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七家电动汽车无线充电技术大比拼

七家电动汽车无线充电技术大比拼

为了节约能源,减少环境污染,电动汽车受到了世界各国的大力推广。目前,由于电池容量及充电基础设施等条件的限制,充电问题成为电动汽车发展过程中而临的最主要的瓶颈问题。由于无线充电技术可以解决传统传导式充电面临的接口限制、安全问题等而逐渐发展成为电动汽车充电的主要方式。然而,静态无线充电与有线充电同样存在着充电频繁、续航里程短、电池用量大且成本高昂等问题。特别是对于电动巴士一类的公交车辆,其连续续航能力格外重要。在这样的背景下,电动汽车动态无线充电技术应运而生,通过非接触的方式为行驶中的电动汽车实时地提供能量供给。
然而,随着研究的深入,许多关键问题与瓶颈需要解决,例如高性能磁耦合机构设计问题、电磁兼容问题、能量传输鲁棒控制问题等,这些问题的解决对于动态无线供电技术的发展具有指导性作用。低碳经济核心是新能源技术与节能减排技术的应用,电动汽车能够较好地解决机动车排放污染与能源短缺问题,是我国战略性新兴产业。作为电动汽车大规模推广应用的重要前提和基础,电动汽车充换电设施建设引起了各方广泛关注。新能源产业的发展,尤其纯电动汽车的快速增长,必然会对电动汽车的充电方式多样化和方便性提出更高的要求。无线充电技术作为一项新兴技术,目前商业化运作主要应用于手机、电脑、随身听等小功率设备的充电上,在电动汽车领域目前还是一个全新的概念。随着无线充电技术的成熟,电动汽车将是无线充电设备最具潜力的市场。
电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好,但当前技术尚不成熟。
电动汽车无线充电技术通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地而上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构,进而给车载储能设备供电,可使电动汽车搭载少量电池组,延长其续航里程,同时电能补给变更加安全、便捷。动态无线供电技术的主要参数指标有电能传输距离、功率、效率、藕合机构侧移适应能力、电磁兼容性等。因而,开发大功率、高效率、强侧移适应能力、低电磁辐射、成本适中的动态无线供电系统,成为国内外各大研究机构当前的主要研究热点。
无线充电方兴未艾,覆盖智能手机、消费电子、智能家居、智能穿戴、医疗设备、交通运输等物领域。近年来,随着电动汽车的大量普及,汽车无线充电也受到越来越多的关注。无线充电简单方便,即停即充,不需手动操作,没有线缆拖拽,大大提高了用户体验。此外,无线充电不受气候条件的影响,在雨雪天气都可以安全充电。还有无人驾驶技术的飞速发展,使得无线充电成为刚需。那么,当下电动汽车无线充电现状如何?哪些公司在进行无线充电技术研究?它们的技术方案又有何不同呢?在此,跟大家分享一些个人的粗浅见解,抛砖引玉,希望跟大家多多交流!
近期媒体频频曝光的高通(Qualcomm)动态充电技术(DEVC - Dynamic Electric Vehicle Charging)就是电动汽车无线充电技术的代表。在车速100km/h时仍能给相向或反向行驶的两辆电动车同时充电,充电功率高达20kW。除高通外,国外厂商还有WiTricity、Evatran、Bombardier、Elix等,在国内从事电动汽车无线充电的有中兴新能源(ZTEV)、中惠创智(Zonecharge)及其它技术公司及科研院所。
1. Qualcomm高通(Qualcomm)是全球3G、4G与下一代无线技术的领军企业,在汽车领域也有近30年历史。Qualcomm HaloTM电动汽车车无线充电技术起源于新西兰的奥克兰大学。早在1988年奥克兰大学就开始从事无线充电技术研究,并在1996的成功开发出30kW的公交无线充电系统。Halo IPT是奥克兰大学为将其技术资产用于电动汽车非接触充电而设立的部门。Qualcomm于2011年收购Halo IPT公司之后,大力投资并推广电动汽车无线充电技术。2013年Qualcomm成为Formula E的官方技术合作伙伴,赛事中BMW i8安全车及BMW i3医疗车就配备了应用Qualcomm HaloTM技术的无线充电系统,以保证紧急情况时能够快速部署到现场。
高通提供整套电动汽车无线充电解决方案,不仅包括高效可靠的电磁部件、功率电子、系统集成等,还包括异物检测(FOD - Foreign Object DetecTIon)、活体保护(LOP - Living Object ProtecTIon)、及定位引导等重要的附属功能。其参考设计涵盖3.7kW、7.4kW、11kW、及22kW不同功率等级,在工作范围内均能达到90%以上的系统效率。除传统的CR环形线圈外,高通主推DD形线圈结构。相比CR结构而言,DD形更小更轻、效率更高、对准要求低、互操作性好、安全性更高。高通拥有一系列的专利技术及知识产权,积极参与了各项标准的制订,包括SAE、IEC、ISO国际标准, 以及GB国家标准等。高通技术方案已在不同的车型平台上集成并测试,包括Renault Fluence、 Nissan Leaf、BMW i3、BMW i8、及Honda Accord等。

