2012年,中国新能源汽车销量仅为1.3万辆。十年后,新能源汽车年销量达到惊人的68.7万辆,年复合增长率超过87%。有机构甚至预测,2023年国内新能源汽车销量有望超过1000万辆。
然而,在这种激增的背后,配套设施的发展跟不上工业的发展。最明显的是充电桩的缺口,这已经成为无数车主嘲笑的焦点之一。
从最直接的公共充电车桩比来看,中国目前只有7个:1.相应地,欧洲已经开放了几年“倒车”,与五年前的6.9相比,公共汽车桩是五年前的:现在的16.44已经降低到16.4:1;更重要的是,美国目前的公共汽车桩比已经达到24:1。
基础充电设施的缺乏仍然是中国消费者甚至世界消费者购买新能源汽车的重要担忧之一。即使在那些看似充电桩足够的地区,也有许多棘手的问题。
以2022年新能源汽车销量最高、充电桩建设最快的城市上海为例。截至2022年底,上海公共充电桩12.2万根,电动汽车94.5万辆,公共汽车桩比7.7:1.充电基础设施也存在较大差距。
在现实环境中,新能源汽车和充电桩在时间和空间上存在许多错配问题。例如,充电后的新能源汽车不能立即离开充电桩,充电桩停车位被非电动汽车占用,电动出租车在高峰期找不到充电桩…这些都成了新能源车主面前难以单纯建充电桩解决的棘手问题,也成为新能源汽车渗透率在保持一段时间后进入瓶颈期的原因。
可以说,新能源产业要想进一步发展,必须优先发展补能环节。目前,支持能源补充有两种方式,其中一种是固定充电桩的建设。然而,当它被推广到旧社区和低线城市时,由于电路改造和容量限制,它正面临着减速的问题。二是移动充电。这种新的补能方式越来越受到业界的重视。也许是下一阶段电车补能的重要发展方向。特别是随着机器人行业的快速发展和800V高压超充技术的逐步普及,自动充电机器人脱颖而出,可能成为下一阶段电车补能的重要发展方向。
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从“车找桩”到“桩找车”
在全球范围内,机器人被称为“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造和应用是衡量国家科技创新和高端制造业水平的重要标志,已成为新一轮全球科技和产业革命的重要起点。
特别是在人工智能、硬件、网络、云计算等技术的集成和发展下,机器人的智能和灵活性不断提高,对场景的自适应性越来越强,机器人加速了各个领域的渗透“机器人 ”大时代已经到来。
2014年,马萨诸塞州的一家公司开发了一款名为PowerHydrant的机器人产品。在机械臂的帮助下,车主可以轻松自动给新能源汽车充电,大大减轻了人们双手的负担,正式拉开了自动充电机器人发展的序幕。
一年后,特斯拉推出了蛇形自动充电桩。当汽车停在蛇形机械臂附近时,系统接收充电信号。蛇形机械臂通过摄像头定位到充电口,引导蛇形机械臂移动到充电口,并准确自动插入充电。
这种基于传统关节机械臂的固定式自动充电系统,节省了车主插拔充电枪的过程,大大提高了车主的充电体验。但问题也很明显,这类设备的重点是自动化,即取代手动操作环节,但无法实现移动,解决场地限制。也就是说,这种自动充电机器人仍然需要车主在机械臂上停车“鞭长可及”自动充电只能在范围内完成。
随着新能源汽车的普及,车主们希望不再局限于停车位,随时随地获得电能补充,于是AGV汽车的移动自动充电机器人应运而生。
2018年,三星电子发布了一款名为EVAR的新能源汽车自动充电设备。当新能源汽车司机想给车辆充电时,只需将充电位置信息作为数据传输执行任务,EVAR就可以移动到停车场的任何位置,然后自动连接充电器完成充电。
EVAR发布后,“移动充电机器人”许多汽车评论家表示,这是新能源汽车的移动充电宝,也是真正意义上的自动充电机器人。
但在自动充电机器人中“动”与此同时,许多连接适配问题也随之而来。例如,在充电时,车主必须将智能手机标记为壁挂式设备,并需要手动将特殊的EVSE适配器连接到汽车牌照上…对于一个现代人来说,这无疑是过于繁琐和智能化的操作,这已经成为当前企业的重点。
除了连接和适应的技术问题外,自动充电机器人在当时的技术条件下也存在其他隐患。例如,存在明显的充放电功率低、负载不足等问题。
事实上,即使在今天,自动充电机器人作为一个小型移动充电站,在当前的技术水平上,如果强制提高功率,必然会产生更多的副反应和副产品。如果你想保持长期的健康运行,你必须有选择地放弃部分功率。
