實現(xiàn)車用無線充電的幾個研究組之一的項目負責(zé)人,作為裁判委員會委員還參加 了2015年的IEEE Future Energy Challenge,那一屆IFEC在底特律,topic就是48V,500W輸出用于低速電動車的無線充電裝置。他說,車用無線充電最初方向的探索和樣機的實現(xiàn),都是由大學(xué)完成的,剛開始的時候大家都在拼效率,第一階段做的好的可以上90%,差不多的也有85%。但是,車用無線充電從誕生起,就充滿了分歧:有的強調(diào)充電效率,有的注重建設(shè)成本;有的主張停車充,有的認為行進中感應(yīng)更好...... 根本沒有一個確定的方向,無法形成推廣的合力,無論是學(xué)術(shù)上、產(chǎn)業(yè)上、政策上還是經(jīng)濟上。
這是前期,那么現(xiàn)在無線充電發(fā)展到什么階段了?
無線充電的標(biāo)準(zhǔn)之爭
無線充電近幾年市場競爭開始越發(fā)激烈,標(biāo)準(zhǔn)之爭也分幾個陣營,按充電原理劃分,無線充電技術(shù)可以分為:無線電波式、電磁感應(yīng)式、電磁共振式。
在目前這三種主流技術(shù)路線中,電磁共振式無線充電技術(shù)優(yōu)勢在于安全性高、功率較大,傳輸距離更遠,最遠傳輸距離超過2米,同時可以為多個設(shè)備充電,也無需精準(zhǔn)對位,還可以穿過墻體、木材等對充電設(shè)備進行充電,因此得到汽車企業(yè)的青睞。
按照充電方式劃分,無線充電技術(shù)可以分為:動態(tài)充電和靜態(tài)充電。動態(tài)充電系統(tǒng)易于使用,并且可以為行駛狀態(tài)下的車輛充電。目前市場上的主要技術(shù)開發(fā)公司多專注于動態(tài)無線充電系統(tǒng),以滿足日益增長的商用電動汽車需求。
無線充電市場最終的贏家會是誰?
目前電動汽車市場的無線充電技術(shù)的主要玩家有:WiTricity Corporation(美國),高通Qualcomm(美國),Momentum Dynamics(美國),Robert Bosch GmbH(德國),Continental AG(德國),中興通訊(中國)和HELLA KGaA Hueck&Co.(德國)等。
作為通信行業(yè)的獨角獸,高通也是發(fā)展下一代無線技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)之一,高通還擁有著超過1500個與無線充電相關(guān)專利及專利申請的擁有權(quán)或控制權(quán),并積極參與制訂了,SAE、ISO等國際無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并且高通的無線充電技術(shù)方案,已經(jīng)在不同的車型平臺上進行了測試。
2015年第二賽季的電動方程式錦標(biāo)賽中采用的高通Qualcomm寶馬i8安全車,通過功率達到7.2kW的Qualcomm Halo無線充電系統(tǒng),在一個小時內(nèi)將i8充滿電,大大提升了充電功率,充電效率達到90%,已經(jīng)與線纜充電效率相差無幾。
目前多家主流公司已在布局這一技術(shù)市場。 三菱已與IHI和WiTricity合作開發(fā)了一個易于部署的電動汽車無線充電系統(tǒng),消除了對插頭和電線的需求。據(jù)悉,WiTricity已經(jīng)為市場帶來了一個磁共振無線充電系統(tǒng),在20厘米(8英寸)的距離內(nèi)提供高達3.3千瓦的功率,效率超過90%。三菱進入電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的新階段。
除此之外,奔馳、奧迪、寶馬、沃爾沃等汽車廠商也已經(jīng)汽車無線充電展開了研究,甚至該技術(shù)已寶馬530e等車型中實現(xiàn)量產(chǎn)。
國內(nèi),無線充電技術(shù)整體雖稍落后于國外。但近兩年對這一技術(shù)的熱衷也日漸明顯增多。 傳統(tǒng)車企中,廣汽新能源、比亞迪、東風(fēng)日產(chǎn)、長安、吉利、北汽等已有30余家車企均對無線充電技術(shù)躍躍欲試。
2012年6月,中興新能源研制出了無線充電技術(shù)樣機。并在2014年將該技術(shù)應(yīng)用到城市公交大巴上,于2015年7月及2016年12月完成了乘用車分體式及一體式無線充電系統(tǒng)設(shè)計,同時中興也是電動汽車無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定者之一。
盡管有這么多行業(yè)巨頭科技公司在無線充電領(lǐng)域不斷發(fā)力,但是目前無線充電技術(shù)還是有許多問題亟待解決。
1、現(xiàn)在可實現(xiàn)的無線充電技術(shù),充電功率都很小,能量轉(zhuǎn)換效率比有線方式低,隨著車載動力電池容量的不斷增大,無線充電技術(shù)的充電時長方面面臨挑戰(zhàn)。
2、設(shè)備成本相對高昂,一個3kW的無線充電系統(tǒng)一般在1萬元左右,傳統(tǒng)的充電樁只需要不到2000元。
3、對充電環(huán)境要求嚴(yán)苛,無線充電器傳輸范圍有一定距離限制。面對高底盤車輛,充電效果不是十分理想。
由于以上限制,無線充電現(xiàn)階段只能作為傳統(tǒng)充電樁的補充。不過,隨著越來越多的科技公司和汽車廠商加入到無線充電的隊伍里來,這項技術(shù)必然會進入快速發(fā)展期,無線充電有朝一日會成為電動車主要的充電方式。
最后說一點,盡管有上述這樣那樣的問題和缺點,我們?nèi)匀幌嘈旁诓⒉贿b遠的未來,大功率、遠距離無線輸電是可以實現(xiàn)的。
還記的固話和大哥大嗎?其實無線充電和當(dāng)年的大哥大很像:一開始固定電話也是在信號的穩(wěn)定度/價格/通話清晰度上碾壓大哥大。但是,后來大哥大演化成了現(xiàn)在的手機,而固話還是固話?,F(xiàn)在的手機,無論在體積/通話質(zhì)量/信號穩(wěn)定度都都不會比固話差,甚至單純功能機而論,價格也已經(jīng)差不多。而且,手機現(xiàn)在已經(jīng)不僅僅是手機了,徹底的改變了人們的生活。所以無線充電應(yīng)該也會有那么一天的。
但從電動汽車的角度,也有人認為,到那個時候,電化學(xué)技術(shù)的突破導(dǎo)致電池的能量密度極大提升。屆時,用戶只要在超市隨便買上一塊磚頭大小的電池,就足夠愛車跑個500公里,比加油還方便,那時候,我們還需要無線充電嗎?