      不过,高通采用的是技术授权的业务模式,不直接生产和销售产品。到目前为止,高通的授权厂商有10余家,包括Chargemaster、Efacec、Brusa、Ricardo、Lear、Lumen 和Preh等。高通也在积极拓展国内业务,相信在不久的将来,高通授权的国内零部件供应商就能交付汽车无线充电产品了。

2、WiTricityWiTricity是由美国麻省理工学院(MIT)的助理教授Marin Soljacic研发的一种远距离无线电力传输技术,其成功实现从6英尺的距离对60W的灯泡进行远程供电。2007年该技术团队从MIT独立出来并成立了WiTricity公司。其总部位于波士顿,在奧斯汀有设计中心,另外在欧洲、日本、韩国、及大中华区都设有办事处。

     WiTricity高效率的3.6-11kW电动汽车充电系统,基于广泛应用的CR环形线圈架构,经过美国能源署的测试,为OEM、

TI

er1、及EVSE提供了灵活的系统设计。

DRIVE11评估系统是WiTricity应“停车即充”电动汽车无线充电而开发的一套参考设计,功率11kW,效率最高可达94%。还包括异物检测(FOD),活体检测(LOD)和位置检测(PD)功能,适用于不同底盘高度的车辆,包括乘用车、越野车、和轻型卡车等。
3、EvatranEvatran 于2009年成立,位于弗吉尼亚州里士满,员工30余人。Evatran是将电动车无线感应式充电技术推向市场的先导者。2014年,Evatran所研发的电动车无线充电系统获得美国第三方安全机构ETL认证。最近,Evatran宣布旗下Plugless产品已累计为电动汽车充电100万小时。

      Plugless无线充电系统,采用电磁感应技术为车辆进行无线充电。当安装在车辆底盘上的车用转接器Vehicle Adaptor与安装在地面的平台Parking Pad对准时,整个系统就会被唤醒,并透过气隙传送能量。据第三方测评,其3.3kW系统效率在82.5%左右。目前,Evatran产品均为交流输出,主要针对后装市场,其官网报价如下。

     2016年7月,万安科技(002590.SZ)出资75%与Evatran在中国设立合资公司——浙江万安亿创电子科技有限公司,主要聚焦于无线充电业务,其市场空间值得期待。

4、Bombardier庞巴迪(Bombardier)总部位于加拿大的蒙特利尔,是全球唯一一家同时生产飞机和火车的制造商。庞巴迪运输(集团)的全球总部设在德国柏林,在曼海姆开设了专用的技术中心,为飞速发展的电动交通领域内的合作伙伴、项目和机会提供支持。

     庞巴迪创新的PRIMOVE技术使电动车辆可以在行驶中(动态充电)或静止时(静态充电)进行充电,该系统可以非常高效地传送能量并保持车辆的原有性能,其22kW用于电动轿车或公交巴士的PRIMOVE系统最高达90%的效率。

山不在高,有仙则名;水不在深,有龙则灵。
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