5月22-24日,由充電樁網(wǎng)、充換電百人會(huì)、光儲(chǔ)充換產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合主辦的2024第三屆中國(guó)國(guó)際充電樁及換電站展覽會(huì)、2024第十屆中國(guó)國(guó)際電動(dòng)汽車充換電產(chǎn)業(yè)大會(huì)在上海汽車會(huì)展中心盛大舉辦。本屆大會(huì)以“聚焦高質(zhì)量·引領(lǐng)新發(fā)展”為主題,集“展覽展示+主論壇+11場(chǎng)分論壇+新品發(fā)布+品牌評(píng)選”為一體。
在分論壇的設(shè)置上,11大專場(chǎng)論壇緊緊圍繞充換電產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)話題展開,涵蓋車樁可信認(rèn)證、新品發(fā)布、超充技術(shù)、區(qū)域運(yùn)營(yíng)、車網(wǎng)互動(dòng)、社區(qū)充電、市場(chǎng)趨勢(shì)等多個(gè)方面,從技術(shù)創(chuàng)新到市場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行全方位探討,引領(lǐng)政府部門、專家學(xué)者及充換電上下游企業(yè)高層等2000+參會(huì)代表,一同探討充換電產(chǎn)業(yè)的無限機(jī)遇。
5月23日,「社區(qū)充電」專場(chǎng)論壇探討物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)在社區(qū)充電領(lǐng)域的應(yīng)用,提高充電設(shè)施的智能化水平,提升用戶體驗(yàn)。中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員、中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)車輛專委會(huì)秘書長(zhǎng) 王麗芳以《電動(dòng)汽車無線充電關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)》為主題進(jìn)行演講。
演講全文
王麗芳表示,隨著汽車的發(fā)展,電動(dòng)化已經(jīng)成為主流趨勢(shì)。二十年前,電動(dòng)化的概念還備受質(zhì)疑,但現(xiàn)在普遍認(rèn)為電動(dòng)化是不可逆轉(zhuǎn)的。過去對(duì)汽車發(fā)展的“三化”包括電動(dòng)化、智能化、輕量化,現(xiàn)在則提倡“新四化”,即電動(dòng)化、智能化、共享化和網(wǎng)聯(lián)化。
1. 電動(dòng)化:指車輛能源從化石燃料轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/div>
2. 智能化:無論是燃油車還是電動(dòng)車,智能程度都在逐漸提高。
3. 共享化:共享單車是最常見的交通工具共享形式,將來汽車也會(huì)朝這個(gè)方向發(fā)展。
4. 網(wǎng)聯(lián)化:車與車之間、車與外界的網(wǎng)絡(luò)連接將越來越緊密。
電動(dòng)汽車的發(fā)展按照智能駕駛分級(jí),從完全人工駕駛的L0級(jí)逐步發(fā)展到全自動(dòng)無人駕駛的L5級(jí)。目前,L2級(jí)已經(jīng)普遍應(yīng)用于許多車輛上,尤其是電動(dòng)車。新勢(shì)力車企今年推出了許多智能化程度高的電動(dòng)車型,不僅在電動(dòng)化和行駛里程方面表現(xiàn)突出,智能化程度也備受關(guān)注。盡管目前大多數(shù)車還是有人駕駛,最高級(jí)別為L(zhǎng)3級(jí),L4和L5級(jí)無人駕駛技術(shù)仍在發(fā)展中,一些電動(dòng)出租車也在進(jìn)行無人駕駛的示范運(yùn)行。
隨著智能駕駛的發(fā)展,特別是無人駕駛階段的到來,自動(dòng)充電將成為必要。除了無線充電,有線自動(dòng)充電也是其中一種方式。
無線充電的優(yōu)勢(shì)在于無需接觸,避免磨損,并在惡劣天氣下更為安全。無線充電技術(shù)的原理是通過磁耦合諧振實(shí)現(xiàn)能量傳輸,盡管成本較高,但在用戶體驗(yàn)和安全性上具有明顯優(yōu)勢(shì)。
她指出,電動(dòng)汽車的無線充電是中短距離,因?yàn)檐囕v具有特殊性,并且離地間隙有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際車輛在行駛過程中對(duì)路面也有特定要求?;谶@些使用場(chǎng)景和要求,電動(dòng)汽車通常采用磁耦合諧振式的無線充電技術(shù)。人們目前熟悉的無線充電應(yīng)用于手機(jī)、電動(dòng)牙刷等小型家電,但這些設(shè)備的功率級(jí)別非常低,特別是手機(jī),通常在出差時(shí)可以在酒店房間使用小端口充電,簡(jiǎn)便易行。
與手機(jī)不同,汽車要求更高的功率,并對(duì)效率有更高的要求,充電距離通常不是簡(jiǎn)單的0或1厘米,而是至少幾厘米,甚至高達(dá)十幾厘米,具體取決于車輛的離地間隙。這是汽車無線充電的特點(diǎn)。
