我们离电动汽车的无线充电还有多远?

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汽车无线充电技术是提高纯电动汽车价值的关键技术之一,有一些同学就会好奇电动汽车到底是如何实现无线充电的。

为什么要用无线充电?

不过我们可以先来明确一下,无线充电为什么好呢?这个问题的回答可以先对比一下电动汽车有线充电和无线充电的场景:

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简单而言,有线充电的劣势在于:

1、能够进行同时充电的汽车数目有限;

2、户外有线充电桩易受到侵害;

3、占地也比较大。

电动汽车的无线充电怎么实现?

接下来,要回答电动汽车如何无线充电,也要先看看无线充电的原理。无线充电可以分为三种方式:1、电磁感应式;2、无线电波式;3、磁场共振式。

电磁感应式

电磁感应 —— 初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈钟产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。

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无线电波式

基本原理 —— 类似于早期使用的矿石收音机,主要有微波发射装置和微波接收装置组成,接收电路,可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。

磁场共振

原理 —— 由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量。

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那么现在,我们就可以来讨论电动汽车的无线充电是如何实现的了。

电动汽车无线充电系统实际结构及原理:

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系统由位于汽车外部主级电路和位于汽车的内部的次级电路、整流器以及驱动系统构成。通常在充电的时候,带有扁平铁芯的主级线圈,即耦合器,是通过手动的方式被插在次级铁芯中一个缝隙处,这样,能量就能够从安置在底层的主级电路被转换到电池中。

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采用无线充电的电动汽车已经有一些实例了。

  • 日产魔方电动车

采用了可在供电线圈和受电线圈之间提供电力的电磁感应方式.即将一个受电线圈装置安装在汽车的底盘上,将另一个供电线圈装置安装在地面,当电动汽车驶到供电线圈装置上,受电线圈即可接受到供电线圈的电流,从而对电池进行充电。目前,这套装置的额定输出功率为10kW,一般的电动汽车可在7-8小时内完成充电。

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  • 日本无线充电式混合动力巴士

电磁感应式,供电线圈是埋入充电台的混凝土中的。车开上充电台后,当车载线圈对准供电线圈后(重合),车内的仪表板上有一个指示灯会亮,司机按一下充电按钮,就开始充电。

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什么时候能用上无线充电?

那么既然无线充电技术这么好,我们何时也能用上呢?这要从以下几个方面来聊聊:

1、规划

先来看看美国充电站发展规划:

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从上图可见,发展速度相当快,如果仅仅是数量多,也不足为奇。以ChargPoint为例,它不仅仅是一个简单的充电网络,它还可以向电动车车主、经销商及制造商提供大量云服务,比如电动汽车使用车可以通过手机下载充电服务公司的App,来寻找就近的空闲充电桩,并可直接导航至充电桩所在地。

那么我国呢?

截至目前,我国建成的电动汽车充电桩达到了2.6万个(国家电网数据),但从数量来看已经很多了,不过根据国内多家媒体的调查,充电桩投入使用的比例十分低。此外,我国各地的直流充电接口与通讯协议标准至今尚未统一,电动汽车地方目录(本质是地方保护主义)尽管被宣布取消,实际上却依然存在。

好在不久前,能源局制定的《电动汽车充电基础设施建设觃划》草稿已经完成,乐观预计到2020年,新能源汽车累计产销量将超过500万辆。按照一辆车对应1个慢充、0.2个快充计算,预计至2020年将会催生500万个慢充和100万个快充的市场需。随着充电桩建设加速,充电设备未来投资额将会超过850亿元。

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2、布局

目前,我国针对电动汽车应用的充电站建设规划布局理论尚未完整成熟,各地的充电站建设尚处于定点示范建设阶段,没有建立于车辆应用、电网规划、城市规划相结合的充电站布局选址理论。

而且充电站建设的规划与布局面临着供电能力、服务能力与城市用地紧张的矛盾。

首先,充电站布局要在统计现有电动汽车的数量及进行预测的基础上进行。

其次,电动汽车充电站布局包括“需求”和“可能性”两个因素。衡量充电站需求的主要指标是交通量与服务半径两个要素,决定可能性与否关键在于交通、环保及区域配电能力等外部环境条件与该地区的建设规划和路网规划。

另外,充电站的设置还应满足城市总体规划和路网规划要求,各地还应充分考虑本区域的输配电网现状,以及电动汽车未来发展趋势。

充分考虑以上因素(并不一定是全面的)之后,才是具体的选址和现场情况。

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3、充电设施的标准

在电动车实际使用的过程中,充电标准不统一问题非常明显。京沪高速公路充电站全线开通后,有企业派工作小组去做电动车运行试验,结果是在这个充电站这辆车能充电,那辆车不能充电。

原因在于一方面标准还需完善,同时设施和汽车做的接口是否真正符合国标需认证,另一方面,原先国标还没有出来时,各地先行按照自己的想法制定了地方标准,也形成了现在的过渡阶段。

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今年国家已经把接口标准纳入新能源汽车购置税减免目录准入条件,下一步还将纳入新能源汽车准入条件,解决标准执行力不强的问题。

4、充电设施谁来建

目前看来,统一充电标准先行,同时要解决的核心问题还有商业模式。这都属于充电站长远规划的问题。

充电站的运营管理尚处于起步阶段,尚未对其服务范围进行清晰定义,尚未建立成熟的运营管理模式。建设运营主体不明确已经成为电动汽车商业化应用的瓶颈问题之一。 

就我所知,国网对这块越来越重视,2016年-2020年,国网建设充电站目标高达10000座,建成完整的“四纵四横”(四纵:沈海、京沪、京台、京港澳,四横:青银、连霍、沪蓉、沪昆)电动汽车充电网络。但是也没有好的盈利模式,都是赔本响应国家号召。

就私有资本来说也是一样,盈利模式单一,单靠服务费,难以实现长期稳定收益。在目前的情况下,其实有80%的车主都可以通过家庭充电的方式来满足需求,如果要外出充电,更多的也只是补电。这对于充电站来说收益显然会很低,而且还有特斯拉这种提供免费增值服务的新能源汽车厂家。

商业模式不清晰,也没有国外的经验参考,个人感觉单纯从充电站单方面解决非常困难,因为这些主体的利益是相对的,结合新能源汽车和充电设施,由政府、新能源汽车厂家、充电设施业主一起形成一个商业模式,或许比较靠谱。

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