负载直接决定了成本。如果将单个机器人的电池提升到数百千瓦,其体积必然会变得极其臃肿,灵活性带来的经济效应将大大削弱。因此,目前的自动充电机器人只能在充电后为两三辆甚至一辆新能源汽车充电。因此,充电机器人似乎不是一个如此庞大的产品项目,但它实际上需要材料、高压快速充电、自动驾驶、自动操作等技术的飞跃,以确保足够高质量的用户体验,让用户付费。
更重要的是,充电机器人的未来价值值值得深思。
在新能源快速发展和不成熟的时代,自动充电机器人可以显著发挥其高效服务和平衡电网压力的优势,但其本质仍然是一种类似于换电站的过渡产品。如果充电桩覆盖了低线城市的所有停车位,自动充电机器人的价值是什么?高峰充电桩资源的错配能支撑多少充电机器人市场?这一切都值得思考。
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充电机器人轨道集成了许多底层技术,冲出了黑马
然而,即使经过十多年的发展,自动充电机器人仍然面临着许多实际问题,但在激增的需求下,它并没有影响越来越多的玩家涌入轨道。随着技术的进步,产品的着陆、大规模生产和商业使用也在不断推进,正是因为技术还没有完全成熟,对于那些真正抛光技术、专注于沉淀的企业来说,这是一片商业蓝海。
在中国,爱驰汽车、一汽红旗、能链智能电力等企业都推出了自己的移动充电机器人解决方案。
2020年,爱驰汽车推出了智能移动充电机器人CARL。车主下单后,CARL通过GPS自动找到停车位并给车辆充电。充电完成后,CARL将返回充电设施为自己补充电量。在充电效率方面,以电池容量63kWh的2021款爱驰U5为例,使用充电机器人的60kW直流快速充电可在40-50分钟内完成80%的充电。
2022年,一汽红旗正式宣布了首款移动智能充电柜机器人。移动智能充电机器人采用12V三相异步电机驱动系统,驱动效率高达81%。机器人还可以根据车辆需要实时调整充电功率。
近年来,著名的能源链智能电力公司最近也宣布推出了自己的充电机器人。据说,自动充电机器人集成了一键订单召唤、独立汽车搜索、智能充电、自动结算、自动仓库补充等功能,车主停车后,只需移动订单,就可以成为店主,实现从汽车桩到汽车的转变,性能更加惊人。
作为一个集成的自动充电机器人,由移动机器人底盘、自动驾驶系统、储能电池和功率模块、深度相机协作机械臂、智能调度云平台等主要模块组成。与市场上现有的自动充电解决方案相比,智能和移动是其明显的卖点。
据能源链智能电力介绍,车辆停车后,车主只需打开应用程序输入位置。能源链智能电力云将结合车辆位置、距离、功率等因素,派遣区域内最合适的充电机器人。在前往途中,充电机器人可以通过激光雷达、超声波雷达和摄像头等多传感器的集成,自动导航到目标车辆的位置。
到达停车位置后,机器人可以通过摄像头收集车辆充电口图像,结合深神经网络和3D视觉算法,准确定位充电口位置,引导机械臂高精度插枪,打开充电模式。充电完成后,机器人将独立离开,并根据剩余电量决定是否执行下一次充电服务,还是返回能源补充办公室,独立补充储能电池模块。
目前,能链智能电力发布的自动充电机器人已进入服务状态,可视为从“能用”到“好用”的一大步。
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写在最后
2001年,在中国加入世贸组织的前夕,一名中国学生在拉斯维加斯CES展厅的一个类似摊位上展示了最早的展位“移动电源”概念产品,他通过一个控制电路将几个AA电池拼凑在一起,因为它可以在任何地方为其他数字设备供电,这引起了许多参展商的注意。
然而,由于当时电池的制造过程还不成熟,智能手机市场还没有启动,没有真正的市场需求充电宝,这只是一种新的概念炒作。然而,随着智能手机的普及,移动充电已经成为一片蓝海,支持了一个又一个独角兽企业。
新能源汽车自动充电机器人的出现与智能手机移动电源相同。作为一种临时、快速的补电方式,它可能与现有的固定充电模式、换电、无线充电相互补充,构建更完善的电动汽车补能生态。
不仅如此,随着机械数据和机械臂自动插入技术的进步,机械臂自动充电技术还可以与充电桩集成,实现充电站服务的自动化和无人化,用户还可以享受购物、按摩等周边服务,这些场景有非常广阔的想象空间。
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