無線充電技術(shù)原理是原邊輸入電之后,由原邊發(fā)送單元,經(jīng)過中間的無線能量傳輸單元,到達(dá)副邊接收單元。與有線充電不同的是,無線充電主要體現(xiàn)在能量傳輸單元的部分,即通過線圈間的電磁耦合來實(shí)現(xiàn)能量傳輸,無需直接連接。
正因?yàn)槿绱?,無線充電的原理、技術(shù)和成本都相對(duì)于有線充電更高,這也解釋了為什么電動(dòng)汽車無線充電的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍然相對(duì)緩慢,盡管市面上有許多公司提供相關(guān)產(chǎn)品。
原邊是在地面上,而副邊則位于汽車上,屬于接收單元。有時(shí)人們會(huì)討論無線充電的適用場(chǎng)景及其功率等級(jí)達(dá)到多大才適合批量生產(chǎn)。當(dāng)前,各行各業(yè)的用戶都在追求高功率充電,希望實(shí)現(xiàn)快速充電,從而讓車輛在短暫的停留時(shí)間內(nèi)充電300公里或400公里。
技術(shù)上講無線充電完全可以這一目標(biāo),但需要綜合考慮成本和經(jīng)濟(jì)性,是否適合這一應(yīng)用場(chǎng)景就需要認(rèn)真權(quán)衡了。
無線充電的核心部分是無線能量傳輸環(huán)節(jié),通過電磁耦合實(shí)現(xiàn)能量傳輸,這一環(huán)節(jié)尤為重要,因?yàn)樗苯記Q定了整個(gè)系統(tǒng)的效率。通過設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的線圈,可以改善系統(tǒng)的抗偏移能力、評(píng)估性能、線圈損耗以及效率。損耗越小,效率就越高。
目前,無線充電系統(tǒng)的價(jià)格較高,應(yīng)用規(guī)模較小。盡管使用電動(dòng)車的人越來越多,但真正使用無線充電的電動(dòng)汽車卻寥寥無幾。這主要因?yàn)橄到y(tǒng)中需要實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)和活物保護(hù)功能,這些功能要求會(huì)增加成本,并可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī),從而降低整體可用性。
在討論無線充電標(biāo)準(zhǔn)時(shí),她也提到了這一問題。她指出,如果用戶晚上設(shè)置好充電計(jì)劃而不小心讓異物進(jìn)入充電區(qū)域,系統(tǒng)可能無法充電,這會(huì)給用戶帶來很大不便。雖然異物檢測(cè)保護(hù)了系統(tǒng),但對(duì)于實(shí)際的汽車用戶而言,這會(huì)影響實(shí)際的使用。。
目前,一些整車企業(yè)如上汽榮威、上汽智己以及一汽紅旗的E-HS9都提供無線充電系統(tǒng)作為選配項(xiàng),但銷量并不十分可觀。廣汽和北汽也提供類似選配,但銷量較低。
日產(chǎn)也推出了相關(guān)的無線充電系統(tǒng),包括靜止式和移動(dòng)式,盡管移動(dòng)式目前還處于示范階段,并未真正產(chǎn)業(yè)化。不過,不同國(guó)家也在小范圍示范無線充電的應(yīng)用。
總結(jié)來看,國(guó)內(nèi)外的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出一些符合上市要求的無線充電產(chǎn)品,主要整車企業(yè)已經(jīng)涉足這一領(lǐng)域。無線充電的標(biāo)準(zhǔn)問題一直是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn),截至2023年,已經(jīng)發(fā)布了8個(gè)標(biāo)準(zhǔn),其中包括4個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)電力行業(yè)聯(lián)合會(huì)牽頭,中國(guó)電科院作為秘書單位負(fù)責(zé)推動(dòng)。
最后,王麗芳簡(jiǎn)要介紹了她的團(tuán)隊(duì)在過去幾年中在無線充電領(lǐng)域的工作。自2011年起,團(tuán)隊(duì)專注于電動(dòng)汽車的無線充電技術(shù)研究,開始時(shí)與北汽新能源合作,進(jìn)行了3.3kW和6.6kW功率級(jí)別的演示和測(cè)試。隨后,團(tuán)隊(duì)推出了10kW、30kW、60kW和100kW的無線充電系統(tǒng),不斷在技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景上取得突破。
團(tuán)隊(duì)在無線充電領(lǐng)域的深海和深淵應(yīng)用也取得了顯著進(jìn)展,包括在萬米深的國(guó)際公海進(jìn)行了一個(gè)多月的測(cè)試驗(yàn)證。這些成就得益于國(guó)家和科學(xué)院的多個(gè)項(xiàng)目支撐。
團(tuán)隊(duì)的首個(gè)無線充電項(xiàng)目是由北京市科委在全國(guó)進(jìn)行招標(biāo),并成功中標(biāo),因此開始了電動(dòng)汽車無線充電項(xiàng)目。此后,還參與了多個(gè)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目,包括目前進(jìn)行的深海和深淵項(xiàng)目,這些都是由國(guó)家支持的。